1、1基于激光导航的应急疏散与救援指挥系统来源： 第十二届“挑战杯”作品小类：机械与控制大类： 科技发明制作 B 类简介：我国是一个火灾多发的国家，2010 年仅上半年全国发生火灾 73317起，死亡 656 人，直接财产损失 7.9 亿元。本作品有效的解决了楼宇、隧道及公共场所火灾时期被困人员疏散和应急救援的难题：实现了对建筑物的实时动态监控，根据烟感、温感等反馈的数据，结合内置电子地图等信息自动计算出最佳疏散、救援路线并控制激光引导设备工作，安全迅速引导人员疏散，最大程度降低人员伤亡。已获得国家专利，具有广阔的推广应用前景。详细介绍：一、作品设计、发明的目的和基本思路 1.作品设计、发明的背景
2、 我国是一个火灾频发的国家。据统计，2010 年上半年全国共发生火灾73317 起，死亡 656 人，受伤 271 人，直接财产损失 79290.7 万元。2008 年 11 月 14 日，上海商学院女生宿舍发生火灾， 4 名女生在众多师生的注视下从 6 楼跳下当场身亡的惨状至今记忆犹新。一次又一次的惨痛教训逼迫着人们对火灾的预防、控制、逃生以及救援等各个方面进行研究。 2.作品设计、发明的目的 火灾造成重大伤害原因包括两个方面，一个是热，另一个是火灾产生的有毒烟气。火灾时期产生的大量有毒有害烟气一方面使人们无法正确寻找逃生路径，另一方面使人们心里产生了恐惧而做出跳楼等非理性行为，因而，烟雾是
3、火灾事故中导致人员伤亡的主要因素。当今的火灾疏散引导设备普遍存在烟雾环境下照度低、穿透性差、可视度低的问题，无法满足消防安全的需要。同时目前没有一套可以针对实时火情生成疏散、救援路线的消防疏散引导系统。 本作品有效的解决了这一难题，根据火情自动计算出最佳逃生和救援路线，利用激光技术动态指引被困人员逃生和救援人员施救，为降低火灾造成的人员伤亡提供了有效的解决方案。 3.作品设计、发明的思路 本系统利用激光扫描振镜，产生空间内方向、数量可控的放射状引导激光。532nm 绿激光在烟雾中形成高亮度、穿透力强的光通路。利用人体的趋光性本能引导人员沿光通路向光源处移动，减少了人员处于紧张状态下的反应时间，
4、实现了烟雾环境下的有效引导。 基于 GIS 平台开发的应急疏散与救援指挥系统，实现了对建筑物的实时监控、最佳路径计算、动态分析等功能。系统通过对火情2的实时监控，根据探测器反馈的火情信息，结合内置的电子地图，生成疏散路线与救援路线；并根据通道内具体的着火点位置、范围等信息动态调整放射状引导光束，引导人员避开危险区域实现安全迅速的疏散与救援。二、系统网络拓扑 该系统设计为基于多层网络的双向终端控制网络。控制网络主要有集成于中控主机和控制分站，采用综合运用 RJ-45、RS-485 、802.11 无线通讯方式实现对终端的信息采集、命令控制和应急电源的启用，最终达到通过终端输出激光引导信息的目的。
5、本系统使用的引导设备为激光引导疏散指示装置和全息激光疏散标示装置。通过激光扫描振镜生成程控引导光束或三维指示标志，并针对空间结构与实时火情调整引导参数，避开火源等危险区域。三、系统原理 传统的疏散标示设备使用的一般是 LED 或荧光灯光源。主要采用提高照度的方法增强标识的可视度。当环境中漂浮着大量的颗粒物时会严重削弱其光照强度，影响疏散标示效果。依靠增大光源照度的方法并不能很好解决不易识别的问题，此为现有疏散标示设备的固有缺陷。根据丁达尔效应，光束在胶体中会形成明亮的光通路。空气中存在尘埃等颗粒物，因此可以将空气看作胶体。由于光强、波长及气溶胶密度等的影响，普通情况下不易观察到空气中的光通路。
6、当条件理想情况下，激光在室内会产生明亮可见的光通路，此光通路可以作为一种引导标识疏散引导被困人员逃生。激光振镜扫描系统由激光器和振镜系统组成，振镜系统分为 X 轴偏转和 Y 轴偏转，轴线异面垂直。激光经过 X 轴反射和 Y 轴反射两次偏转投射。通过控制振镜的工作参数可以方便的控制产生激光束的方向，当振镜高速偏转扫描时，可以输出多束方向、数量可控的激光或较复杂的图形。四、系统设计方案 1.硬件职能 硬件作为信息的传输与接收部分，是产生功效的载体，具有以下职能： 1）灾情探测：烟感探测器、温感探测器，负责报警和测控实时火情信息； 2）逃生和救援引导：激光引导疏散指示装置、全息激光疏散标示装置，负责
