挑戰(zhàn)杯-發(fā)明制作類-全國特等獎作品匯編

基于激光導航的應急疏散與救援指揮系統(tǒng)來源：第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品小類：機械與控制大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：我國是一個火災多發(fā)的國家，2010年僅上半年全國發(fā)生火災73317起，死亡656人，直接財產(chǎn)損失7.9億元。本作品有效的解決了樓宇、隧道及公共場所火災時期被困人員疏散和應急救援的難題：實現(xiàn)了對建筑物的實時動態(tài)監(jiān)控，根據(jù)煙感、溫感等反響的數(shù)據(jù)，結(jié)合內(nèi)置電子地圖等信息自動計算出最正確疏散、救援路線并控制激光引導設備工作，平安迅速引導人員疏散，最大程度降低人員傷亡。已獲得國家專利，具有廣闊的推廣應用前景。詳細介紹：一、作品設計、創(chuàng)造的目的和根本思路1.作品設計、創(chuàng)造的背景我國是一個火災頻發(fā)的國家。據(jù)統(tǒng)計，2010年上半年全國共發(fā)生火災73317起，死亡656人，受傷271人，直接財產(chǎn)損失79290.7萬元。2008年11月14日，上海商學院女生宿舍發(fā)生火災，4名女生在眾多師生的注視下從6樓跳下當場身亡的慘狀至今記憶猶新。一次又一次的慘痛教訓逼迫著人們對火災的預防、控制、逃生以及救援等各個方面進行研究。2.作品設計、創(chuàng)造的目的火災造成重大傷害原因包括兩個方面，一個是熱，另一個是火災產(chǎn)生的有毒煙氣。火災時期產(chǎn)生的大量有毒有害煙氣一方面使人們無法正確尋找逃生路徑，另一方面使人們心里產(chǎn)生了恐懼而做出跳樓等非理性行為，因而，煙霧是火災事故中導致人員傷亡的主要因素。當今的火災疏散引導設備普遍存在煙霧環(huán)境下照度低、穿透性差、可視度低的問題，無法滿足消防平安的需要。同時目前沒有一套可以針對實時火情生成疏散、救援路線的消防疏散引導系統(tǒng)。本作品有效的解決了這一難題，根據(jù)火情自動計算出最正確逃生和救援路線，利用激光技術動態(tài)指引被困人員逃生和救援人員施救，為降低火災造成的人員傷亡提供了有效的解決方案。3.作品設計、創(chuàng)造的思路本系統(tǒng)利用激光掃描振鏡，產(chǎn)生空間內(nèi)方向、數(shù)量可控的放射狀引導激光。532nm綠激光在煙霧中形成高亮度、穿透力強的光通路。利用人體的趨光性本能引導人員沿光通路向光源處移動，減少了人員處于緊張狀態(tài)下的反響時間，實現(xiàn)了煙霧環(huán)境下的有效引導?；贕IS平臺開發(fā)的應急疏散與救援指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)了對建筑物的實時監(jiān)控、最正確路徑計算、動態(tài)分析等功能。系統(tǒng)通過對火情的實時監(jiān)控，根據(jù)探測器反響的火情信息，結(jié)合內(nèi)置的電子地圖，生成疏散路線與救援路線；并根據(jù)通道內(nèi)具體的著火點位置、范圍等信息動態(tài)調(diào)整放射狀引導光束，引導人員避開危險區(qū)域?qū)崿F(xiàn)平安迅速的疏散與救援。二、系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲該系統(tǒng)設計為基于多層網(wǎng)絡的雙向終端控制網(wǎng)絡?？刂凭W(wǎng)絡主要有集成于中控主機和控制分站，采用綜合運用RJ-45、RS-485、802.11無線通訊方式實現(xiàn)對終端的信息采集、命令控制和應急電源的啟用，最終到達通過終端輸出激光引導信息的目的。本系統(tǒng)使用的引導設備為激光引導疏散指示裝置和全息激光疏散標示裝置。通過激光掃描振鏡生成程控引導光束或三維指示標志，并針對空間結(jié)構(gòu)與實時火情調(diào)整引導參數(shù)，避開火源等危險區(qū)域。三、系統(tǒng)原理傳統(tǒng)的疏散標示設備使用的一般是LED或熒光燈光源。主要采用提高照度的方法增強標識的可視度。當環(huán)境中漂浮著大量的顆粒物時會嚴重削弱其光照強度，影響疏散標示效果。依靠增大光源照度的方法并不能很好解決不易識別的問題，此為現(xiàn)有疏散標示設備的固有缺陷。根據(jù)丁達爾效應，光束在膠體中會形成明亮的光通路?？諝庵写嬖趬m埃等顆粒物，因此可以將空氣看作膠體。由于光強、波長及氣溶膠密度等的影響，普通情況下不易觀察到空氣中的光通路。當條件理想情況下，激光在室內(nèi)會產(chǎn)生明亮可見的光通路，此光通路可以作為一種引導標識疏散引導被困人員逃生。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軸偏轉(zhuǎn)和Y軸偏轉(zhuǎn)，軸線異面垂直。激光經(jīng)過X軸反射和Y軸反射兩次偏轉(zhuǎn)投射。通過控制振鏡的工作參數(shù)可以方便的控制產(chǎn)生激光束的方向，當振鏡高速偏轉(zhuǎn)掃描時，可以輸出多束方向、數(shù)量可控的激光或較復雜的圖形。四、系統(tǒng)設計方案1.硬件職能硬件作為信息的傳輸與接收局部，是產(chǎn)生成效的載體，具有以下職能：1〕災情探測：煙感探測器、溫感探測器，負責報警和測控實時火情信息；2〕逃生和救援引導：激光引導疏散指示裝置、全息激光疏散標示裝置，負責產(chǎn)生光學引導信號以及警鈴等語音提示；3〕中控主機負責系統(tǒng)整體的數(shù)據(jù)處理，控制分站作為節(jié)點起到信息預處理與二級備份功能；4〕交換機網(wǎng)絡負責信息的交換與校驗；5〕控制分站提供調(diào)試接口，人工輸入掃描參數(shù)等信息；6〕采用雙回路獨立供電和內(nèi)部電池相結(jié)合的供電方式，保證災害時期能夠平安有效供電，且在外面電源完全切斷的情況下，能夠利用內(nèi)部電池獨立供電4小時。2.軟件職能軟件負責信息的采集交換與數(shù)據(jù)處理，指揮各分系統(tǒng)及設備穩(wěn)定有效的工作，根據(jù)火情快速、準確選擇逃生和救援路徑，同時作為人機調(diào)試控制平臺，實現(xiàn)工作參數(shù)調(diào)整與實時控制，具有以下職能：1〕提供實時監(jiān)控平臺，可以自動或人工控制；2〕對探測器數(shù)據(jù)的采集并生成報警信息；3〕根據(jù)實時火場信息生成最正確疏散路線、救援路線；4〕根據(jù)疏散、救援路線生成相應的激光引導信號；5〕根據(jù)實時監(jiān)控動態(tài)調(diào)整路線及引導信號；6〕負責與其它消防系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，接收被困人員位置信息等；7〕負責向場外報告實時火場信息，并接受外部指揮調(diào)度；8〕負責制定引導疏散與救援策略；9〕負責應急狀態(tài)下控制平臺的切換；10〕負責切換供電線路與應急電源，保障系統(tǒng)的供電。11〕預置引導設備應急狀態(tài)下的工作參數(shù)；12〕系統(tǒng)自檢及演習模擬。五、本系統(tǒng)的推廣前景及市場分析基于激光導航的應急疏散與救援指揮系統(tǒng)是目前唯一采用掃描激光作為引導信號，具備最正確疏散路線動態(tài)規(guī)劃與救援指揮功能的消防聯(lián)動系統(tǒng)，兼?zhèn)浠馂膱缶⒒饒鰧崟r信息采集處理、外部信息交換控制等功能。其有效解決了傳統(tǒng)設備在煙霧環(huán)境下無法有效引導疏散與救援指揮的問題，通過實時監(jiān)控平臺可生成最正確疏散救援路線，同時具備的擴展接口可以整合多套外部消防系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動控制。目前該技術已獲得國家專利，本系統(tǒng)將提高現(xiàn)有消防引導疏散系統(tǒng)的水平，適應目前國家消防平安建設的需要，進一步降低火災事故中人員的傷亡率，因而對于消防平安技術領域有較大的促進和提高作用。本系統(tǒng)主要應用在人員密集的大型公共建筑場所，例如：體育場館、會展中心、地鐵站及火車站。其市場空間巨大，任何一座建筑均是潛在的安裝使用對象，依據(jù)系統(tǒng)自身突出的優(yōu)勢和無限拓撲的特點，應用于各類建筑工程工程。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:一、作品設計創(chuàng)造的目的在各種災害中，火災是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾平安和社會開展的災害之一，也是造成群死群傷事故的最主要災害之一。本作品有效的解決了樓宇、隧道及公共場所火災時期被困人員疏散和應急救援的難題：實現(xiàn)了對建筑物的實時動態(tài)監(jiān)控，根據(jù)煙感、溫感等反響的數(shù)據(jù)，結(jié)合內(nèi)置電子地圖等信息自動計算出最正確疏散、救援路線并控制激光引導設備工作，平安迅速引導人員疏散，最大程度降低人員傷亡。二、創(chuàng)新點①實現(xiàn)了對建筑物的實時動態(tài)監(jiān)控，結(jié)合內(nèi)置的建筑物電子地圖、引導策略等信息自動計算出最正確的疏散、救援路線并控制激光引導設備工作，平安迅速的引導人員疏散撤離，最大程度上降低人員的傷亡。②系統(tǒng)具備救援指揮功能，在引導被困人員疏散的同時引導外部救援人員進入，通過系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)控平臺將實時火情、被困人員位置等信息及時傳遞至救援指揮人員，及時有效的引導救援人員解救被困者。③利用激光亮度高、穿透性強、易于識別的特點，在煙霧中形成多條醒目的動態(tài)光通路，易于識別，解決了當前使用的引導設備無法在煙霧環(huán)境中有效引導的缺陷。