【正文】 救被困人員等。 全息激光疏散標(biāo)示裝置通過(guò)改變?nèi)S引導(dǎo)標(biāo)志的文字、圖形信息，指示被困第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 25 人員的位置，引導(dǎo)救援人員進(jìn)入解救。根據(jù)建筑物空間結(jié)構(gòu)，人工制定引導(dǎo)規(guī)則（激光器的開(kāi)關(guān)、三維引導(dǎo)標(biāo)志的類(lèi)型，可以是圖形、文字）。 引導(dǎo)信號(hào)的設(shè)置 系統(tǒng)處于引導(dǎo)工作狀態(tài)時(shí)，需要根據(jù)不同用途（疏散、救援）制定相應(yīng)的引導(dǎo)信號(hào)。通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)偏轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定激光偏轉(zhuǎn)角度。Move(X step， Y step)； delay() X step 與 Y step 的“正” “負(fù)”決定步進(jìn)電機(jī)偏轉(zhuǎn) 方向（順時(shí)針或逆時(shí)針），假定正為順時(shí)針。 表示為 X軸步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn) 30 步， Y 軸步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn) 40 步，此過(guò)程中沒(méi)有激光束輸出。Move(30,40)。Move(20,10)。信號(hào)設(shè)置中需根據(jù)實(shí)際空間的結(jié)構(gòu)確定相應(yīng)的激光束數(shù)目等工作參數(shù)。 輸出的二維圖形和產(chǎn)生二維圖形的掃描光束構(gòu)成三維引導(dǎo)標(biāo)志，具有立體效果，可以被多方位的觀察者發(fā)現(xiàn)。 1）步進(jìn)電機(jī)式振鏡的工作程序 步進(jìn)電機(jī)式振鏡工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)反射鏡偏轉(zhuǎn)。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 29 振鏡控制程序示例： include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit p1_5=P1^5。//Y軸電機(jī)使能 sbit p3_2=P3^2。 for(i=30。j) 。i++)。 x=x。 } else { p3_2=1。i++) { for (j=0。 p3_1=1。 p1_5=1。 p3_9=1。iy。 Clk(7)。 Clk(7)。 Clk(7)。 p3_3=0。全息激光引導(dǎo)標(biāo)示裝置內(nèi)置高速掃描振鏡、振鏡驅(qū)動(dòng)器等模塊，對(duì)振鏡掃描的控制使用DMX512 協(xié)議控制振鏡的偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生全息引導(dǎo)標(biāo)識(shí)。在本激光疏散體統(tǒng)中控制器選用單片機(jī)，上位機(jī)和單片機(jī)之間采用串口通訊傳遞控制信息 , 而由單片機(jī)發(fā)出滿足DMX512 的數(shù)據(jù)時(shí)序的數(shù)據(jù)包。 圖 37： 單片機(jī)接發(fā)數(shù)據(jù)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 通訊概述 本 應(yīng)急疏散與救援指揮 系統(tǒng)采用 MODBUS 標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議（通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），該激光可以作為從機(jī)與具有相同通訊接口并采用相同通訊協(xié)議的 PC 機(jī) 、嵌入式設(shè)備 進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光儀器的集中監(jiān)控，另外用戶也可以使用一臺(tái)變頻器作為主機(jī)，通過(guò) EIA485 物理接口連接數(shù)臺(tái) 激光 引導(dǎo)設(shè)備 作為從機(jī)。 MODBUS 協(xié)議定義了一個(gè)控制分站能夠識(shí)別使用的消息結(jié)構(gòu)，制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。下文是該變頻器通訊協(xié)議的詳細(xì)說(shuō)明。 2）單片機(jī)向主機(jī)報(bào)告異常情況，主機(jī)做出明顯反應(yīng)，如報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，使工作人員及時(shí)做出反應(yīng)。默認(rèn)通訊協(xié)議方式采用 ASCII 方式。 