7、产生光学引导信号以及警铃等语音提示；3）中控主机负责系统整体的数据处理，控制分站作为节点起到信息预处理与二级备份功能； 4）交换机网络负责信息的交换与校验； 5）控制分站提供调试接口，人工输入扫描参数等信息； 6）采用双回路独立供电和内部电池相结合的供电方式，保证灾害时期能够安全有效供电，且在外面电源完全切断的情况下，能够利用内部电池独立供电 4 小时。 2.软件职能 软件负责信息的采集交换与数据处理，指挥各分系统及设备稳定有效的工作，根据火情快速、准确选择逃生和救援路径，同时作为人机调试控制平台，实现工作参数调整与实时控制，具有以下职能： 1）提供实时监控平台，可以自动或人工控制； 2）对探
8、测器数据的采集并生成报警信息； 3）根据实时火场信息生成最佳疏散路线、救援路线； 4）根据疏散、救援路线生成相应的激光引导信号； 5）根据实时监控动态调整路线及引导信号； 6）负责与其它消防系统间的数据交换，接收被困人员位置信息等； 7）负责向场外报告实时火场信息，并接受外部指挥调度； 8）负责制定引导疏散与救援策略； 9）负责应急状态下控制平台的切换； 10）负责切换供电线路与应急电源，保障系统的供电。 11）预置引导设备应急状态下的工作参数； 12）系统自检及演习模拟。五、本系统的推广前景及市3场分析 基于激光导航的应急疏散与救援指挥系统是目前唯一采用扫描激光作为引导信号，具备最佳疏散路线
9、动态规划与救援指挥功能的消防联动系统，兼备火灾报警、火场实时信息采集处理、外部信息交换控制等功能。其有效解决了传统设备在烟雾环境下无法有效引导疏散与救援指挥的问题，通过实时监控平台可生成最佳疏散救援路线，同时具备的扩展接口可以整合多套外部消防系统实现联动控制。目前该技术已获得国家专利，本系统将提高现有消防引导疏散系统的水平，适应目前国家消防安全建设的需要，进一步降低火灾事故中人员的伤亡率，因而对于消防安全技术领域有较大的促进和提高作用。本系统主要应用在人员密集的大型公共建筑场所，例如：体育场馆、会展中心、地铁站及火车站。其市场空间巨大，任何一座建筑均是潜在的安装使用对象，依据系统自身突出的优势
10、和无限拓扑的特点，应用于各类建筑工程项目。作品图片 作品专业信息设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:一、作品设计发明的目的 在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的灾害之一，也是造成群死群伤事故的最主要灾害之一。本作品有效的解决了楼宇、隧道及公共场所火灾时期被困人员疏散和应急救援的难题：实现了对建筑物的实时动态监控，根据烟感、温感等反馈的数据，结合内置电子地图等信息自动计算出最佳疏散、救援路线并控制激光引导设备工作，安全迅速引导人员疏散，最大程度降低人员伤亡。二、创新点 实现了对建筑物的实时动态监控，结合内置的建筑物电子地图、引导策略等信息自动计算出
11、最佳的疏散、救援路线并控制激光引导设备工作，安全迅速的引导人员疏散撤离，最大程度上降低人员的伤亡。 系统具备救援指挥功能，在引导被困人员疏散的同时引导外部救援人员进入，通过系统动态监控平台将实时火情、被困人员位置等信息及时传递至救援指挥人员，及时有效的引导救援人员解救4被困者。 利用激光亮度高、穿透性强、易于识别的特点，在烟雾中形成多条醒目的动态光通路，易于识别，解决了当前使用的引导设备无法在烟雾环境中有效引导的缺陷。 基于多层控制网络的实时监控平台将引导设备、传感器、供电设备有效连接起来，保障了恶劣条件下信息的有效传输及处理。系统可以接入其它外部系统。三、主要技术指标 激光波长为 532nm
12、；功率 35100mW； 步进电机式扫描振镜，采用42BYGH34 两相步进电机，步距角 1.8，相电压 12v； 高速扫描振镜：扫描范围水平20 ，垂直 20，25KHz。科学性、先进性:本作品实现了对建筑物的实时监控，通过探测器采集火场动态信息，并针对其生成安全、迅速的引导路线，解决了当前消防系统疏散标志设置混乱、易被误识别、引导效率低的缺陷。 传统的 LED 及气体灯产生的光线对烟雾穿透力差。少数采用了激光作为光源的设备，通过全息镜片投射出的图案使激光束发散，丧失了激光束聚集的特性，适应性差，降低了对烟雾的穿透性。本作品利用激光高聚集、亮度高、易于识别的特性，将其根据丁达尔效应在烟雾中形
13、成的醒目的光通路作为引导信号，符合人趋光性的本能。通过振镜扫描系统的高速偏转形成数量和方向可控的放射状引导光束，有较强的适应性，并可针对实际情况实时调整。 本系统可联动建筑物内的其它安全系统，接收其传递的警报、被困人员位置等信息。外部人员根据实时监控平台了解火情，指挥疏散与救援工作的进行。 科技查新结果表明，本项目系统根据火场信息，结合内置的电子地图，生成控制激光引导设备的疏散路线与救援路线，并实时调整疏散路线与救援路线设计，所检文献中未见有报道。获奖情况及鉴定结果:1.本作品的核心技术于 2011 年 1 月 5 日获得国家知识产权局专利授权；2.本作品于 2011 年 5 月获得第 X 届