④基于多層控制網(wǎng)絡的實時監(jiān)控平臺將引導設備、傳感器、供電設備有效連接起來，保障了惡劣條件下信息的有效傳輸及處理。系統(tǒng)可以接入其它外部系統(tǒng)。三、主要技術指標①激光波長為532nm；功率35~100mW；②步進電機式掃描振鏡，采用42BYGH34兩相步進電機，步距角1.8°，相電壓12v；③高速掃描振鏡：掃描范圍水平±20°，垂直±20°，25KHz?？茖W性、先進性:本作品實現(xiàn)了對建筑物的實時監(jiān)控，通過探測器采集火場動態(tài)信息，并針對其生成平安、迅速的引導路線，解決了當前消防系統(tǒng)疏散標志設置混亂、易被誤識別、引導效率低的缺陷。傳統(tǒng)的LED及氣體燈產(chǎn)生的光線對煙霧穿透力差。少數(shù)采用了激光作為光源的設備，通過全息鏡片投射出的圖案使激光束發(fā)散，喪失了激光束聚集的特性，適應性差，降低了對煙霧的穿透性。本作品利用激光高聚集、亮度高、易于識別的特性，將其根據(jù)丁達爾效應在煙霧中形成的醒目的光通路作為引導信號，符合人趨光性的本能。通過振鏡掃描系統(tǒng)的高速偏轉(zhuǎn)形成數(shù)量和方向可控的放射狀引導光束，有較強的適應性，并可針對實際情況實時調(diào)整。本系統(tǒng)可聯(lián)動建筑物內(nèi)的其它平安系統(tǒng)，接收其傳遞的警報、被困人員位置等信息。外部人員根據(jù)實時監(jiān)控平臺了解火情，指揮疏散與救援工作的進行。科技查新結(jié)果說明，本工程系統(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計，所檢文獻中未見有報道。獲獎情況及鑒定結(jié)果:1.本作品的核心技術于2011年1月5日獲得國家知識產(chǎn)權局專利授權；2.本作品于2011年5月獲得第X屆“挑戰(zhàn)杯”XX省大學生課外學術科技作品競賽特等獎；3.本作品于2011年6月在XX省科學技術情報研究所進行科技查新，本工程系統(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計，所檢文獻中未見有報道。作品所處階段:中試階段技術轉(zhuǎn)讓方式:本工程已申請國家專利，可以通過專利進行技術轉(zhuǎn)讓。作品可展示的形式：：實物、產(chǎn)品，圖紙，磁盤，現(xiàn)場演示，圖片，錄像，樣品使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測:1.本作品的技術特點和優(yōu)勢基于激光導航的應急疏散與救援指揮系統(tǒng)是目前唯一采用掃描激光作為引導信號，具備最正確疏散路線動態(tài)規(guī)劃與救援指揮功能的消防聯(lián)動系統(tǒng)，兼?zhèn)浠馂膱缶?、火場實時信息采集處理、外部信息交換控制等功能。其有效解決了傳統(tǒng)設備在煙霧環(huán)境下無法有效引導疏散與救援指揮的問題，通過實時監(jiān)控平臺可生成最正確疏散和救援路線，同時具備的擴展接口可以整合多套外部消防系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動控制。2.本作品的適應范圍及推廣前景該技術已獲得國家專利。本系統(tǒng)將提高現(xiàn)有消防引導疏散系統(tǒng)的水平，進一步降低火災事故中人員的傷亡率，因而對于消防平安技術領域有較大的促進和提高作用。從投入上看，一棟高層建筑，其消防設備、產(chǎn)品的投入約占總投資的3%-5%，2010年僅XX省消防市場規(guī)模就超過10億元。目前，針對煙霧環(huán)境下的應急疏散與救援指揮系統(tǒng)市場處于空白。本系統(tǒng)主要應用在人員密集的大型公共建筑場所，例如：體育場館、會展中心、地鐵站及火車站。具有廣闊的推廣應用前景。同類課題研究水平概述:基于激光導航的應急疏散與救援指揮系統(tǒng)是目前唯一采用激光生成引導信號的消防疏散引導系統(tǒng)，兼具有救援指揮、火災報警、火場實時信息采集處理、外部信息交換控制等一體化的消防系統(tǒng)。目前廣泛應用的應急燈、平安出口標示牌等疏散引導設備，采用照明標志作為引導信號。其產(chǎn)生的發(fā)光文字、標志或照明光線存在煙霧等環(huán)境下照度低、穿透力差、可識別性差的問題。針對此缺陷，現(xiàn)有研究方向仍是以更換光源〔例如LED光源〕，提高照度為主。其在疏散引導中使用發(fā)光文字等引導標志，火場中的被困人員在心理極度恐慌中容易對文字等信息產(chǎn)生誤讀，無法正確迅速的撤離，不利于疏散逃生。少數(shù)使用激光作為照射光源的引導設備，其主要工作方式為激光束通過照射全息鏡片，將引導圖形或文字等信息投影至墻壁或地面上，在一定程度上提高了引導標志的可視度。但其投影使激光發(fā)散，降低了能量密度，在煙霧環(huán)境中不能到達預期的工作效果。同時使用的全息鏡片不易更換，引導標志單一，應用有著一定的局限性。目前的消防疏散引導系統(tǒng)功能較單一，現(xiàn)有的消防系統(tǒng)將探測器報警系統(tǒng)與疏散引導系統(tǒng)分開設置，一般只能控制引導設備的開啟與保障供電。實際環(huán)境中，引導設備安裝、使用混亂，沒有對引導設備形成統(tǒng)一的監(jiān)控控制，亦不能針對實際火情生成平安、迅速的疏散路線，同時未針對消防救援工作做出統(tǒng)一指揮。本作品中具有自主知識產(chǎn)權的“可編程性激光引導應急疏散裝置”，利用雙軸激光掃描振鏡生成方向、數(shù)量可控的多束激光，將其在空氣中形成的光通路作為引導信號，人員由于趨光性本能引導向光源處移動。本技術可以針對疏散、救援路線設計的需要，調(diào)整引導光束的方向、數(shù)量，避開通道內(nèi)的火源等危險區(qū)域。科技查新說明，本工程系統(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的設計，所檢文獻中未見有報道該技術將有助于火災等事故中的人員疏散逃生、救援指揮和環(huán)境監(jiān)測，對降低火災事故中人員的傷亡率有較大的促進作用。專利檢索結(jié)果說明，該技術具有創(chuàng)新性、新穎性，同時該技術將有助于火災等事故中的人員疏散逃生、救援指揮和環(huán)境監(jiān)測，對降低火災事故中人員的傷亡率有較大的促進作用。太陽能路燈智能控制系統(tǒng)來源：第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品小類：機械與控制大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：本工程是基于全球能源緊缺、提倡可持續(xù)“綠色照明”的背景下，針對太陽能路燈系統(tǒng)、太陽能供電系統(tǒng)、庭院燈、信號燈及一局部光伏小工程的控制要求，設計一套功能完善、性能良好、設置合理的智能控制型太陽能路燈系統(tǒng)。系統(tǒng)由光伏組件、蓄電池、智能控制器、高亮LED路燈、市電等組成，其性能不僅適合用于太陽光充足日照好的南方地區(qū)而且適應東北市場的低溫需求等就有廣闊的應用前景。詳細介紹：太陽能路燈智能控制系統(tǒng)包括五個局部：智能控制器，太陽能電池板，蓄電池，LED路燈，輔助電源市電局部。系統(tǒng)應用在路燈系統(tǒng)中，能夠根據(jù)需要設置不同的工作模式，白天路燈是熄滅的，充分利用太陽能對蓄電池充電。夜晚用蓄電池對路燈供電，在連續(xù)陽光不充足造成蓄電池電量缺乏的情況下，由市電補充供電，防止蓄電池的“過放”現(xiàn)象發(fā)生。采用低功耗的PIC16F887單片機對太陽能路燈供電進行智能化控制?？刂颇K包括硬件電路局部及軟件電路兩大局部：硬件電路局部包括有市電輔助電路、充電電路、放電電路、PWM驅(qū)動電路、電壓采樣電路、電流檢測電路、按鍵電路、負載過流保護電路、數(shù)碼管顯示電路的集成化設計。所述的電壓采樣電路包括蓄電池電壓采樣電路和太陽能電池電壓采樣電路,所述的電流檢測電路包括對太陽能電池板輸出電流采集電路,負載過流保護電路及負載放電電路。控制器采集太陽能電池板的工作電壓電流，用以實現(xiàn)太陽能電池板最大功率點(MPPT)跟蹤；采集蓄電池的端電壓，防止蓄電池的過充及過放；電壓采集采用電阻分壓法實現(xiàn)，電流采集采用分流器實現(xiàn)。負載過流保護我們采用外部中斷的方式控制，一旦產(chǎn)生中斷，斷開負載;軟件局部設計采用的是MICROCHIP公司的MPLAB軟件平臺實現(xiàn)了包括模式記憶、AD測量、MPPT控制、光控開、光控關、LED燈亮的時間、16種模式、按鍵、數(shù)碼管的顯示設計等。設計中采用基于MOSFET的理想二級管來替代傳統(tǒng)的肖特基二極管與太陽能電池板串聯(lián),有效抑制蓄電池與電池板之間的能量泄露問題同時,減少了能量耗散。市電輔助電路中采用光耦隔離,防止了市電與單片機不同電壓下的共地連接。對于蓄電池,太陽能電池板和LED路燈進行了精心的選型搭配,在控制電路系統(tǒng)的綜合調(diào)節(jié)下，通過蓄電池、太陽能電池板、市電三者之間的電壓值比擬，選擇16種工作模式中相應的模式進行控制，實現(xiàn)蓄電池、太陽能電池板、市電的合理調(diào)配，以到達太陽能的最大利用；蓄電池的優(yōu)化應用；市電的合理使用的效果。本作品技術成熟,功能強大,應用性強,適用范圍廣,已經(jīng)投入生產(chǎn)使用中獲得良好的經(jīng)濟效益。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:★創(chuàng)造目的：在全球能源緊缺、提倡可持續(xù)“綠色照明”的背景下，針對太陽能路燈系統(tǒng)、太陽能供電系統(tǒng)、庭院燈、信號燈及一局部光伏小工程的控制要求，設計一款功能、性能、設置均合理的智能型太陽能路燈控制系統(tǒng)。★根本思路：系統(tǒng)由光伏組件、蓄電池、智能控制器、高亮LED路燈、市電組成?？