LRC CHK Lo END Hi 結(jié)束字符： END Hi = CR(0DH), END Lo = CR(0AH) END Lo RTU模式： START 保持無(wú)輸入信號(hào)大于等于 10ms Address 通訊地址： 8bit 二進(jìn)制地址 Function 功能碼： 8bit 二進(jìn)制地址 DATA（ n 1） 資料內(nèi)容： N*8bit 資料， N=8，最大 8個(gè)字節(jié) ????? DATA 0 CRC CHK Low CRC校驗(yàn)碼 CRC CHK High 16bit CRC校驗(yàn)碼由 2個(gè) 8bit 二進(jìn)制組合 END 保持無(wú)出入信號(hào)大于等于 10ms 通訊地址： 00H：所有變頻器廣播（ broadcast） 01H：對(duì) 01地址變頻器通訊。 功能碼（ Function） 與資料內(nèi) 容（ DATA）： 03H：讀出寄存器內(nèi)容。 例如：對(duì)變頻器地址 01H，寫(xiě) =。 計(jì)算方法：對(duì)于消息發(fā)送端， LRC的計(jì)算方法是將要發(fā)送消息中“從機(jī)地址”到“運(yùn)行數(shù)據(jù)”沒(méi)有轉(zhuǎn)換成 ASCII碼的全部字節(jié)連續(xù)累加，結(jié)果丟棄 進(jìn)位，得到的 8位字節(jié)按位取反，后再加 1（轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼），最后轉(zhuǎn)換成 ASCII碼，放入校驗(yàn)區(qū)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 42 RTU 模式：雙字節(jié) 16 進(jìn)制數(shù)。 CRC 校驗(yàn)計(jì)算方法具體參考 MODBUS 協(xié)議說(shuō)明。它由發(fā)送端計(jì)算后加入到消息中；添加時(shí)先是低字節(jié)，然后是高字節(jié)，故 CRC 的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié) 。如果不相等，則接收消息錯(cuò)誤。變頻器將收到的資料原封不動(dòng)送給主控設(shè)備。 08H：回路偵測(cè)。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 38 10H：對(duì) 16地址變頻器通訊。 默認(rèn)速率為 9600bps， 通訊參數(shù)設(shè)置參見(jiàn) ～ 功能碼。 4) 從機(jī)在最近一次對(duì)主機(jī)輪詢的應(yīng)答幀中上報(bào)當(dāng)前故障信息。 圖 38： 總線型方式示意圖 圖 39： 從機(jī)組總線型網(wǎng)絡(luò)示意圖 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 35 通信協(xié)議方式 1）單片機(jī)為從機(jī)，主從式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。 EIA485 具有傳播距離長(zhǎng)，靈敏度高，能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)通信即聯(lián)網(wǎng)功能的一個(gè)協(xié)議方式。通過(guò)該通訊口也可以連接遠(yuǎn)控鍵盤(pán)。利用定時(shí)器是很方便 的 , 但由于在控制系統(tǒng)中定時(shí)器有可能作為他用 , 而系統(tǒng)又必須在某段不間斷的檢第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 33 測(cè)數(shù)據(jù)的起始位置 , 為了不占用系統(tǒng)的定時(shí)器資源 , 可用程序計(jì)數(shù)來(lái)解決。 DMX512 是一個(gè)數(shù)字調(diào)光協(xié)議 , 應(yīng)用它能夠?qū)ξ枧_(tái)、劇場(chǎng)、演播室等公共場(chǎng)所場(chǎng)所的調(diào)光器及其他的控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)字控制 , 適用于本應(yīng)急疏散系統(tǒng)對(duì)激光控單片機(jī)的 調(diào)光器的控制 , 其互連形式采用了多點(diǎn)總線結(jié)構(gòu) , 不存在信息通路阻塞問(wèn)題 , 其連線簡(jiǎn)單 , 可靠性高 , 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。 delay()。 Clk(7)。 Clk(7)。 Clk(7)。jb。 } } else { b=x/y。 p3_9=0。 } p1_5=0。j++) { p3_1=0。 for (i=0。 } if (y0) { p3_2=0。 uint i,j,a,b。 for(i=0。i) for(j=50。//Y軸電機(jī)脈沖 sbit p3_9=P3^9。