14、“挑战杯”XX 省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖； 3.本作品于 2011 年 6 月在 XX 省科学技术情报研究所进行科技查新，本项目系统根据火场信息，结合内置的电子地图，生成控制激光引导设备的疏散路线与救援路线，并实时调整疏散路线与救援路线设计，所检文献中未见有报道。作品所处阶段:中试阶段技术转让方式:本项目已申请国家专利，可以通过专利进行技术转让。作品可展示的形式：实物、产品，图纸，磁盘，现场演示，图片，录像，样品使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:51.本作品的技术特点和优势 基于激光导航的应急疏散与救援指挥系统是目前唯一采用扫描激光作为
15、引导信号，具备最佳疏散路线动态规划与救援指挥功能的消防联动系统，兼备火灾报警、火场实时信息采集处理、外部信息交换控制等功能。其有效解决了传统设备在烟雾环境下无法有效引导疏散与救援指挥的问题，通过实时监控平台可生成最佳疏散和救援路线，同时具备的扩展接口可以整合多套外部消防系统实现联动控制。 2.本作品的适应范围及推广前景 该技术已获得国家专利。本系统将提高现有消防引导疏散系统的水平，进一步降低火灾事故中人员的伤亡率，因而对于消防安全技术领域有较大的促进和提高作用。从投入上看，一栋高层建筑，其消防设备、产品的投入约占总投资的 3%-5%，2010 年仅 XX 省消防市场规模就超过 10 亿元。目前
16、，针对烟雾环境下的应急疏散与救援指挥系统市场处于空白。本系统主要应用在人员密集的大型公共建筑场所，例如：体育场馆、会展中心、地铁站及火车站。具有广阔的推广应用前景。同类课题研究水平概述:基于激光导航的应急疏散与救援指挥系统是目前唯一采用激光生成引导信号的消防疏散引导系统，兼具有救援指挥、火灾报警、火场实时信息采集处理、外部信息交换控制等一体化的消防系统。 目前广泛应用的应急灯、安全出口标示牌等疏散引导设备，采用照明标志作为引导信号。其产生的发光文字、标志或照明光线存在烟雾等环境下照度低、穿透力差、可识别性差的问题。针对此缺陷，现有研究方向仍是以更换光源（例如 LED 光源），提高照度为主。其在
17、疏散引导中使用发光文字等引导标志，火场中的被困人员在心理极度恐慌中容易对文字等信息产生误读，无法正确迅速的撤离，不利于疏散逃生。 少数使用激光作为照射光源的引导设备，其主要工作方式为激光束通过照射全息镜片，将引导图形或文字等信息投影至墙壁或地面上，在一定程度上提高了引导标志的可视度。但其投影使激光发散，降低了能量密度，在烟雾环境中不能达到预期的工作效果。同时使用的全息镜片不易更换，引导标志单一，应用有着一定的局限性。 目前的消防疏散引导系统功能较单一，现有的消防系统将探测器报警系统与疏散引导系统分开设置，一般只能控制引导设备的开启与保障供电。实际环境中，引导设备安装、使用混乱，没有对引导设备形
18、成统一的监控控制，亦不能针对实际火情生成安全、迅速的疏散路线，同时未针对消防救援工作做出统一指挥。 本作品中具有自主知识产权的“可编程性激光引导应急疏散装置 ”，利用双轴激光扫描振镜生成方向、数量可控的多束激光，将其在空气中形成的光通路作为引导信号，人员由于趋光性本能引导向光源处移动。本技术可以针对疏散、救援路线设计的需要，调整引导光束的方向、数量，避开通道内的火源等危险区域。 科技查新表明，本项目系统根据火场信息，结合内置的电子地图，生成控制激光引导设备的疏散路线与救援路线，并实时调整疏散路线与救援路线的设计，所检文献中未见有报道该技术将有助于火灾等事故中的人员疏散逃生、救援指挥和环境监测，
19、对降低火灾事故中人员的伤亡率有较大的促进作用。 专利检索结果表明，该技术具有创新性、6新颖性，同时该技术将有助于火灾等事故中的人员疏散逃生、救援指挥和环境监测，对降低火灾事故中人员的伤亡率有较大的促进作用。太阳能路灯智能控制系统7来源： 第十二届“挑战杯”作品小类：机械与控制大类： 科技发明制作 B 类简介：本项目是基于全球能源紧缺、提倡可持续“绿色照明 ”的背景下，针对太阳能路灯系统、太阳能供电系统、庭院灯、信号灯及一部分光伏小工程的控制要求，设计一套功能完善、性能良好、设置合理的智能控制型太阳能路灯系统。系统由光伏组件、蓄电池、智能控制器、高亮 LED 路灯、市电等组成，其性能不仅适合用于