勺詣訖z測是否有電網(wǎng)市電，既可應用于原先已鋪設電網(wǎng)線路的城市道路，也可應用于脫離電網(wǎng)的偏遠山村。在有電網(wǎng)市電的路燈系統(tǒng)中，系統(tǒng)會優(yōu)先使用太陽能，將市電作為備用供電源，以保證路燈在連續(xù)陰雨天氣里的正常工作?！飫?chuàng)新點：采用光耦器件進行+13V直流電壓電路的檢測電壓匹配，能夠控制系統(tǒng)在太陽能和市電對路燈供電之間的切換?？萍疾樾聢蟾婢幪枺?0113600GN010401；采用的PIC16F887單片機控制擴展功能強,本錢低;系統(tǒng)集成了16種工作模式,可根據(jù)一年四季不同的充電量來自動調(diào)節(jié)放電時間,可滿足不同用戶的應用需求?！锛夹g關鍵：本系統(tǒng)的關鍵局部是太陽能智能控制器模塊，用以實現(xiàn)系統(tǒng)的16種工作模式、光控、時控、過充保護、過放保護、反接保護、MPPT以及市電輔助電路等功能?！镏饕夹g指標：太陽能電池板：100W/17.2V；蓄電池：12V/100AH；太陽能控制器：額定工作電壓12V、額定工作電流5A；系統(tǒng)設置：過放電壓10.8V、過放恢復電壓點12.3V、過充電壓點14.4V、過充恢復電壓點13.6V?？茖W性、先進性:★主控制芯片采用PIC16F887，控制功能強，功耗低，采用MOSFET有效抑制蓄電池與電池板之間的能量泄露問題同時,減少了能量耗散，使整個控制器局部耗能更低?！锛闪税ㄖ绷鬏敵龊?HZ閃頻輸出下的16種工作模式,可應用在多種工作場合中，并實現(xiàn)PWM技術對蓄電池進行高效充電和根據(jù)太陽能電池板的最大功率輸出特性應用MPPT技術，提高太陽能的利用率?！锔鶕?jù)使用要求和太陽能電池板的輸出特性，配置蓄電池。結(jié)合太陽能路燈系統(tǒng)的經(jīng)濟和生態(tài)因素尋找能到達最正確使用效果的蓄電池充放點?！锼O計的太陽能路燈智能控制系統(tǒng)通過光耦器件自動檢測電網(wǎng)市電，既可應用于原先已鋪設電網(wǎng)線路的城市道路，也可應用于脫離電網(wǎng)的偏遠山村。應用在具有電網(wǎng)市電的路燈系統(tǒng)中，考慮了在連續(xù)沒有太陽的天氣里可以控制開啟后備電源，與市電連接，提供路燈供電以及蓄電池充電。獲獎情況及鑒定結(jié)果:★作品曾在2010年瑞安新能源展示會上展示?！镌?010中國〔溫州〕新能源與節(jié)能技術交易會上展示成果，并被選為特邀簽約單位?！镒髌吩?011年**省“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽中獲特等獎。★作品在****大學“運河杯”課外科技立項競賽活動中獲特等獎。★該工程已通過中華人民共和國科學技術部科技查新，查新報告編號：20113600GN010401，查新結(jié)論為：相關內(nèi)容未見公開報道，見附件3。作品所處階段:生產(chǎn)使用階段。技術轉(zhuǎn)讓方式:技術成果轉(zhuǎn)讓給廠家，已和廠家簽約。作品可展示的形式：：實物，產(chǎn)品，現(xiàn)場展示。使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測:★作品的技術特點和優(yōu)勢：采用PWM和MPPT技術對蓄電池進行高效充電，有效延長蓄電池使用壽命。市電接入功能實現(xiàn)太陽能和市電的綜合利用，可有效保證在連續(xù)陰雨天氣里系統(tǒng)正常工作，防止蓄電池出現(xiàn)冬天“欠壓”或夏天“過充”的發(fā)生，提高了系統(tǒng)的適用性。具有包括直流和1Hz閃頻兩類輸出方式下的16種工作模式，LED指示系統(tǒng)工作狀態(tài)，數(shù)碼管和按鍵顯示調(diào)整當前工作模式，操作簡單方便，具有負載短路保護、過載保護和防反接保護功能保證系統(tǒng)平安可靠運行。通過對太陽能路燈，蓄電池，負載進行選型搭配，實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化。★作品的適用范圍：作品除了可以用作城市街道路燈外，還可以應用于太陽能家庭供電系統(tǒng)、庭院燈、海陸交通信號燈、草坪燈、景觀燈等?！锸袌龇治龊徒?jīng)濟效益預測：在光伏發(fā)電迅速崛起勢頭的帶動下，該產(chǎn)品將會產(chǎn)生很好的經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益，整套智能型太陽能路燈控制系統(tǒng)本錢費約為4160元，出廠單價在5200元左右。批量投產(chǎn)后，年產(chǎn)值估計為100萬元，年利潤約為20萬元。同類課題研究水平概述:由于太陽能相比于其他傳統(tǒng)的能量來源,具有環(huán)保,節(jié)能,儲量豐富的優(yōu)點,近年來越來越受到各國的重視,從2010年我國國家能源局公布的相關數(shù)據(jù)來看,2010年歐洲新增發(fā)電設備容量中,新增光伏發(fā)電設備的比重僅次于天然氣發(fā)電設備已達22.4%,而我國新增光伏發(fā)電設備的比重卻只有0.4%,處于主導低位的還是煤電和水電,從這個角度來看我國太陽能產(chǎn)業(yè)與興旺國家比仍具有較大差距。太陽能路燈是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中的一個局部,其應用性強，是目前所有光伏應用系統(tǒng)相對具有優(yōu)勢的產(chǎn)品。在各國政府的大力支持下，太陽能路燈產(chǎn)業(yè)得到迅速開展，現(xiàn)在已經(jīng)有許多產(chǎn)品應用在了道路交通照明中，但在實際應用中，太陽能路燈仍存在價格昂貴、穩(wěn)定性差、技術不完善的缺點，這是制約太陽能路燈完全替代傳統(tǒng)路燈照明的主要因素。為提高太陽能路燈的競爭力，最根本的解決方法是技術上尋求突破?，F(xiàn)在對太陽能路燈系統(tǒng)的研究多是將系統(tǒng)中的四個主要局部〔太陽能電池，蓄電池，路燈，控制局部〕獨立開來分別進行研究的。近年來太陽能電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)得到很大提升，2010年10月6日，美國Spire半導體公司研發(fā)的三結(jié)砷化鎵〔GaAs〕太陽電池峰值效率到達了42.3%，聚光條件相當于406個太陽。2010年11月22日，Spectrolab宣布其開發(fā)的最新型地面用太陽電池C3MJ已經(jīng)開始批量生產(chǎn)，該系列太陽電池的平均光電轉(zhuǎn)換效率可達39.2%，這是目前已量產(chǎn)的太陽能電池中轉(zhuǎn)換效率最高的。鉛酸蓄電池廣泛用于光伏系統(tǒng)中，主要有固定式鉛酸蓄電池、工業(yè)型閥控密封鉛酸蓄電池及小型閥控密封鉛酸蓄電池。制約鉛酸蓄電池的是其壽命，影響其壽命的因素有：放電深度、長期欠充電、小電流放電、過充電和溫度影響。為解決這一問題，常采用太陽能光伏系統(tǒng)中專用的膠體鉛酸蓄電池，它具有更好的深放電恢復特性，在較高的環(huán)境溫度下也有很長的使用壽命。對LED路燈的研究主要集中在：LED散熱問題，二次光學元件設計以及LED橫流驅(qū)動源設計上。國產(chǎn)太陽能光伏控制器價格低廉，相比國外產(chǎn)品仍存在質(zhì)量不夠穩(wěn)定，性能不高，產(chǎn)品少，知名度低等問題，因此在競爭中國內(nèi)產(chǎn)品仍然處于劣勢。如國外控制器產(chǎn)品可實現(xiàn)對蓄電池的恒流型PWM智能三階段充電管理，而國內(nèi)多數(shù)控制器仍采用電壓型2階段充電管理模式甚至采用直充的充電方式對蓄電池進行充電,因此國產(chǎn)太陽能光伏控制器的開展還具有很多的空間。船舶新型通訊遙控系統(tǒng)來源：第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品小類：機械與控制大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：船舶主機通訊遙控是指對主機進行遠距離遙控以及駕駛室與機艙之間的信息傳遞，也就是把主機的操縱地點從機旁延伸到集控室和駕駛臺。本船舶新型通訊遙控系統(tǒng)適用于各類船舶駕駛臺與機倉之間的信息傳遞、船舶運行狀況的監(jiān)測與在線故障檢測與報警,真正實現(xiàn)了無人機艙。詳細介紹：系統(tǒng)由遙控操縱臺、遙控裝置、測速裝置、平安保護裝置，以及包括遙控執(zhí)行機構(gòu)五大局部組成。主要功能包括主機遙控系統(tǒng)的起動控制功能、換向與制動控制功能、轉(zhuǎn)速與負荷的控制與限制功能、船舶運行狀況監(jiān)測與故障報警功能。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:目前國內(nèi)船舶主機通訊遙控系統(tǒng)大多由模擬式組合式儀表構(gòu)成，采用自整角機控制電路顯示傳令或用手控凸輪或琴鍵開關等配合指示燈顯示傳令，因裝置本身的體積大，線路的結(jié)構(gòu)復雜，維護性不強，本錢高的問題，不便于船舶平安有效運行。同時，模擬量單元儀表組合成的控制系統(tǒng)，這類控制系統(tǒng)所需要的儀表控制器件數(shù)量多，大局部采用手動操作，數(shù)據(jù)顯示精度低且控制困難，還有很多控制系統(tǒng)采用氣動控制方式，無法實現(xiàn)控制系統(tǒng)的故障監(jiān)測診斷。作品主要創(chuàng)新點：一、數(shù)字化的通訊方式控制系統(tǒng)，靈活、簡便、監(jiān)測信息全面而且系統(tǒng)本錢低。二、新型功能。