//X軸電機(jī)方向 sbit p3_0=P3^0。 振鏡控制程序包括設(shè)備初始化、偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)等。 掃描振鏡的控制 根據(jù)振鏡掃描硬件及原理，設(shè)計(jì)出產(chǎn)生、控制引導(dǎo)信號(hào)的程序。二維圖形可以包含文字等信息，其具體設(shè)定由疏散或救援等目的決定。 圖 33： 多條引導(dǎo)光束的生成示意圖 引導(dǎo)程序中步進(jìn)電機(jī)按一定的掃描頻率工作，一般在 10KHz 以下，整個(gè)引導(dǎo)信號(hào)的幀率由偏轉(zhuǎn)角度大小 、激光束數(shù)目等條件所決定。delay(5)。兩條相鄰光束間的連接矢量移動(dòng)時(shí)，關(guān)閉激光器輸出，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定光束位置時(shí)，打開(kāi)激光器輸出，并停留一定時(shí)間，最終生成多條掃描光束的引導(dǎo)信號(hào)。 例如： L(0)。結(jié)合激光束中斷的控制（掃描中對(duì)激光束通斷）可以產(chǎn)生多束靜止或移動(dòng)的激光且這些光束的寬度可以通過(guò)改變激光束通斷的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，光束相對(duì)于 X軸或 Y軸的偏轉(zhuǎn)角度主要由步進(jìn)電機(jī)步數(shù)決定。因此需根據(jù)實(shí)際用途和工作環(huán)境設(shè)第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 26 置相應(yīng)的引導(dǎo)信號(hào)。 系統(tǒng)處于自動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)需要疏散或救援時(shí)，調(diào)用預(yù)置的引導(dǎo)規(guī)則文件 。反向的 激光 引導(dǎo) 疏散指示裝置關(guān)閉 。 對(duì)于激光引導(dǎo)疏散指示裝置，其設(shè)備的開(kāi)啟 與疏散 引導(dǎo)狀態(tài)的設(shè)置 相反，引導(dǎo)救援人員進(jìn)入 救援區(qū)域方向的激光引導(dǎo)疏散指示裝置開(kāi)啟，位于 反方向的裝置關(guān)閉。 全息激光疏散標(biāo)示裝置通過(guò)改變其三維引導(dǎo)標(biāo)志的文字、圖形，顯示疏散指示信息，達(dá)到引導(dǎo)人員疏散的目的。 圖 29：通道內(nèi)引導(dǎo)效果圖 激光引導(dǎo)疏散指示裝置 所 發(fā)出的扇形放射狀光束決定其引導(dǎo)方向，激光束交第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 24 匯處即光源處為疏散方向。針對(duì)疏散和救援兩種不同引導(dǎo)來(lái)調(diào)整引導(dǎo)裝置的設(shè)定，制定出疏散路線與救援路線。采用全息激光疏散標(biāo)示裝置，其產(chǎn)生的三維引導(dǎo)標(biāo)志可以較容易的被各個(gè)方向的觀察者所識(shí)別，有效改善了原有激光引導(dǎo)疏散指示裝置大型空間中設(shè)置復(fù)雜、靈活性不足的問(wèn)題。兩臺(tái)設(shè)備可以滿足疏散與救援雙向要求使用。之間時(shí)可視效果最佳，實(shí)際工作中采用多束激光集合的方式，掃描振鏡 的橫向工作范圍一般為177。 疏散指示設(shè)備主要有激光引導(dǎo)疏散指示裝置和全息激光疏散標(biāo)示裝置組成。消防人員利用城市消防網(wǎng)絡(luò)可遠(yuǎn)程了解實(shí)時(shí)火情，調(diào)整路線與引導(dǎo)信號(hào)，指揮疏散與救援工作。無(wú)線通訊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)與輔助通訊，當(dāng)有線通訊中斷后，系統(tǒng)能及時(shí)的通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)（由無(wú)線中繼節(jié)點(diǎn)和終端組成）檢測(cè)出相關(guān)中斷區(qū)域，并啟用無(wú)線通訊網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換與處理。 通過(guò)考 察所需安裝的建筑物的實(shí)際空間結(jié)構(gòu)，確定設(shè)備的最佳安裝位置，最大程度上避免相關(guān)設(shè)備的安全、穩(wěn)定工作 供電保障機(jī)制 本系統(tǒng)采用雙回路專線供電，獨(dú)立于建筑物內(nèi)的普通供電電路，采用防高溫等設(shè)計(jì)確保在建筑物正常電源供電供電時(shí)，仍能得到外部能源的供應(yīng)。 防火設(shè)計(jì)及保障機(jī)制 線路及設(shè)備的防火 系統(tǒng)相關(guān)通訊和供電線纜埋設(shè)于墻壁內(nèi)，防止直接接觸高溫。