20、太阳光充足日照好的南方地区而且适应东北市场的低温需求等就有广阔的应用前景。详细介绍：太阳能路灯智能控制系统包括五个部分：智能控制器，太阳能电池板，蓄电池，LED 路灯，辅助电源市电部分。系统应用在路灯系统中，能够根据需要设置不同的工作模式，白天路灯是熄灭的，充分利用太阳能对蓄电池充电。夜晚用蓄电池对路灯供电，在连续阳光不充足造成蓄电池电量不足的情况下，由市电补充供电，避免蓄电池的“过放” 现象发生。 采用低功耗的 PIC16F887 单片机对太阳能路灯供电进行智能化控制。控制模块包括硬件电路部分及软件电路两大部分：硬件电路部分包括有市电辅助电路、充电电路、放电电路、PWM 驱动电路、电压采样电
21、路、电流检测电路、按键电路、负载过流保护电路、数码管显示电路的集成化设计。所述的电压采样电路包括蓄电池电压采样电路和太阳能电池电压采样电路, 所述的电流检测电路包括对太阳能电池板输出电流采集电路,负载过流保护电路及负载放电电路。控制器采集太阳能电池板的工作电压电流，用以实现太阳能电池板最大功率点(MPPT)跟踪；采集蓄电池的端电压，防止蓄电池的过充及过放；电压采集采用电阻分压法实现，电流采集采用分流器实现。负载过流保护我们采用外部中断的方式控制，一旦产生中断，断开负载;软件部分设计采用的是 MICROCHIP 公司的 MPLAB 软件平台实现了包括模式记忆、AD 测量、MPPT 控制、光控开、
22、光控关、LED 灯亮的时间、16 种模式、按键、数码管的显示设计等。设计中采用基于 MOSFET 的理想二级管来替代传统的肖特基二极管与太阳能电池板串联,有效抑制蓄电池与电池板之间的能量泄露问题同时,减少了能量耗散。市电辅助电路中采用光耦隔离,避免了市电与单片机不同电压下的共地连接。对于蓄电池,太阳能电池板和 LED 路灯进行了精心的选型搭配 ,在控制电路系统的综合调节下，通过蓄电池、太阳能电池板、市电三者之间的电压值比较，选择 16 种工作模式中相应的模式进行控制，实现蓄电池、太阳能电池板、市电的合理调配，以达到太阳能的最大利用；蓄电池的优化应用；市电的合理使用的效果。本作品技术成熟, 功能
23、强大,应用性强, 适用范围广,已经投入生产使用中获得良好的经济效益。作品图片8 作品专业信息设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:发明目的：在全球能源紧缺、提倡可持续“绿色照明 ”的背景下，针对太阳能路灯系统、太阳能供电系统、庭院灯、信号灯及一部分光伏小工程的控制要求，设计一款功能、性能、设置均合理的智能型太阳能路灯控制系统。 基本思路：系统由光伏组件、蓄电池、智能控制器、高亮 LED 路灯、市电组成。可自动检测是否有电网市电，既可应用于原先已铺设电网线路的城市道路，也可应用于脱离电网的偏远山村。在有电网市电的路灯系统中，系统会优先使用太阳能，将市电作为备用供电源，以保证
24、路灯在连续阴雨天气里的正常工作。 创新点：采用光耦器件进行+13V 直流电压电路的检测电压匹配，能够控制系统在太阳能和市电对路灯供电之间的切换。科技查新报告编号：20113600GN010401；采用的 PIC16F887 单片机控制扩展功能强,成本低;系统集成了 16 种工作模式, 可根据一年四季不同的充电量来自动调节放电时间,可满足不同用户的应用需求。 技术关键：本系统的关键部分是太阳能智能控制器模块，用以实现系统的 16 种工作模式、光控、时控、过充保护、过放保护、反接保护、MPPT 以及市电辅助电路等功能。 主要技术指标：太阳能电池板：100W/17.2V；蓄电池：12V/100AH
25、；太阳能控制器：额定工作电压 12V、额定工作电流 5A；系统设置：过放电压 10.8V、过放恢复电压点 12.3V、过充电压点 14.4V、过充恢复电压点 13.6V。科学性、先进性:主控制芯片采用 PIC16F887，控制功能强，功耗低，采用 MOSFET有效抑制蓄电池与电池板之间的能量泄露问题同时,减少了能量耗散，使整个控制器部分耗能更低。 集成了包括直流输出和 1HZ 闪频输出下的 16 种工作模式,可应用在多种工作场合中，并实现 PWM 技术对蓄电池进行高效充电和根据太阳能电池板的最大功率输出特性应用 MPPT 技术，提高太阳能的利用率。 根据使用要求和太阳能电池板的输出特性，配置蓄