1、多種模式選擇2、故障自我檢測并提示故障碼3、錯向屏蔽3、緊急輔助系統(tǒng)4、電機堵轉(zhuǎn)記憶功能技術關鍵：1、控制算法2、多種模式切換3、通訊的抗干擾設計4、系統(tǒng)長期運行的平安性、可靠性作品主要技術指標：1、符合《船用主機遙控》CB/T3618-94適用標準2、符合《船用主機傳令鐘》CB/T3703-1995適用標準3、調(diào)速輸出精度≤0.4%4、系統(tǒng)初始化時間≤80ms5、系統(tǒng)總功耗≤30W6、開關量輸入響應時間≤4ms7、開關量輸出響應時間≤4ms科學性、先進性:駕駛室發(fā)令裝置和機倉受令裝置通過通訊線路連接，采用差動串行通訊方式進行信息傳遞和控制。用數(shù)字顯示形式〔區(qū)別表盤〕直觀清晰地顯示了駕駛員的用車命令請求和機倉主機操作員的作答信息，系統(tǒng)顯示直觀、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、干擾能力強、適用于各類中小型船舶駕駛臺與機倉之間的信息傳遞。獲獎情況及鑒定結(jié)果:1、宜昌市中聯(lián)機電設備工程部的使用證明2、湖北省第八屆“挑戰(zhàn)杯”科技競賽一等獎3、三峽大學第八屆“求索杯”大學生課外學術科技競賽一等獎作品所處階段:生產(chǎn)階段技術轉(zhuǎn)讓方式:專利權轉(zhuǎn)讓作品可展示的形式：實物、產(chǎn)品、圖紙、現(xiàn)場演示、圖片使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測:船舶新型遙控通訊系統(tǒng)由兩套獨立裝置組成，上位機與下位機構(gòu)成主要系統(tǒng)，發(fā)令鐘與回令鐘構(gòu)成的輔助緊急系統(tǒng)。實現(xiàn)了駕駛室、集控室和機艙的信息傳遞和船舶運行狀況的信息采集。系統(tǒng)操作簡單，平安性高，本錢低，可運用各類船舶遙控通訊。國內(nèi)還沒有推廣專用或通用的船舶遙控通訊系統(tǒng)以及正式成熟的產(chǎn)品，并且本作品已被宜昌市中聯(lián)機電設備使用，據(jù)悉局部船只已銷售到馬來西亞，因此具有廣闊的市場前景和推廣價值。同類課題研究水平概述:近年來中國造船業(yè)處于快速成長階段，但配套產(chǎn)業(yè)開展滯后、大量電子設備和核心裝備依賴進口。這些裝備雖然功能齊全，但原理復雜，線路較多，安裝維護難度大，而且價格昂貴。進口比擬典型的系統(tǒng)有西門子型號為SIMOSRCS51的柴油主機遙控系統(tǒng)，德國SAM電子公司的MCS2200、以及荷蘭的博瑞斯公司的Mega—Guard。國內(nèi)有交通部上海船舶運輸科學研究所研制的CY8800型微機主機遙控。但絕大多數(shù)船舶并不需要這樣的尖高端配置，采用的是模擬式組合儀表，而模擬式組合儀表有它的缺陷與缺乏。純電動汽車運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)〔汽車黑匣子〕來源：第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品小類：信息技術大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：純電動汽車成為當前解決新能源、環(huán)保問題切實可行的過渡方案之一。電動汽車的續(xù)航里程及其相應的最正確行駛速度是電動汽車推廣應用的重要技術參數(shù)，此作品對電動汽車運行狀態(tài)進行實時記錄和監(jiān)控，以此來確定電動汽車的優(yōu)化方案和技術參數(shù)，此作品通用性很強，不僅可以對純電動汽車運行數(shù)據(jù)進行采集，還可對燃油汽車的運行狀態(tài)進行采集，最終實現(xiàn)燃油汽車經(jīng)濟耗油速度確實定。此作品本錢低、可靠性高，多點采集。詳細介紹：開展新能源汽車，是實現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型的根本途徑和現(xiàn)實要求。純電動汽車作為新能源汽車之一，結(jié)構(gòu)簡單合理，本錢較低，操控容易，故障率較低〔1〕可實時記錄和監(jiān)控電傳動系統(tǒng)的工作狀態(tài)的詳細動態(tài)數(shù)據(jù)?！?〕本系統(tǒng)所采集的運行數(shù)據(jù)曲線，能夠?qū)崟r顯示、記錄純電動汽車里程、車速、電動機轉(zhuǎn)速、蓄電池的變化狀態(tài)及范圍。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:【設計的根本思路及目的】純電動汽車成為當前解決新能源、環(huán)保問題切實可行的過渡方案之一。電動汽車的續(xù)航里程及其相應的最正確行駛速度是影響電動汽車推廣應用的重要技術參數(shù)。為此，需對電動汽車運行狀態(tài)進行實時記錄和監(jiān)控，為純電動車整車控制策略的制定和優(yōu)化提供充足客觀的數(shù)據(jù)分析依據(jù)；此外，假設電動汽車廣泛普及，對電動客運汽車的行車數(shù)據(jù)采集與記錄成為必需?；谏鲜鲆?，特設計開發(fā)了本系統(tǒng)。本系統(tǒng)能實現(xiàn)三個功能：〔1〕可實時記錄和監(jiān)控電傳動系統(tǒng)的工作狀態(tài)的詳細動態(tài)數(shù)據(jù)?！?〕本系統(tǒng)所采集的運行數(shù)據(jù)曲線，能夠?qū)崟r顯示、記錄純電動汽車里程、車速、電動機轉(zhuǎn)速、蓄電池的變化狀態(tài)及范圍?！?〕能記錄電動客運汽車一段時間內(nèi)的行車運行數(shù)據(jù)。【創(chuàng)新點】〔1〕主要硬件采用DSPTMS320LF2407運算速度快，強大的數(shù)據(jù)處理能力，工作頻率高?！?〕軟件程序采用VB編寫〔3〕存儲空間大?？茖W性、先進性:【作品的科學性先進性】傳統(tǒng)的方法是采用單片機來實現(xiàn)，但單片機的實時處理功能較弱。DSP芯片具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，因此本作品采用了TMS320LF2407DSP芯片，作為高速數(shù)據(jù)處理器，充分發(fā)揮了DSP的優(yōu)勢。系統(tǒng)操作簡單方便，存儲空間大，抗干擾性能力強，可靠性高，體積小，本錢低、多點采集，且具有良好的通用性和數(shù)據(jù)傳輸能力，運算速度遠高于傳統(tǒng)單片機系統(tǒng)。獲獎情況及鑒定結(jié)果:1、2011年初，此工程在湘電股份公司電動汽車工程專家組通過了鑒定評審。2、2011年5月，在第九屆“挑戰(zhàn)杯”湖南省大學生課外學術科技作品比賽中獲得一等獎。作品所處階段:生產(chǎn)階段技術轉(zhuǎn)讓方式:專利代理委托作品可展示的形式：實物、產(chǎn)品使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測:【使用說明】〔1〕工作電壓24V?！?〕兩根通訊線，一個是與電腦的串口相連〔可選用〕，一個是與下位機的通訊口相連，操作簡單?！炯夹g特點和優(yōu)勢】〔1〕采用了TMS320LF2407DSP芯片作為高速數(shù)據(jù)處理器，軟件程序采用VB編寫。〔2〕與傳統(tǒng)的單片機相比DSP芯片具有強大的數(shù)據(jù)處理能力。還能采集16個模擬輸入信號?！?〕該產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保，效率高?！具m用范圍】〔1〕純電動汽車?！?〕燃油汽車?！?〕混合動力大巴?！就茝V前景的技術性說明及市場分析和經(jīng)濟效益預測】〔1〕電動客運汽車在城市公共交通運輸?shù)闹鸩狡占?，也將對本系統(tǒng)產(chǎn)生等量的需求，市場前景廣闊?！?〕電動汽車由于受到蓄電池電量有限及使用壽命的影響，為彌補此缺陷，對整車開發(fā)過程中行車數(shù)據(jù)記錄分析和故障診斷，提高了更高的要求。因此，需對電動汽車電量及電機轉(zhuǎn)速等進行監(jiān)控和分析，為后續(xù)電動汽車的研究開發(fā)提供必要的數(shù)據(jù)支持。同類課題研究水平概述:〔1〕隨著電子技術的成熟，已有多種電動汽車產(chǎn)品投放市場。純電動汽車由于續(xù)駛里程的制約和電網(wǎng)改造的困難，燃料電池車的商業(yè)化應用還需在催化劑鉑的用量、重整器的結(jié)構(gòu)等技術上繼續(xù)研究，以提高其性能，降低價格。因而純電動汽車車輛成為當前解決節(jié)能、環(huán)保問題切實可行的過渡方案?！?〕此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以使產(chǎn)品開發(fā)者迅速獲得大量真實有效的數(shù)據(jù)，從而可以為進一步提高和改善車輛性能提供依據(jù)。為此，國內(nèi)外很多公司都投入了相當?shù)娜肆拓斄Γ糜谟涗浐蛿?shù)據(jù)分析系統(tǒng)的開發(fā)?！?〕交通事故呈上升趨勢，給國家和人民生命財產(chǎn)平安帶來了巨大損失。為此，國家平安生產(chǎn)監(jiān)督局下發(fā)文件，要求車輛要逐步安裝符合國家標準的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，就是我們所研究的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過它的記錄所留下的數(shù)據(jù)，可以為公安公交部門提供重要依據(jù)。輕型自平衡組裝式小車天橋來源：第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國賽作品小類：機械與控制大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：隨著社會經(jīng)濟的開展，小汽車數(shù)量急劇增長，為減緩交通壓力，城市道路進行了一系列的改擴建工程。在局部施工路口，局部堵塞現(xiàn)象嚴重，其中“堵源”絕大多數(shù)為小汽車。針對如何在不影響施工的前提下迅速有效地疏導小汽車，創(chuàng)新小組進行了大量的實地調(diào)查研究并查閱相關資料，提出了建造輕型自平衡組裝式小汽車天橋的設計思路。