【正文】 火情報警及定位 .............................................................................. 18 防火設(shè)計及保障機制 ....................................................................... 18 遠程報警及通訊 .............................................................................. 19 引導信號的生成 ................................................................................................ 20 空間分析及設(shè)備安置 ....................................................................... 20 疏散路線與救援路線 ....................................................................... 23 引導信號的設(shè)置 .............................................................................. 25 掃描振鏡的控制 .............................................................................. 28 2 .............................................................................................................. 33 通訊概述 ......................................................................................................... 33 通訊協(xié)議說明 .................................................................................................. 34 通訊組網(wǎng)方式 .................................................................................. 34 通信協(xié)議方式 .................................................................................. 35 通訊接口方式 .................................................................................. 35 附件： 煙霧測試實驗照片 … .………………………………………………………………………… … .45 消防支隊 證明 …………………………… .……………………………………………………… .46 專利證書 ………… ……………………………… .……………………………………………… .47 專利說明書 ……………………………………… .……………………………………………… .48 科技查新報告 ……………………………………… .…………………………………………… .56 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 I 摘 要 在各種災害中，火災是最經(jīng)常、最普遍 的 威脅公眾安全和社會發(fā)展的災害之一，也是造成群死群傷事故的最主要災害之一。 本系統(tǒng)將提高現(xiàn)有消防引導疏散系統(tǒng)的水平，適應(yīng)目前國家消防安全建設(shè)的需要，進一步降低火災事故中人員的傷亡率，因而對于消防安全技術(shù)領(lǐng)域有較大的促進和提高作用?，F(xiàn)有的疏散指示設(shè)備無統(tǒng)一的控制指揮，不能針對復雜的火場環(huán)境生成動態(tài)的疏散 與救援路線，不具備救援指揮功能。 人員由于趨光性本能跟隨激光向光源 處移動 ， 避免了對傳統(tǒng)文字、圖形標志的誤判 ，縮短反應(yīng)時間 。 系統(tǒng) 使用激光引導設(shè)備產(chǎn) 生多束放射狀的引導激光，人員依靠趨光性本能沿光通路向光源處移動。 科技查新表明，本項目系統(tǒng)根據(jù)火場信息，結(jié)合內(nèi)置的電子地圖，生成控制激光引導設(shè)備的疏散路線與救援路線，并實時調(diào)整疏散路線與救援路線設(shè)計，所檢文獻中未見有報道。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 4 圖 1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 軟硬件分工 為了實現(xiàn)火場的實時信息采集以及對工作終端的控制，迅速有效的傳送引導指示信號，保障系統(tǒng)的安全運行，必須對軟硬件進行合理的分工。 根據(jù)丁達爾效應(yīng)，光束在膠體中會形成明亮的光通路。目前使用的激光波長主要有： 405nm、450nm、 、 532nm、 650nm、 680nm。 圖 6： 工業(yè)半導體激光器 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 9 半導體激光器選用成熟的工業(yè)級別 532nm 激光器，自身帶有鋁散熱片和風扇，可以長時間的穩(wěn)定工作。故采用 30~100mW 的掃描激光束作為引導光束不會對人眼造成損傷。步進電機相對第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 11 于工業(yè)振鏡具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、容易控制等優(yōu)點 ，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單的圖形。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。 應(yīng)急疏散 與救援指揮 子系統(tǒng) 和數(shù)據(jù)維護子系統(tǒng) 由全組件式地理信息系統(tǒng)軟件 Supermap Objects 進行開發(fā)， 控制分站 子系統(tǒng)由嵌入式地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺eSupermap 開發(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。 通空間數(shù)據(jù)引擎SDX+，直接訪問多源的 GIS、 CAD、 RS 及通用影像格式等的數(shù)據(jù)。工作機及備份機數(shù)據(jù)儲存使用 RAID1 磁盤陣列，保障數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定。處理器為 Samsung S3C2440A，主頻 400MHz； 64M 字節(jié) SDRAM； 12MHz系統(tǒng)外部時鐘源； 的 RTC 時鐘源； 采用 5V電壓供電。系統(tǒng)采用煙霧探測器與火焰探測器作為對火情的主要檢測手段，也可通過消防聯(lián)動系統(tǒng)接收火情范圍、位置等信息。 防火設(shè)計及保障機制 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。