26、电池。结合太阳能路灯系统的经济和生态因素寻找能达到最佳使用效果的蓄电池充放点。 所设计的太阳能路灯智能控制系统通过光耦9器件自动检测电网市电，既可应用于原先已铺设电网线路的城市道路，也可应用于脱离电网的偏远山村。应用在具有电网市电的路灯系统中，考虑了在连续没有太阳的天气里可以控制开启后备电源，与市电连接，提供路灯供电以及蓄电池充电。获奖情况及鉴定结果:作品曾在 2010 年瑞安新能源展示会上展示。 在 2010 中国（温州）新能源与节能技术交易会上展示成果，并被选为特邀签约单位。 作品在 2011 年*省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖。 作品在* 大学“ 运河杯” 课外科技立项
27、竞赛活动中获特等奖。 该项目已通过中华人民共和国科学技术部科技查新，查新报告编号：20113600GN010401，查新结论为：相关内容未见公开报道，见附件3。作品所处阶段:生产使用阶段。技术转让方式:技术成果转让给厂家，已和厂家签约。作品可展示的形式：实物，产品，现场展示。使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:作品的技术特点和优势：采用 PWM 和 MPPT 技术对蓄电池进行高效充电，有效延长蓄电池使用寿命。市电接入功能实现太阳能和市电的综合利用，可有效保证在连续阴雨天气里系统正常工作，防止蓄电池出现冬天“ 欠压”或夏天“ 过充” 的发生，提高了系
28、统的适用性。具有包括直流和 1Hz 闪频两类输出方式下的 16 种工作模式，LED 指示系统工作状态，数码管和按键显示调整当前工作模式，操作简单方便，具有负载短路保护、过载保护和防反接保护功能保证系统安全可靠运行。通过对太阳能路灯，蓄电池，负载进行选型搭配，实现系统最优化。 作品的适用范围：作品除了可以用作城市街道路灯外，还可以应用于太阳能家庭供电系统、庭院灯、海陆交通信号灯、草坪灯、景观灯等。 市场分析和经济效益预测：在光伏发电迅速崛起势头的带动下，该产品将会产生很好的经济、生态、社会效益，整套智能型太阳能路灯控制系统成本费约为4160 元，出厂单价在 5200 元左右。批量投产后，年产值估
29、计为 100 万元，年利润约为 20 万元。同类课题研究水平概述:由于太阳能相比于其他传统的能量来源,具有环保,节能,储量丰富的优点, 近年来越来越受到各国的重视, 从 2010 年我国国家能源局公布的相关数据来看,2010 年欧洲新增发电设备容量中,新增光伏发电设备的比重仅10次于天然气发电设备已达 22.4%,而我国新增光伏发电设备的比重却只有0.4%,处于主导低位的还是煤电和水电,从这个角度来看我国太阳能产业与发达国家比仍具有较大差距。 太阳能路灯是光伏发电产业中的一个部分, 其应用性强，是目前所有光伏应用系统相对具有优势的产品。在各国政府的大力支持下，太阳能路灯产业得到迅速发展，现在已
30、经有许多产品应用在了道路交通照明中，但在实际应用中，太阳能路灯仍存在价格昂贵、稳定性差、技术不完善的缺点，这是制约太阳能路灯完全替代传统路灯照明的主要因素。 为提高太阳能路灯的竞争力，最根本的解决方法是技术上寻求突破。现在对太阳能路灯系统的研究多是将系统中的四个主要部分（太阳能电池，蓄电池，路灯，控制部分）独立开来分别进行研究的。近年来太阳能电池转换效率已经得到很大提升，2010 年 10月 6 日，美国 Spire 半导体公司研发的三结砷化镓（GaAs ）太阳电池峰值效率达到了 42.3%，聚光条件相当于 406 个太阳。 2010 年 11 月 22日，Spectrolab 宣布其开发的最
31、新型地面用太阳电池 C3MJ 已经开始批量生产，该系列太阳电池的平均光电转换效率可达 39.2%，这是目前已量产的太阳能电池中转换效率最高的。铅酸蓄电池广泛用于光伏系统中，主要有固定式铅酸蓄电池、工业型阀控密封铅酸蓄电池及小型阀控密封铅酸蓄电池。制约铅酸蓄电池的是其寿命，影响其寿命的因素有：放电深度、长期欠充电、小电流放电、过充电和温度影响。为解决这一问题，常采用太阳能光伏系统中专用的胶体铅酸蓄电池，它具有更好的深放电恢复特性，在较高的环境温度下也有很长的使用寿命。对 LED 路灯的研究主要集中在：LED 散热问题，二次光学元件设计以及 LED 横流驱动源设计上。国产太阳能光伏控制器价格低廉，