小車天橋是一條架設在施工路段，專供直行小汽車通行的臨時通道，能夠利用紅燈停留時間迅速有效地疏導小汽車，到達緩解交通擁堵的目的。它由標準單元鋼桁架和斜拉索組裝而成，自重輕，自平衡，施工周期短，對路面創(chuàng)傷小。詳細介紹：相信每一位生活在城市之中的人都有過堵車的經(jīng)歷，交通擁堵已成為當今令人頭疼的城市病之一，它嚴重影響了市民的生活，給國民經(jīng)濟帶來了巨大的損失。造成城市交通擁堵的原因是什么？通過我們大量實地調(diào)查統(tǒng)計，總結(jié)出了2點主要原因：一是私人汽車數(shù)量迅速增長，特別是小汽車，其數(shù)量約占總數(shù)的70%。城市道路已不能滿足日益增多的車輛的要求，擁堵在所難免。二是由于改擴建工程引起的施工占道。施工占道使車道壓縮，通行能力下降，繼而引發(fā)交通堵塞。針對以上2點原因，我們“對癥下藥”，提出了架設專供小汽車通行的臨時高架橋的方案。通過不斷的研究設計與改良，我們最終設計出了解決施工路段交通擁堵的新型裝置——輕型自平衡組裝式小車天橋。小車天橋是架設在施工路口兩側(cè)，專供直行小汽車通行的臨時通道，能夠利用紅燈停留時間迅速有效地疏導小汽車，到達緩解交通擁堵的目的。小汽車天橋由標準單元鋼桁架和斜拉索組裝而成，自重輕，施工時自平衡、周期短，微創(chuàng)路面。橋梁相關設計參數(shù)如下：1、設計行車速度：20km／h；2、橋梁寬度：3.6m，橋上通行高度：2.4m，橋下通行高度：4.8m；3、最大跨度：48m；4、車輛荷載：3.5kN/m2；小車天橋設計施工時間為一晝夜，具體來說：第一天白天：進行根底施工。由于采用快速硬化水泥，可以使混凝土凝固時間縮短為24h，同時采用簡易條形根底，施工簡便快捷。第三天夜晚：安裝橋塔、止推基座，吊裝鋼桁梁，張拉斜拉索。吊裝過程中單榀鋼桁架、止推基座、橋塔及斜拉索組成自平衡體，不需其它支撐，不影響主干道交通。吊裝主跨時，使跨中鉸接，上斜約3.5°，形成桁架微拱，并與斜拉索組成“拱—索”體系，減少結(jié)構(gòu)撓度，充分發(fā)揮材料性能。小車天橋的設計創(chuàng)新點有：1、提出利用專供小汽車通行的臨時高架〔其設計荷載僅為一般高架1/3〕疏導小汽車來緩解交通擁堵的理念；2、采用標準單元鋼桁架組裝，架設方便，施工周期短，可重復利用；3、使用快速硬化混凝土簡易根底，微創(chuàng)路面，易修復；4、利用鋼桁架拱和斜拉索組成的新型“拱-索”自平衡體系。為了證明小車天橋的明顯作用，我們運用交通仿真軟件vissim對架設小汽車天橋前后的交通狀況進行比照分析，生成了模擬動畫以及比照數(shù)據(jù)〔排隊長度從91輛減少到39輛；延誤時間從82s減少到34s〕，結(jié)果顯示我們的小汽車天橋是緩解交通擁堵的理想裝置。一個好的設計必須具有廣闊的市場價值，我們的市場價值就在于：小車天橋造價低，成效好；結(jié)構(gòu)平安可靠，維修保養(yǎng)方便；架設及拆卸方便快捷；市場需求大，可提供增值效勞。我們的設計思路新穎，貼近民生，能用小投入解決大問題，相信沒有擁堵的生活將更加美好。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:目的和根本思路：為了解決小汽車數(shù)量急劇增長、交通壓力不斷增大的城市交通問題，城市道路不斷進行改擴建。在局部施工路口堵塞嚴重，“堵源”大多數(shù)為小汽車。創(chuàng)新小組針對如何迅速有效疏導小汽車進行了實地調(diào)查研究，提出了建造輕型自平衡組裝式小車天橋的設計思路。本小車天橋是架設在施工路段，專供直行小汽車通行的臨時通道，能迅速有效疏導小汽車，以緩解交通擁堵。它由標準單元鋼桁架和斜拉索組成，自重輕，自平衡，施工周期短，微創(chuàng)路面。創(chuàng)新點：①提出利用專供小汽車通行的臨時高架橋〔設計荷載為一般高架橋1/3～1/2〕疏導小汽車來緩解交通擁堵的理念；②采用標準單元鋼桁架組裝，架設方便，施工周期短，可重復利用；③使用快速硬化混凝土簡易根底，微創(chuàng)路面，易修復；④利用鋼桁架拱和斜拉索組成新型“拱-索”自平衡體系。技術關鍵：①采用新型“拱-索”結(jié)構(gòu)，形成大跨度、低撓度輕型結(jié)構(gòu)體系；②實現(xiàn)快速架設橋梁；③基于VISSIM的仿真建模與分析。主要技術指標：①設計行車速度：20km／h；②橋梁寬度：3.6m，橋上通行高度：2.4m，橋下通行高度：4.8m；③最大主跨：48m；④車輛荷載：3.5kN/m2；⑤地震烈度：Ⅶ度?？茖W性、先進性:根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析，提出城市道路交叉路口〔尤其是改擴建施工路口〕小汽車是交通擁堵的主要“堵源”，在諸多因素中按“平安可靠”、“效果明顯”、“治理經(jīng)濟”、“操作簡便”等由主及次的權重，確定優(yōu)先解決小汽車疏導問題的臨時高架橋的通行方案。查新說明，城市交通領域中，多數(shù)為人行天橋，少數(shù)為車行天橋，但尚無專供施工占道交叉路口的小汽車通行的快速組裝、拆卸的小車天橋。參考文獻：[1]上海市人民政府《上海市城市交通白皮書》2002[2]EuropeanCommission.WhitePaper－EuropeanTransportPolicyfor2010:timetodecide.Italy.2001[3]城市開發(fā)建設工程前期的交通功能規(guī)劃研究--以虹橋交通樞紐為例.中國城市交通規(guī)劃2006年會暨第二十二次學術研討會論文集.2006年10月[4]國外城市交通擁擠收費實踐與借鑒城市管理.上海城市管理職業(yè)技術學院學報.2006年6月獲獎情況及鑒定結(jié)果:2009年6月于湖北武漢參加了由共青團湖北省委、湖北省科學技術協(xié)會、湖北省教育廳、湖北省學生聯(lián)合會舉辦的湖北省第七屆“挑戰(zhàn)杯·青春在wo”大學生課外科技作品競賽，并獲得一等獎。作品所處階段:中試階段技術轉(zhuǎn)讓方式:無作品可展示的形式：模型圖紙現(xiàn)場演示圖片錄像使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測:使用說明：①小車天橋是兩座由斜拉索和鋼桁架組裝而成的下承式鋼結(jié)構(gòu)橋梁，專供小汽車通行；②橋面寬度3.6m，橋上通行高度2.4m，橋下通行高度為4.8m，鋼桁架每節(jié)間長6m，橋塔高17.2m，按八車道路寬標準設計跨度36m；③鋼桁架節(jié)間采用螺栓連接，斜拉索上端與塔頂連接，下端與鋼桁架錨固，根底采用快速硬化混凝土簡易根底；④絕對施工時間24h。技術特點：①架設在交通要道路口〔特別是施工路段〕，專供小汽車通行；②采用標準單元構(gòu)件，現(xiàn)場組裝，可重復利用；③施工時結(jié)構(gòu)自平衡，不影響主干道交通；④簡根底，微創(chuàng)路面。市場價值分析：小車天橋的市場價值在于：①本錢低，成效好；②結(jié)構(gòu)平安可靠，維護保養(yǎng)少；③架設及拆卸方便快捷，省時省力；④用途廣泛。同類課題研究水平概述:現(xiàn)有的解決交通堵塞的方法有以下幾種：①擴大根底路網(wǎng)建設；②實施交通需求管理，減少交通流量；③大力開展公共交通，提高效勞能力；④應用智能交通系統(tǒng)疏導交通。擴大城市路網(wǎng)建設是治理交通堵塞的主要途徑之一。在大力開展根底設施建設時，特別是城市高架及地下通道的施工期間，施工占道嚴重，在短期時間內(nèi)更加劇了擁擠程度。為了盡量減緩因施工周期過長導致交通堵塞，國內(nèi)外在快速架橋方面有一些研究。以下是具體實例：①組合式人行天橋該種人行天橋可以做整體移動，不需要時可以撤除，并移至需要的地方重新組裝起來；任何復合構(gòu)件還可以改制或更換。該種組合式人行天橋無需預制大型混凝土根底，所有復合構(gòu)件在工廠里加工成型，架橋時間短，造價低。②快裝式公路、鐵路、江河汽車橋該創(chuàng)造是一種快裝式公路、鐵路、江河汽車橋，它的主橋由多個預制的橋拱，縱梁和立柱組合而成，每組縱梁均用縱梁連桿連接，每組縱梁與立柱之間還裝有橫梁，在立柱和橋拱下面連接有條形根底。由于主橋采用工廠制造的預制件進行組裝，因此可大大縮短工期，降低建橋本錢。③組裝式立交橋該創(chuàng)造是一種組裝式立交橋。它的鋼結(jié)構(gòu)梁、鋼筋混凝土橋面梁等，都是在工廠預制。在需要立交橋的路口，可以迅速的組裝起立交橋，在不需要的時候，可以很快地將其撤除，擇地再建，對路面的破壞小。④快速拼裝預制橋梁的研究該成果對城市立交工程的結(jié)構(gòu)設計、預制拼裝等內(nèi)容作了綜合分析研究。在諸多可能工藝中探索出采用鋼—混凝土聯(lián)合梁結(jié)構(gòu)的預制吊裝、現(xiàn)澆橋面、不中斷地面交通的快速施工工藝并以施工組織科學管理的研究成果指導施工。從上述國內(nèi)研究實例可以看出，在解決交通擁堵問題上，主要采取的是人車分流和預制式橋梁，但在解決改擴建施工路口汽車擁堵方面尚無有效的方法。本課題那么是從新的角度提出的一種緩解施工堵塞的方案。參考文獻：[1]昆明市高知汽車研究所.組合式人行天橋.中國科技成果數(shù)據(jù)庫[2]路福昌.快裝式公路、鐵路、江河汽車橋.中國專利98117754.9[3]大連理工大學.斜拉結(jié)構(gòu)與剛構(gòu)結(jié)構(gòu)組合式橋梁結(jié)構(gòu).中國專利01127957.5[4]北京市市政工程研究院.快速拼裝預制橋梁的研究.中國科技成果數(shù)據(jù)庫汽車頭燈遠近光自動切換裝置來源：第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國賽作品小類：機械與控制大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：本實用新型創(chuàng)造是利用光敏電阻作探頭控制電磁繼電器實現(xiàn)汽車頭燈遠、近光的自動切換，并用電位器控制電路中的電阻大小，從而使光敏電阻只有在接收特定光照強度后，才能使電磁繼電器實現(xiàn)自動切換的功能。