無線通訊負責數(shù)據(jù)的校驗與輔助通訊，當有線通訊中斷后，系統(tǒng)能及時的通過無線通訊網(wǎng)（由無線中繼節(jié)點和終端組成）檢測出相關(guān)中斷區(qū)域，并啟用無線通訊網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的交換與處理。 疏散指示設(shè)備主要有激光引導疏散指示裝置和全息激光疏散標示裝置組成。兩臺設(shè)備可以滿足疏散與救援雙向要求使用。針對疏散和救援兩種不同引導來調(diào)整引導裝置的設(shè)定，制定出疏散路線與救援路線。 全息激光疏散標示裝置通過改變其三維引導標志的文字、圖形，顯示疏散指示信息，達到引導人員疏散的目的。反向的 激光 引導 疏散指示裝置關(guān)閉 。因此需根據(jù)實際用途和工作環(huán)境設(shè)第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 26 置相應(yīng)的引導信號。 例如： L(0)。delay(5)。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。 振鏡控制程序包括設(shè)備初始化、偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)等。//Y軸電機脈沖 sbit p3_9=P3^9。 for(i=0。 } if (y0) { p3_2=0。j++) { p3_1=0。 p3_9=0。jb。 Clk(7)。 delay()。利用定時器是很方便 的 , 但由于在控制系統(tǒng)中定時器有可能作為他用 , 而系統(tǒng)又必須在某段不間斷的檢第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 33 測數(shù)據(jù)的起始位置 , 為了不占用系統(tǒng)的定時器資源 , 可用程序計數(shù)來解決。 EIA485 具有傳播距離長，靈敏度高，能夠?qū)崿F(xiàn)多點通信即聯(lián)網(wǎng)功能的一個協(xié)議方式。 4) 從機在最近一次對主機輪詢的應(yīng)答幀中上報當前故障信息。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 38 10H：對 16地址變頻器通訊。變頻器將收到的資料原封不動送給主控設(shè)備。它由發(fā)送端計算后加入到消息中；添加時先是低字節(jié)，然后是高字節(jié)，故 CRC 的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個字節(jié) 。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 42 RTU 模式：雙字節(jié) 16 進制數(shù)。 例如：對變頻器地址 01H，寫 =。 LRC CHK Lo END Hi 結(jié)束字符： END Hi = CR(0DH), END Lo = CR(0AH) END Lo RTU模式： START 保持無輸入信號大于等于 10ms Address 通訊地址： 8bit 二進制地址 Function 功能碼： 8bit 二進制地址 DATA（ n 1） 資料內(nèi)容： N*8bit 資料， N=8，最大 8個字節(jié) ????? DATA 0 CRC CHK Low CRC校驗碼 CRC CHK High 16bit CRC校驗碼由 2個 8bit 二進制組合 END 保持無出入信號大于等于 10ms 通訊地址： 00H：所有變頻器廣播（ broadcast） 01H：對 01地址變頻器通訊。 2）單片機向主機報告異常情況，主機做出明顯反應(yīng)，如報警器發(fā)出警報，使工作人員及時做出反應(yīng)。 MODBUS 協(xié)議定義了一個控制分站能夠識別使用的消息結(jié)構(gòu)，制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。在本激光疏散體統(tǒng)中控制器選用單片機，上位機和單片機之間采用串口通訊傳遞控制信息 , 而由單片機發(fā)出滿足DMX512 的數(shù)據(jù)時序的數(shù)據(jù)包。 p3_3=0。 Clk(7)。iy。 p1_5=1。i++) { for (j=0。 x=x。j) 。//Y軸電機使能 sbit p3_2=P3^2。 1）步進電機式振鏡的工作程序 步進電機式振鏡工作時，步進電機帶動反射鏡偏轉(zhuǎn)。信號設(shè)置中需根據(jù)實際空間的結(jié)構(gòu)確定相應(yīng)的激光束數(shù)目等工作參數(shù)。Move(30,40)。Move(X step， Y step)； delay() X step 與 Y step 的“正” “負”決定步進電機偏轉(zhuǎn) 方向（順時針或逆時針），假定正為順時針。 引導信號的設(shè)置 系統(tǒng)處于引導工作狀態(tài)時，需要根據(jù)不同用途（疏散、救援）制定相應(yīng)的引導信號。 全息激光疏散標示裝置通過改變?nèi)S引導標志的文字、圖形信息，指示被困第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 25 人員的位置，引導救援人員進入解救。被困人員由 于趨光性本能向光源處移動撤離（即光束交匯處），而經(jīng)過訓練的救援人員則逆向進入（即光束放射方向）。 全息激光疏散標示裝置產(chǎn)生的引導信號為二維圖形與掃描光束構(gòu)成的三維引導標志。 圖 21： 激光束引導工作范圍 對于平行度較好的通道區(qū)域，可以采用在通道盡頭安置激光引導疏散指示裝 圖 22： 通道內(nèi)設(shè)備安裝示意圖 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 21 置的方法，一般是兩盡頭處各安裝一臺激光引導疏散指示設(shè)備。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 20 引導信號的生成 空間分析及設(shè)備安置 鑒于系統(tǒng)的工作空間有多種結(jié)構(gòu)，例如通道、大廳、地下室、走廊。當外部供電中斷后，系統(tǒng)自動啟用相應(yīng)區(qū)域的應(yīng)急電源，如應(yīng)急電源供應(yīng)失效，引導設(shè)備依靠內(nèi)置蓄電池繼續(xù)進行引導工作，確保 12 個小時的續(xù)航。系統(tǒng)接收到煙霧探測器的報警信號，結(jié)合電子地圖中的探測器位置，得到火情位置和范圍信息。 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽參賽作品 18 實時監(jiān)控與指揮 1）監(jiān)測工作網(wǎng)絡(luò)是否正常（備份機、應(yīng)急電源、與終端連接是否正常）； 2）探測器、引導設(shè)備自檢； 3）采集并處理探測器傳回的數(shù)據(jù)，顯示在監(jiān)控器 上； 4）與其它消防系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)； 5）接收外部控制指揮，調(diào)整引導路線 火情報警及定位 火災中可燃物燃燒時會產(chǎn)生煙霧。 控制分站子系統(tǒng)通過 無線網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)急疏散與救援指揮子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊校驗，當檢測出有線通訊中斷時，通過無線網(wǎng)絡(luò)進行輔助數(shù)據(jù)傳輸。 此外，應(yīng)急疏散與救援指揮子系統(tǒng)設(shè)計有外部系統(tǒng)接