32、相比国外产品仍存在质量不够稳定，性能不高，产品少，知名度低等问题，因此在竞争中国内产品仍然处于劣势。如国外控制器产品可实现对蓄电池的恒流型 PWM 智能三阶段充电管理，而国内多数控制器仍采用电压型 2 阶段充电管理模式甚至采用直充的充电方式对蓄电池进行充电,因此国产太阳能光伏控制器的发展还具有很多的空间。船舶新型通讯遥控系统来源： 第十二届“挑战杯”作品小类：机械与控制大类： 科技发明制作 B 类简介：11船舶主机通讯遥控是指对主机进行远距离遥控以及驾驶室与机舱之间的信息传递，也就是把主机的操纵地点从机旁延伸到集控室和驾驶台。本船舶新型通讯遥控系统适用于各类船舶驾驶台与机仓之间的信息传递、船舶
33、运行状况的监测与在线故障检测与报警,真正实现了无人机舱。详细介绍：系统由遥控操纵台、遥控装置、测速装置、安全保护装置，以及包括遥控执行机构五大部分组成。主要功能包括主机遥控系统的起动控制功能、换向与制动控制功能、转速与负荷的控制与限制功能、船舶运行状况监测与故障报警功能。 作品图片 作品专业信息设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:目前国内船舶主机通讯遥控系统大多由模拟式组合式仪表构成，采用自整角机控制电路显示传令或用手控凸轮或琴键开关等配合指示灯显示传令，因装置本身的体积大，线路的结构复杂，维护性不强，成本高的问题，不便于船舶安全有效运行。同时，模拟量单元仪表组合成的控
34、制系统，这类控制系统所需要的仪表控制器件数量多，大部分采用手动操作，数据显示精度低且控制困难，还有很多控制系统采用气动控制方式，无法实现控制系统的故障监测诊断。作品主要创新点：一、数字化的通讯方式控制系统，灵活、简便、监测信息全面而且系统成本低。二、新型功能。 1、多种模式选择 2、故障自我检测并提示故障码 3、错向屏蔽 3、紧急辅助系统 4、电机堵转记忆功能技术关键：1 、控制算法 2、多种模式切换 3、通讯的抗干扰设计 4、系统长期运行的安全性、可靠性作品主要技术指标： 1、符合船用主机遥控CB/T3618-94 适用标准 2、符合 船用主机传令钟CB/T3703-1995 适用标准 3、
35、调速输出精度 0.4% 4、系统初始化时间 80ms 5、系统总功耗 30W 6、开关量输入响应时间 4ms 7、开关量输出响应时间 4ms 科学性、先进性:驾驶室发令装置和机仓受令装置通过通讯线路连接，采用差动串行通讯方式进行信息传递和控制。用数字显示形式（区别表盘）直观清晰地显示了驾驶员的用车命令请求和机仓主机操作员的作答信息，系统显示直12观、操作方便、结构简单、可靠性高、干扰能力强、适用于各类中小型船舶驾驶台与机仓之间的信息传递。获奖情况及鉴定结果:1、宜昌市中联机电设备有限公司项目部的使用证明 2、湖北省第八届“挑战杯” 科技竞赛一等奖 3、三峡大学第八届“求索杯”大学生课外学术科技
36、竞赛一等奖作品所处阶段:生产阶段技术转让方式:专利权转让作品可展示的形式：实物、产品、图纸、现场演示、图片使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:船舶新型遥控通讯系统由两套独立装置组成，上位机与下位机构成主要系统，发令钟与回令钟构成的辅助紧急系统。实现了驾驶室、集控室和机舱的信息传递和船舶运行状况的信息采集。系统操作简单，安全性高，成本低，可运用各类船舶遥控通讯。国内还没有推广专用或通用的船舶遥控通讯系统以及正式成熟的产品，并且本作品已被宜昌市中联机电设备有限公司使用，据悉部分船只已销售到马来西亚，因此具有广阔的市场前景和推广价值。同类课题研究水平概述
37、:近年来中国造船业处于快速成长阶段，但配套产业发展滞后、大量电子设备和核心装备依赖进口。这些装备虽然功能齐全，但原理复杂，线路较多，安装维护难度大， 而且价格昂贵。进口比较典型的系统有西门子型号为 SIMOS RCS51 的柴油主机遥控系统，德国 SAM 电子公司的MCS 2200、以及荷兰的博瑞斯公司的 MegaGuard。国内有交通部上海船舶运输科学研究所研制的 CY8800 型微机主机遥控。但绝大多数船舶并不需要这样的尖高端配置，采用的是模拟式组合仪表，而模拟式组合仪表有它的缺陷与不足。13纯电动汽车运行数据采集系统（汽车黑匣子）来源： 第十二届“挑战杯”作品小类：信息技术大类： 科技发