本作品一是省去手動切換頭燈燈光的麻煩，為司機帶來更多的方便；二是使夜間會車時開遠光燈的車輛被自動切換為近光，減少交通事故的發(fā)生。詳細介紹：本實用新型創(chuàng)造的實現(xiàn)一是省去手動切換頭燈燈光的麻煩，為司機帶來更多的方便；二是使夜間會車時開遠光燈的車輛被自動切換為近光，減少交通事故的發(fā)生。本方案的目的是這樣實現(xiàn)的：白天行車，手動開關K與觸點1接觸，整個電路不工作。晚上在城市行車只需近光燈時，手動開關K與觸點2接觸，近光燈發(fā)光。如果在郊外行駛需要用遠光燈時，手動開關K與觸點3接觸，繼電器的常閉觸點與頭燈的遠光燈連通，常開觸點與頭燈的近光燈相接，光敏探頭的一端與汽車電源接通，另一端接在繼電器的線圈上。晚上在城外行車時，迎面機動車的遠光燈的燈光被光敏探頭接收，激發(fā)繼電器的線圈，通過繼電器，將遠光燈自動切換到近光燈上〔對迎面行駛的機動車而言，其車上的相同裝置存在相同的工作過程，也切換成近光燈〕。會車的過程結(jié)束時，光敏探頭斷開，繼電器的常閉觸點再次接通，自動換回到頭燈的遠光燈上。城郊系統(tǒng)環(huán)境保存了原有的手動切換，適合用在當汽車在夜間行車需超車時或夜間會車對方不關閉遠光燈時，可連續(xù)變換遠近燈光提示對方車輛。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:①設計創(chuàng)造的目的：一是省去手動切換頭燈燈光的麻煩，為司機帶來更多的方便；二是使夜間會車時開遠光燈的車輛被自動切換為近光，減少交通事故的發(fā)生。②根本思路：利用電磁繼電器具有自動切換的功能，并且利用光明電阻做探頭，依據(jù)遠近光燈的強度不同，實現(xiàn)遠近光的切換。③創(chuàng)新點：利用光敏電阻作探頭控制電磁繼電器實現(xiàn)汽車頭燈遠、近光的自動切換。并用電位器控制電路中的電阻大小，從而使光敏電阻只有在接收特定光照強度后，才能使電磁繼電器實現(xiàn)自動切換的功能。④技術關鍵：按交通法規(guī)規(guī)定距離在150米以外，雙方車輛將自動將遠光燈切換成近光燈，會車后，自動恢復遠光燈照明。采用電位器控制電路中的電阻大小，從而使光敏電阻只有在接收特定光照強度后，才能使電磁繼電器實現(xiàn)自動切換的功能。白天強光和路燈照明光不會影響本裝置的正常工作。⑤主要技術指標：電磁繼電器：DS2Y-S-DC12V電位器：WX1-B-1K光敏電阻：MJ4516(經(jīng)實驗測得，在普通光照下，其電阻為360歐姆；在黑暗條件下，其電阻為25000歐姆)科學性、先進性:汽車上的頭燈發(fā)出的光很強，它雖然會給司機的平安行車提供保障，但同時給迎面行駛的機動車駕駛員帶來了極大的不便，從而可能引發(fā)交通事故。目前，汽車頭燈的遠、近光切換是靠手動完成。高速行駛的汽車司機可能沒有及時發(fā)現(xiàn)迎面駛來的機動車，無暇手動切換，而且在會車的短時間內(nèi)手動切換燈光使得操作麻煩。車輛會車時遠光燈會給迎面行駛的機動車駕駛員帶來刺眼的強光，可能引發(fā)事故。該作品利用光敏電阻控制電磁繼電器實現(xiàn)汽車頭燈遠、近光的自動切換。省去了現(xiàn)有技術手動切換頭燈燈光的麻煩，從工作的原理上看，是科學可靠的，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，不會出現(xiàn)誤操作，為司機帶來更多的方便，減少事故的發(fā)生。獲獎情況及鑒定結(jié)果:1、本作品于2008年7月17日收到國家實用新型專利受理通知〔專利申請?zhí)枺?00820068485.8〕2、湖北省第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學生學術科技作品競賽一等獎；3、2009年第七屆校大學生學術科技作品競賽一等獎。作品所處階段:實驗室階段技術轉(zhuǎn)讓方式:以專利的形式轉(zhuǎn)讓作品可展示的形式：樣品、圖紙、現(xiàn)場演示使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測:①使用說明：在夜晚行車時利用三位旋鈕控制選擇城郊系統(tǒng)環(huán)境。假設在城市中行駛，那么選擇城市系統(tǒng)環(huán)境，此時近光燈發(fā)光；假設在郊外行駛，那么選擇郊外系統(tǒng)環(huán)境，此時遠光燈發(fā)光，在車輛會車時，就能自動切換為近光燈。②技術特點和優(yōu)勢：該作品利用光敏電阻控制電磁繼電器實現(xiàn)汽車頭燈遠、近光的自動切換。一是省去手動切換頭燈燈光的麻煩，為司機帶來更多方便；二是使夜間會車時開遠光燈的車輛被自動切換為近光，減少交通事故的發(fā)生。從工作的原理上看，是科學可靠的，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，不會出現(xiàn)誤操作，價格低廉，解決長期困擾駕駛員因強光刺激產(chǎn)生眩目的問題，從而減少夜間的交通事故。③適用范圍：可廣泛應用于汽車、摩托車、農(nóng)用車等燈光系統(tǒng)，適合機動車配件廠家產(chǎn)品技術更新、升級換代。④技術性說明及市場分析：國家統(tǒng)計局公布，全年汽車產(chǎn)量934.55萬輛，假設有2%左右的新車安裝本作品，那么需求量可達18.691萬只左右。本裝置將以其技術性以及實用性獲得市場青睞，市場前景將十分廣闊。同類課題研究水平概述:隨著我國經(jīng)濟的增長，人們物質(zhì)文化水平的提高，越來越多的人開始有了私家車，不少人已經(jīng)意識到汽車的遠近光對司機產(chǎn)生的影響。在夜晚行車兩車相會時，有的司機不關遠光燈，或相互都不關閉遠光燈，以至使司機不能看清路面，因此經(jīng)常會產(chǎn)生交通事故。通過相關的專利檢索發(fā)現(xiàn)，在進行遠近光自動切換的裝置中，原理各不相同。中國專利申請?zhí)枮椋篊N01257139.3，公開號為：CN2518733，實用新型專利名稱：汽車燈光自動調(diào)控儀。該專利自述為：“本實用新型公開了一種汽車燈光自動調(diào)控儀，為了解決在夜晚行車兩車相會時，有的司機不關遠光燈，或相互都不關閉遠光燈，以至使司機不能看清路面，因此產(chǎn)生交通事故的現(xiàn)象，本實用新型包括車遠近開關，車遠近開關包括近燈開關1和遠燈開關2，以及近燈開關1控制的近燈15和遠燈開關2控制的遠燈14，在近燈開關1控制的近燈回路上串聯(lián)一信號發(fā)射器和二極管16；在遠燈開關2控制的遠燈14回路上串聯(lián)了信號接收器和繼電器。本實用新型具有如下的技術效果，在夜晚兩車相會時，一方司機關閉遠光燈，翻開近光燈，同時就會發(fā)射無線信號，對方汽車上的汽車燈光自動調(diào)控儀的信號接收器接到信號后，通過啟動繼電器，自動關閉遠光燈，翻開近光燈，可以防止因遠光燈的強光照射，使司機產(chǎn)生目眩，看不清道路情況，而引發(fā)交通事故的發(fā)生。”該技術的缺乏點是：1、必須會車的兩車均安裝此裝置才能實現(xiàn)遠近光燈的自動切換，否那么是無法實現(xiàn)的。2、由于發(fā)射的是無線電信號，因此在雨天信號相對較弱，并且可能會受到其他電磁波的干擾，從而影響近遠光切換的效果。一種防止重復加熱、冷熱混水熱水機來源：第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品小類：機械與控制大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：本實用新型解決了普通熱水器〔飲水機〕反復加熱導致的飲水不健康、高能耗等問題，其最大優(yōu)點是做到冷熱水不混合，健康飲水。由于只改變普通飲水機結(jié)構(gòu)，并沒有增加紅外探頭、高功率快速加熱器等電子配件。因此，它還具備本錢低、經(jīng)久耐用、維護簡單的特點。它還可用在洗浴熱水器上，其結(jié)構(gòu)大同小異。其關鍵技術是引入了“浮球式水位控制閥”和“中間緩沖儲水罐”〔運用了我國古代的“九龍杯”技術〕。詳細介紹：本實用新型提供一種防止重復加熱、冷熱混水熱水機，該熱水機解決了目前普通飲水機〔或熱水器〕重復加熱，熱冷水混合加熱、使用的問題。其特點是：熱水膽中煮沸過的水，不使用完，新的冷水不會注入進來混合使用的；注滿新水后，自動加熱系統(tǒng)才又翻開。這樣大大節(jié)約了能源，同時在確保不重復加熱的根底上，做到了熱冷水不混合，確保了飲水機中不會有亞硝酸鹽產(chǎn)生，有利于人體健康。另外本實用新型只是改變了普通飲水機結(jié)構(gòu)，并沒有在飲水機中增加紅外探頭、高功率快速加熱器等電子電氣配件，因此，它還具備本錢低、經(jīng)久耐用返修率低、維護簡單的特點。本實用新型的另外一個實施方式是用在洗浴熱水器上，其結(jié)構(gòu)大同小異。其關鍵技術是引入了“浮球式水位控制閥”和“中間緩沖儲水罐”〔運用了我國古代的“九龍杯”技術〕。由于本實用新型有防止重復加熱、防止冷熱水混合、方便、節(jié)能、健康等優(yōu)勢，其應用前景非常廣泛。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:本實用新型的目的：1.提供一種防止重復加熱、冷熱混水熱水機，來解決目前普通熱水機〔飲水機〕由于重復加熱，熱冷水混合加熱，混合使用影響水質(zhì)的問題；2.響應國家環(huán)保節(jié)能政策的號召，推出健康節(jié)能型熱水機〔飲水機〕；3.降低熱水機本錢及其返修率，為廣闊消費者提供物美價廉的實用熱水機〔飲水機〕。本實用新型的根本思路：傳統(tǒng)熱水機〔飲水機〕不僅耗能高，而且加熱時在水中產(chǎn)生的亞硝酸鹽對人體的危害很大，鑒于此，設計出本實用新型熱水機〔飲水機〕，該熱水機采用三個關鍵控制部位，即中間緩沖儲水罐、浮球式水位控制閥和“九龍杯”裝置，解決了傳統(tǒng)熱水機〔飲水機〕存在的諸多問題。