中控主機(jī)接收到報(bào)警信息后，進(jìn)入應(yīng)急疏散與救援指揮狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)城市消防網(wǎng)絡(luò)向 119 火災(zāi)指揮中心報(bào)警。系統(tǒng)采用煙霧探測(cè)器與火焰探測(cè)器作為對(duì)火情的主要檢測(cè)手段，也可通過(guò)消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)接收火情范圍、位置等信息。 圖 19： CAD 圖紙轉(zhuǎn)換為電子地圖 圖 20：創(chuàng)建預(yù)置策略示意 圖 數(shù)據(jù)維護(hù)子系統(tǒng)采用 Supermap Deskpro 完成數(shù)據(jù)的維護(hù)處理。處理器為 Samsung S3C2440A，主頻 400MHz； 64M 字節(jié) SDRAM； 12MHz系統(tǒng)外部時(shí)鐘源； 的 RTC 時(shí)鐘源； 采用 5V電壓供電。 其主要作為應(yīng)急疏散與救援指揮子系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)進(jìn)行被動(dòng)工作，負(fù)責(zé)及時(shí)的將傳感器的數(shù)據(jù)反饋至中控主機(jī)，并接受其引導(dǎo)控制命令，控制所轄區(qū)域中的引導(dǎo)設(shè)備工作。工作機(jī)及備份機(jī)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存使用 RAID1 磁盤(pán)陣列，保障數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了路線生成、火情分析等功能。 通空間數(shù)據(jù)引擎SDX+，直接訪問(wèn)多源的 GIS、 CAD、 RS 及通用影像格式等的數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)模存儲(chǔ)于本地文件或 Oracle 等數(shù)據(jù)庫(kù)。 應(yīng)急疏散 與救援指揮 子系統(tǒng) 和數(shù)據(jù)維護(hù)子系統(tǒng) 由全組件式地理信息系統(tǒng)軟件 Supermap Objects 進(jìn)行開(kāi)發(fā)， 控制分站 子系統(tǒng)由嵌入式地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)eSupermap 開(kāi)發(fā)， 地圖數(shù)字化子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng) 采用了桌面地理信息系統(tǒng)Supermap Deskpro。 圖 13： 25KHz 高速掃描振鏡 圖 14： 全息激光標(biāo)志 全息標(biāo)示疏散引導(dǎo) 主要在放射狀引導(dǎo)激光的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了三維圖形的輸出，可以標(biāo)示出一些文字、圖形等信息，利于救援工作的開(kāi)展。但是在交叉口或大范圍空曠地帶，由于其掃描角度的限制，需要布置多套設(shè)備才能滿足需求。 工作時(shí)，上位機(jī)通過(guò)通信模塊向單片機(jī)控制器輸入觸發(fā)信號(hào)，單片機(jī)控制器收到觸發(fā)信號(hào)后，分別給半導(dǎo)體激光器、和振鏡掃描系統(tǒng)中的振鏡驅(qū)動(dòng)器 8 發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，此時(shí)半導(dǎo)體激光器輸出綠光 ，振鏡驅(qū)動(dòng)器接收啟動(dòng)信號(hào)后分別給 X軸步進(jìn)電機(jī)和 Y 軸步進(jìn)電機(jī)輸入位置初始化信號(hào)，當(dāng)位置初始化完成后振鏡驅(qū)動(dòng)器向 X軸步進(jìn)電機(jī)和 Y軸步進(jìn)電機(jī)輸出控制信號(hào)，半導(dǎo)體激光器輸出的綠光依次經(jīng)過(guò)與 X 軸步進(jìn)電機(jī)相連的反射鏡和與 Y軸步進(jìn)電機(jī)連接的反射鏡，隨著 X軸步進(jìn)電機(jī)和 Y軸步進(jìn)電機(jī)的高頻偏轉(zhuǎn)將激光投射到空間內(nèi)，形成高亮度、易識(shí)別、穿透力高、醒目的移動(dòng)或靜止的綠色激光束。步進(jìn)電機(jī)相對(duì)第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽參賽作品 11 于工業(yè)振鏡具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、容易控制等優(yōu)點(diǎn) ，可以滿足低頻率掃描的需要，產(chǎn)生方向、數(shù)目可控的激光束和輸出簡(jiǎn)單的圖形。 圖 8： 振鏡掃描系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 激光振鏡掃描系統(tǒng)由激光器和振鏡系統(tǒng)組成，振鏡系統(tǒng)分為 X