38、明制作 B 类简介：纯电动汽车成为当前解决新能源、环保问题切实可行的过渡方案之一。电动汽车的续航里程及其相应的最佳行驶速度是电动汽车推广应用的重要技术参数，此作品对电动汽车运行状态进行实时记录和监控，以此来确定电动汽车的优化方案和技术参数，此作品通用性很强，不仅可以对纯电动汽车运行数据进行采集，还可对燃油汽车的运行状态进行采集，最终实现燃油汽车经济耗油速度的确定。此作品成本低、可靠性高，多点采集。详细介绍：发展新能源汽车，是实现交通能源转型的根本途径和现实要求。纯电动汽车作为新能源汽车之一，结构简单合理，成本较低，操控容易，故障率较低（1 ）可实时记录和监控电传动系统的工作状态的详细动态14数
39、据。（2）本系统所采集的运行数据曲线，能够实时显示、记录纯电动汽车里程、车速、电动机转速、蓄电池的变化状态及范围。 作品图片 作品专业信息设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:【设计的基本思路及目的】纯电动汽车成为当前解决新能源、环保问题切实可行的过渡方案之一。电动汽车的续航里程及其相应的最佳行驶速度是影响电动汽车推广应用的重要技术参数。为此，需对电动汽车运行状态进行实时记录和监控，为纯电动车整车控制策略的制定和优化提供充足客观的数据分析依据；此外，若电动汽车广泛普及，对电动客运汽车的行车数据采集与记录成为必需。基于上述要求，特设计开发了本系统。本系统能实现三个功能：（1
40、）可实时记录和监控电传动系统的工作状态的详细动态数据。（2）本系统所采集的运行数据曲线，能够实时显示、记录纯电动汽车里程、车速、电动机转速、蓄电池的变化状态及范围。（3）能记录电动客运汽车一段时间内的行车运行数据。【创新点】（1）主要硬件采用 DSPTMS320LF2407 运算速度快，强大的数据处理能力，工作频率高。（2）软件程序采用 VB 编写（ 3）存储空间大。科学性、先进性:【作品的科学性先进性】传统的方法是采用单片机来实现，但单片机的实时处理功能较弱。DSP 芯片具有强大的数据处理能力，因此本作品采用了 TMS320LF2407 DSP 芯片，作为高速数据处理器，充分发挥了 DSP
41、的优势。系统操作简单方便，存储空间大，抗干扰性能力强，可靠性高，体积小，成本低、多点采集，且具有良好的通用性和数据传输能力，运算速度远高于传统单片机系统。 15获奖情况及鉴定结果:1、2011 年初，此项目在湘电股份公司电动汽车项目专家组通过了鉴定评审。 2、2011 年 5 月，在第九届“ 挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品比赛中获得一等奖。 作品所处阶段:生产阶段技术转让方式:专利代理委托作品可展示的形式：实物、产品使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:【使用说明】（1）工作电压 24V。（2）两根通讯线，一个是与电脑的串口相连（可选用），一个
42、是与下位机的通讯口相连，操作简单。【技术特点和优势】（1）采用了 TMS320LF2407DSP 芯片作为高速数据处理器，软件程序采用 VB 编写。（2 ）与传统的单片机相比 DSP 芯片具有强大的数据处理能力。还能采集 16 个模拟输入信号。（3 ）该产品节能环保，效率高。【适用范围】（1）纯电动汽车。（2）燃油汽车。（3 ）混合动力大巴。【推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测】（1）电动客运汽车在城市公共交通运输的逐步普及，也将对本系统产生等量的需求，市场前景广阔。 （2）电动汽车由于受到蓄电池电量有限及使用寿命的影响，为弥补此缺陷，对整车开发过程中行车数据记录分析和故障诊断，提高
43、了更高的要求。因此，需对电动汽车电量及电机转速等进行监控和分析，为后续电动汽车的研究开发提供必要的数据支持。同类课题研究水平概述:（1）随着电子技术的成熟，已有多种电动汽车产品投放市场。纯电动汽车由于续驶里程的制约和电网改造的困难，燃料电池车的商业化应用还需在催化剂铂的用量、重整器的结构等技术上继续研究，以提高其性能，降低价格。因而纯电动汽车车辆成为当前解决节能、环保问题切实可行的过渡方案。（2）此数据采集系统可以使产品开发者迅速获得大量真实有效的数据，从而可以为进一步提高和改善车辆性能提供依据。为此，国内外很多公司都投入了相当的人力和财力，用于记录和数据分析系统的开发。（3）交通事故呈上升趋