本實用新型的創(chuàng)新點：將我國古代的“九龍杯”技術〔虹吸管原理〕同現(xiàn)代的熱水機〔飲水機〕技術進行了完美的結(jié)合。本實用新型的技術關鍵：1.采用“中間緩沖儲水罐”，及浮球式水位控制閥，同時“中間緩沖儲水罐”中用到了我國古代的“九龍杯”技術，使冷熱水不混合。2.采用機械式控制裝置，降低了本錢，降低了由其他裝置，如電磁閥、紅外探頭、高功率快速加熱器等電子電氣配件引起的高返修率?？茖W性、先進性:普通熱水機〔飲水機〕大都按照國際通用的加熱方式：加熱-保溫-加熱，該加熱方式的顯著缺點是：反復加熱造成水質(zhì)不新鮮、耗能高。目前，雖有些創(chuàng)造在設法解決上述問題，但本錢高，耗能大，實用性不強。本實用新型的優(yōu)點：1.熱水膽中煮沸過的水，假設不使用完，那么新的冷水無法注入與其混合；當注滿新水時，自動加熱系統(tǒng)再次翻開。這確保熱水機〔飲水機〕中不產(chǎn)生亞硝酸鹽，有益于人體健康。2.熱水膽中的水一經(jīng)煮沸，就不再加熱，只靠保溫外殼保溫。且沒有像傳統(tǒng)熱水機〔飲水機〕那樣反復加熱，這樣節(jié)約了大量能源。3.由于本實用新型只改變普通熱水機〔飲水機〕結(jié)構(gòu)，并沒有增加紅外探頭、高功率快速加熱器等配件，因此，它還具備本錢低、經(jīng)久耐用、維護簡單的特點。參考資料：1.溫建平，李會敏，曹永慧《節(jié)能飲水機的設計及節(jié)能分析》2007(11)2.謝晉雄,張棟,韋宇穎等《一種基于模糊控制的節(jié)能飲水機設計》《論文?論述》獲獎情況及鑒定結(jié)果:本作品于2011年全國“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽——校內(nèi)競賽中榮獲一等獎。本作品于2011年全國“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽——湖北省競賽中榮獲二等獎。作品所處階段:本作品處于實驗室階段，根本模型已完成，并與某科技達成合作協(xié)議。技術轉(zhuǎn)讓方式:專利轉(zhuǎn)讓、專利合作、引資生產(chǎn)等作品可展示的形式：模型、圖紙使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測:使用說明：本實用新型的結(jié)構(gòu)包括殼體、聰明座、頂部儲水罐、中間緩沖儲水罐、熱水膽、水位控制閥和電加熱器。熱水膽中煮沸過的水不使用完，新的冷水不會注入混合使用。其特點和優(yōu)勢是：健康型飲水、方便、節(jié)能、環(huán)保、耐久性高適應范圍：熱水機〔飲水機〕、洗浴熱水器。推廣前景的技術性說明及市場分析和經(jīng)濟效益預測：1.普通熱水機〔飲水機〕加熱15分鐘后就要重新加熱，不但形成“千滾水”，也造成能量的浪費。據(jù)京報網(wǎng)報道，一臺飲水機每年的待機能耗就達120億度，電費支出那么高達58億元。2.據(jù)調(diào)查，目前有71.52%居民家中正在使用飲水機，可見飲水機的應用非常廣。3.據(jù)本團隊調(diào)查，有73.65%的消費者表示自己家中的熱水機〔飲水機〕價格在100—300元之間，而我們研發(fā)這種熱水機〔飲水機〕采用全物理原理控制，其本錢低，價格廉價。因此本實用新型熱水機〔飲水機〕的前景廣闊，將會給投資商帶來大量的經(jīng)濟效益。同類課題研究水平概述:普通的飲水機產(chǎn)品大都按照國際通用的循環(huán)加熱工作原理，在設計上大局部工作方式為：“加熱--保溫--加熱”的循環(huán)加熱方式，這存在著反復加熱、高能耗和不健康等缺陷。該加熱系統(tǒng)的顯著缺點就是：1.耗能高；2.反復加熱會造成飲水的不新鮮，該矛盾在飲水機開展初期表現(xiàn)并不突出，但在重視健康的今天卻成為一個非常嚴峻的問題；因為隨著飲水機對水長時間不斷循環(huán)地加熱，容易使溶解到水中的空氣中的氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽是一種強的致癌物質(zhì)，長期飲用對健康很不利！上述問題已經(jīng)成為影響飲水機產(chǎn)業(yè)開展的一大障礙。目前，有設法改良上述飲水機的結(jié)構(gòu)和工作原理的產(chǎn)品，如市售的外置接水加熱飲水機、“EPH快速加熱”高功率直熱式飲水機等，但它們要么使用不方便、要么本錢太高，都不便于推廣。比方，2003年中國專利局公告的由杭州司邁特電器申報的，授權公告號為CN2538712，中國專利號為02230604.8號的實用新型專利名稱是《飲水機多級熱膽》的飲水機，雖然它的加熱時間縮短，但仍然沒有消除重復加熱的水中亞硝酸鹽對人體的隱患；又如2003年中國專利局公告的由北京中日新自動化系統(tǒng)申報的，授權公告號為:CN2536160，中國專利號為02200105.0號的實用新型專利，名稱是《瞬間設溫裝置、瞬間設溫定量裝置及帶有上述裝置的飲水機》，盡管能在某種程度上控制出水量，但是本錢太高，使用不方便，并不便于推廣。雖然國內(nèi)外有很多與飲水機相關的創(chuàng)造專利、實用新型專利，但是目前還沒有這樣可以防止重復加熱有利于人體健康、方便節(jié)能的飲水機。公共交通平安遠程監(jiān)控系統(tǒng)來源：第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國賽作品小類：信息技術大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：我國人口眾多，地域廣闊，交通運輸壓力大，平安隱患多。超速超載、疲勞駕駛，車內(nèi)易燃氣體超標，以及車輛故障和其他突發(fā)事件等，對人民的生命財產(chǎn)構(gòu)成威脅，對社會安定也造成不良影響。該系統(tǒng)針對此問題開發(fā)，結(jié)合實際需求，將現(xiàn)代通信技術、信息處理技術、控制技術和計算機技術等想結(jié)合，用于對車輛的遠程平安監(jiān)控、遠程調(diào)度。該系統(tǒng)對提高我國公共交通平安系數(shù)、標準化程度以及效勞質(zhì)量具有十分重要的意義。詳細介紹：我國人口眾多，地域廣闊，交通運輸壓力大，平安隱患多。超速超載、疲勞駕駛，車內(nèi)易燃氣體超標，以及車輛故障和其他突發(fā)事件等，對人民的生命財產(chǎn)構(gòu)成威脅，對社會安定也造成不良影響。該系統(tǒng)針對此問題開發(fā)，結(jié)合實際需求，將現(xiàn)代通信技術、信息處理技術、控制技術和計算機技術等想結(jié)合，用于對車輛的遠程平安監(jiān)控、遠程調(diào)度。系統(tǒng)分為車載設備和監(jiān)控中心軟件兩大局部，采用WCDMA作為主通信網(wǎng)絡。車載設備采集車內(nèi)圖像數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、易燃氣體濃度數(shù)據(jù)以及儀表盤數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)并上傳至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心亦可發(fā)送相關指令控制車內(nèi)局部設備。該系統(tǒng)建立的信息采集模型，功能比擬齊全，具有友好的操作性和很好的擴展性，方便后續(xù)的進一步開發(fā)和完善。該系統(tǒng)對提高我國公共交通平安系數(shù)、標準化程度以及效勞質(zhì)量具有十分重要的意義。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:★作品設計、創(chuàng)造的目的：我國交通運輸壓力大，平安隱患多。如超速超載，疲勞駕駛，酒后駕車，車內(nèi)易燃氣體超標以及車輛故障和其他突發(fā)事件等，對公共平安形成威脅。因此工程小組設計開發(fā)了一種基于WCDMA網(wǎng)絡的遠程車輛平安監(jiān)控系統(tǒng)?！锔舅悸罚翰捎靡粋€監(jiān)控中心同時對多輛汽車進行監(jiān)控的方式，各功能實現(xiàn)方式如下：⑴采用3G網(wǎng)絡之一的WCDMA高速傳輸網(wǎng)絡作為主要數(shù)據(jù)傳輸方式。⑵采用攝像頭實時采集車內(nèi)圖像。⑶采用GPS配合GIS定位車輛。⑷采用多種傳感器采集其他行駛平安相關數(shù)據(jù)。⑸采用液晶屏顯示監(jiān)控中心發(fā)布的信息。⑹緊急報警模式應對突發(fā)事件。★創(chuàng)新點：⑴利用WCDMA網(wǎng)絡，傳輸速率高，可靠性好。⑵備用GPRS網(wǎng)絡，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。⑶為了方便多個部門的監(jiān)控，車載設備隨時重新連接到另外一臺電腦。⑷系統(tǒng)的可擴展性強，可移植性強。方便安裝于其他需要遠程監(jiān)控的場合。★技術關鍵：⑴采用WCDMA/GPRS雙網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信。⑵多種數(shù)據(jù)采集方式。⑶監(jiān)控中心軟件采用MFC套接字實現(xiàn)TCP/IP連接。⑷使用自定義數(shù)據(jù)通信協(xié)議。⑸采用地理信息系統(tǒng)(GIS)?！镏饕夹g指標：⑴WCDMA網(wǎng)絡帶寬384kbps。⑵圖像分辨率最高640×480。⑶GPS誤差小于10m。⑷溫度采集精度0.1℃。⑸可燃氣體檢測范圍：甲烷5000ppm～20000ppm。⑹呼吸氣體酒精檢測范圍：20ppm～1000ppm。⑺科學性、先進性:作品科學性先進性：本工程結(jié)合實際需求，將現(xiàn)代通信技術、信息處理技術、控制技術和計算機技術等相結(jié)合，實現(xiàn)對交通工具平安的遠程監(jiān)控。