44、势，给国家和人民生命财产安全带来了巨大损失。为此，国家安全生产监督局下发文件，要求车辆要逐步安装符合国家标准的车辆数据记录仪，就是我们所研究的数据采集系统。通过它的记录所留下的数据，可以为公安公交部门提供重要依据。 16轻型自平衡组装式小车天桥来源： 第十一届“挑战杯”国赛作品小类：机械与控制大类： 科技发明制作 B 类简介：随着社会经济的发展，小汽车数量急剧增长，为减缓交通压力，城市道路进行了一系列的改扩建工程。在部分施工路口，局部堵塞现象严重，其中“堵源”绝大多数为小汽车。针对如何在不影响施工的前提下迅速有效地疏导小汽车，创新小组进行了大量的实地调查研究并查阅相关资料，提出了建造轻型自平衡
45、组装式小汽车天桥的设计思路。小车天桥是一条架设在施工路段，专供直行小汽车通行的临时通道，能够利用红灯停留时间迅速有效地疏导小汽车，达到缓解交通拥堵的目的。它由标准单元钢桁架和斜拉索组装而成，自重轻，自平衡，施工周期短，对路面创伤小。详细介绍：相信每一位生活在城市之中的人都有过堵车的经历，交通拥堵已成为当今令人头疼的城市病之一，它严重影响了市民的生活，给国民经济带来了巨大的损失。 造成城市交通拥堵的原因是什么？通过我们大量实地调查统计，总结出了 2 点主要原因：一是私人汽车数量迅速增长，特别是小汽车，其数量约占总数的 70%。城市道路已不能满足日益增多的车辆的要求，拥堵在所难免。二是由于改扩建工
46、程引起的施工占道。施工占道使车道压缩，通行能力下降，继而引发交通堵塞。针对以上 2 点原因，我们“ 对症下药”，提出了架设专供小汽车通行的临时高架桥的方案。通过不断的研究设计与改进，我们最终设计出了解17决施工路段交通拥堵的新型装置轻型自平衡组装式小车天桥。 小车天桥是架设在施工路口两侧，专供直行小汽车通行的临时通道，能够利用红灯停留时间迅速有效地疏导小汽车，达到缓解交通拥堵的目的。小汽车天桥由标准单元钢桁架和斜拉索组装而成，自重轻，施工时自平衡、周期短，微创路面 。 桥梁相关设计参数如下： 1、设计行车速度：20kmh； 2、桥梁宽度：3.6m ，桥上通行高度： 2.4m，桥下通行高度：4.
47、8m； 3、最大跨度：48m； 4、车辆荷载：3.5kN/m2； 小车天桥设计施工时间为一昼夜，具体来说：第一天白天：进行基础施工。由于采用快速硬化水泥，可以使混凝土凝固时间缩短为 24h，同时采用简易条形基础，施工简便快捷。第三天夜晚：安装桥塔、止推基座，吊装钢桁梁，张拉斜拉索。吊装过程中单榀钢桁架、止推基座、桥塔及斜拉索组成自平衡体，不需其它支撑，不影响主干道交通。吊装主跨时，使跨中铰接，上斜约 3.5，形成桁架微拱，并与斜拉索组成“拱索”体系，减少结构挠度，充分发挥材料性能。 小车天桥的设计创新点有： 1、提出利用专供小汽车通行的临时高架（其设计荷载仅为一般高架 1/3）疏导小汽车来缓解
48、交通拥堵的理念； 2、采用标准单元钢桁架组装，架设方便，施工周期短，可重复利用； 3、使用快速硬化混凝土简易基础，微创路面，易修复； 4、利用钢桁架拱和斜拉索组成的新型“拱- 索”自平衡体系。 为了证明小车天桥的明显作用，我们运用交通仿真软件 vissim 对架设小汽车天桥前后的交通状况进行对比分析，生成了模拟动画以及对比数据（排队长度从 91 辆减少到 39 辆；延误时间从 82s 减少到 34s），结果显示我们的小汽车天桥是缓解交通拥堵的理想装置。 一个好的设计必须具有广阔的市场价值，我们的市场价值就在于：小车天桥造价低，成效好；结构安全可靠，维修保养方便；架设及拆卸方便快捷；市场需求大，
49、可提供增值服务。 我们的设计思路新颖，贴近民生，能用小投入解决大问题，相信没有拥堵的生活将更加美好。作品图片 作品专业信息设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:目的和基本思路： 为了解决小汽车数量急剧增长、交通压力不断增大的城市交通问题，城市道路不断进行改扩建。在部分施工路口堵塞严重，“堵源” 大多数为小汽车。创新小组针对如何迅速有效疏导小汽车进18行了实地调查研究，提出了建造轻型自平衡组装式小车天桥的设计思路。本小车天桥是架设在施工路段，专供直行小汽车通行的临时通道，能迅速有效疏导小汽车，以缓解交通拥堵。它由标准单元钢桁架和斜拉索组成，自重轻，自平衡，施工周期短，微创路面。 创新点： 提出利用专供小汽车通行的临时高架桥（设计荷载为一般高架桥 1/31/2）疏导小汽车来缓解交通拥堵的理念； 采用标准单元钢桁架组装，架设方便，施工周期短，可重复利用； 使用快速硬化混凝土简易基础，微创路面，易修复； 利用钢桁架拱和斜拉索组成新型“拱- 索”自平衡体系。 技术关键： 采用新型“拱-索”结构，形成大跨度、低挠度轻型结构体系； 实现快速架设桥梁； 基于 VISSIM 的仿真建模与分析。 主要技术指标： 设计行车速度：20