和已有的技術相比，該系統(tǒng)建立的信息采集模型，功能比擬齊全，具有友好的操作性和很好的擴展性，方便后續(xù)的進一步開發(fā)和完善系統(tǒng)采用WCDMA網(wǎng)絡作為主通信方式，相比于GPRS/EDGE網(wǎng)絡，傳輸速率有了很大的提升。采集數(shù)據(jù)種類多，實時性好，涵蓋汽車行駛的諸多平安參數(shù)。針對系統(tǒng)應用場合，系統(tǒng)設計過程中重點考慮了穩(wěn)定性問題，電路板材采用厚板，電路設有看門狗，電源檢測及保護電路。車載設備可根據(jù)需要隨時連接至其他聯(lián)網(wǎng)計算機，方便多個部門的監(jiān)控需求。相對于其他固定終端的監(jiān)控方式，該系統(tǒng)更加適合我國國情。局部參考文獻：【1】吳建平蔣冰蕾王渤《英國智能交通開展現(xiàn)狀與趨勢》【2】鐘茂華王力爭《改善我國交通運輸企業(yè)平安生產(chǎn)狀況的對策及建議》交通運輸工程與信息學報2005年03期獲獎情況及鑒定結(jié)果:★該作品在第七屆“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學生課外學術科技作品競賽中榮獲“特等獎”。(證書見附加材料)★教育部科技查新工作站〔G10〕于2009年6月19日對該作品查新，結(jié)論為“該查新工程所實現(xiàn)的將WCDMA技術用于公共交通車輛平安監(jiān)控方案未見公開報道”。(查新報告見附加材料)★該作品于2009年4月在陜西省渭南市汽車運輸〔集團〕的客運車輛上進行實際測試時，取得了良好的效果，得到了該客運公司的認可，并認為“已具備推廣應用的條件”。〔證明見附加材料〕★該作品于2009年6月14日經(jīng)西安市愛邦電氣鑒定，具有較高的商業(yè)價值，并有合作意向?qū)⑵洚a(chǎn)品化。作品所處階段:中試階段技術轉(zhuǎn)讓方式:暫未進行技術轉(zhuǎn)讓作品可展示的形式：實物，現(xiàn)場演示，錄像使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測:★使用說明：通過SMS指定監(jiān)控中心計算機IP地址后，車載設備將通過WCDMA網(wǎng)絡連接至監(jiān)控中心，開始實時監(jiān)控。在WCDMA未連接情況下，車載設備處于脫機監(jiān)視狀態(tài)，可將行駛參數(shù)保存，假設監(jiān)視到參數(shù)超出平安范圍，通過SMS報警?！锛夹g特點和優(yōu)勢：⑴利用WCDMA網(wǎng)絡傳輸速率高。⑵多參數(shù)采集，涵蓋了車輛的諸多平安因素。⑶具備脫機數(shù)據(jù)保存功能?！镞m應范圍及推廣前景：該系統(tǒng)適合用于各類民用車輛的遠程平安監(jiān)控，可有效減少多種事故的發(fā)生。該系統(tǒng)模塊化強，可升級性好，可根據(jù)不同場合，不同車輛的具體情況改良?？梢杂行У亩糁扑郊臆囲嚒⒈唤?、被盜，也可用于物流行業(yè)的貨物監(jiān)控。★市場分析和經(jīng)濟效益預測：該系統(tǒng)適用范圍廣，功能較為全面，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。該系統(tǒng)整套車載設備本錢約1200元，相對于整車造價本錢很低。我國目前有運營客車200萬輛，假設進行推廣，將對我國的交通平安的改善起到巨大的推動作用，可以很大程度挽回由交通事故造成的損失，產(chǎn)生較大的社會效益。同類課題研究水平概述:智能交通、數(shù)字交通是近幾年全球交通行業(yè)開展的趨勢，它為大流量的交通提供調(diào)度、平安以及效勞質(zhì)量提供了有力的保障措施。注重平安第一的交通運輸行業(yè)對數(shù)字、智能遠程監(jiān)控設備的需求也在日益增高。但目前國內(nèi)在此方面投入雖多，但收效甚微，公共交通平安形勢日益嚴峻。當前國內(nèi)類似產(chǎn)品功能簡單，本錢偏高，推廣受到局限，無法對公共交通平安形成有力的保障。國內(nèi)已存在的產(chǎn)品如北京恒森防盜器材的“GSM智能語音遠程控制汽車防盜報警器”，其僅有短信和語音防盜功能；GSM短信無法對車輛進行實時性較強的監(jiān)控，無法對車內(nèi)實時狀況進行控制，對于突發(fā)的情況如遭遇搶劫、交通事故等沒有較好的應急措施，更無法對其它危險情況如可燃性氣體濃度過高、超員、超載以及司機疲勞駕駛進行監(jiān)控和報警，沒有完善的系統(tǒng)監(jiān)控中心，使此類產(chǎn)品僅能適用于私家車的平安監(jiān)控從而根本無法在情況復雜多變的公共交通運輸中扮演平安監(jiān)控的作用。此外，國內(nèi)的龍安天下公司正在測試“客運車輛定位監(jiān)控調(diào)度終端”，該設備使用GPRS作為傳輸手段，面對3G即將普及的形勢，GPRS在傳輸速率上的劣勢無法滿足國內(nèi)數(shù)字交通龐大的信息吞吐量，再者其單純?yōu)榉奖丬囕v調(diào)度做出的設計而沒有對易燃氣體、司機呼吸氣體中酒精濃度等危及平安的因素進行有效檢測報警，不能對公共交通運輸工具進行全方位的平安監(jiān)控保護。目前國外的類似產(chǎn)品因為知識產(chǎn)權以及產(chǎn)品性價比等問題，暫時難以在國內(nèi)推廣使用.如日本由政府出資建設的車載GPS/GPRS公交運輸監(jiān)控平臺，其采用的GPRS傳輸手段不能勝任我國海量交通數(shù)據(jù)傳輸任務，并且由于國際問題與知識產(chǎn)權等問題，使其性價比大大降低，無法滿足我國局部中小型運輸公司的經(jīng)濟承受能力，缺乏市場競爭優(yōu)勢，難以在國內(nèi)進行推廣。因此本系統(tǒng)在國內(nèi)外產(chǎn)品中均具有創(chuàng)新和競爭力，能夠?qū)鴥?nèi)目前公共交通平安現(xiàn)狀的改善起到一定的作用?；贕PS同步晶振的高分辨率射頻頻率源來源：第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品小類：信息技術大類：科技創(chuàng)造制作B類簡介：本設計是一個利用GPS秒脈沖校準的射頻頻率發(fā)生器。其具有高分辨率高準確度，高穩(wěn)定度的特點。同時能夠免去一般信號發(fā)生器需要定期校準的缺點。可以廣泛應用于通信測試測量等各個領域。詳細介紹：現(xiàn)有的射頻頻率源大多采用恒溫晶振作為頻標，以獲得比擬好的頻率短期穩(wěn)定度，但是恒溫晶振的長期穩(wěn)定度不能保證，即存在累積誤差，需要定期校準。本設計利用GPS秒脈沖沒有累計誤差的特點，通過以本地晶振為基準測量GPS秒脈沖的時間間隔，將誤差進行卡爾曼濾波后，轉(zhuǎn)換為DAC的輸入值，調(diào)整本地晶振的輸出頻率，從而獲得一個長期與短期穩(wěn)定度都很好的頻標，來作為后級鎖相環(huán)頻率綜合器的鼓勵。這樣就可以獲得一個穩(wěn)定度很好的射頻信號，降低了校準本錢。同時，本設計有自適應學習算法，在GPS信號喪失的情況下也可以把誤差控制在一定范圍內(nèi)。為了到達晶振與GPS信號的長期同步，就需要測量GPS秒脈沖與本地晶振之間的相對時間關系。而精密的時間間隔測量就是保證頻率同步系統(tǒng)的關鍵。本設計利用了Spartan3系列FPGA內(nèi)部的高速進位鏈〔CarryChain〕進行內(nèi)插從而實現(xiàn)了精密的時間間隔測量，相較傳統(tǒng)的計時器計時精度有了較大的提高。作品圖片作品專業(yè)信息設計、創(chuàng)造的目的和根本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標:作品的設計目的與根本思路：為了解決傳統(tǒng)射頻頻率源內(nèi)部時基存在長期漂移導致的設備間頻率不同步的問題。本作品設計了一種基于GPS秒脈沖的頻率校準系統(tǒng)，用于校準本地OCXO，能夠得到高準確度和穩(wěn)定度的頻率信號。并以此作為頻標，通過一個兩級PLL頻率合成器得到一個高分辨率射頻信號。本作品的主要創(chuàng)新點：1.將GPS頻率同步技術與頻率合成技術結(jié)合起來，降低了儀器的維護本錢2.在GPS頻率校準環(huán)路中，使用了卡爾曼濾波器，抑制了GPS秒脈沖信號上的干擾。3.在GPS頻率校準環(huán)路中，使用了“計數(shù)器+延遲線內(nèi)插器”作為鑒頻鑒相器，提高了鑒相精度，減小了對秒脈沖的量化誤差。4.采用自適應保持算法，在GPS失鎖后，可繼續(xù)保持定時精度一段時間主要技術指標：1.準確度：<1E-12(GPS鎖定，24小時平均)<5E-10(在GPS鎖定24小時后GPS失鎖，保持24小時內(nèi))2.穩(wěn)定度：1s<1E-103.頻率輸出范圍：50MHz～4.4GHz4.頻率分辨率：整個量程內(nèi)分辨率為0.1Hz5.相位噪聲：@(60MHz):<-120dBc/Hz@(10KHzoffset)<-140dBc/Hz@(100KHzoffset)@(4GHz):<-70dBc/Hz@(10KHzoffset)<-100dBc/Hz@(100KHzoffset)科學性、先進性:1.利用GPS授時技術校準本地時基，從而提高了本地時基的長期穩(wěn)定性。2.利用FPGA內(nèi)部高速進位資源構(gòu)造延遲線，配合計數(shù)器，實現(xiàn)了一個高精度鑒頻鑒相器，其對時間的測量精度可以到達200ps。3.利用卡爾曼濾波對數(shù)據(jù)進行處理，比傳統(tǒng)的滑動平均濾波等方法更好的抑制了GPS秒脈沖的抖動，且不用儲存大量數(shù)據(jù)。4.利用PI控制算法，加快了數(shù)字鎖相環(huán)的收斂速度，同時消除了零差。5.利用兩級PLL頻率合成器在全部輸出范圍內(nèi)到達0.1Hz的頻率分辨率參考文獻見查新報告獲獎情況及鑒定結(jié)果:2011.6第十一屆四川省“挑戰(zhàn)杯”課外學術科技作品大賽一等獎2011.6在教育部科技查新工作站〔D01〕處查新，結(jié)論為：在上述檢索范圍檢索到的國內(nèi)相關文獻中，未見有將GPS時頻同步系統(tǒng)與射頻頻率合成相結(jié)合的產(chǎn)品。未見同