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本系統(tǒng)以 K60 單片機為控制核心的面向發(fā)生火災高風險的危險環(huán)境中能自動探測智能火災檢測及人員搜尋的智能小車。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大量的高層、地下建筑與大型的石化等發(fā)生火災高風險的企業(yè)不斷涌現(xiàn)。由于這些建筑的特殊性，發(fā)生火災時不能快速高效的滅火。然而火災的發(fā)生是非常普遍的在消防員進入火災現(xiàn)場之前，利用自帶的OpenMV進行計算機視覺處理，實現(xiàn)記錄火勢蔓延位置，搜尋火源以及尋找幸存者的功能，并通WiFi通信，傳達信息便于使用更有效的消防方式進行滅火。小車對毒氣檢測和結(jié)合天氣、地形對風速風向進行預測的功能，為消防員做足救援前的準備提供充足的信息。此外，為了保障火災探測車自身的耐用性，小車利用光電對管，實現(xiàn)自動避障的功能，同時通過溫度檢測，自主決定是否超過本身耐受度，是否繼續(xù)前進。由于安全性、程控性、智能性，本系統(tǒng)具有良好的市場前景和應用價值。

(1)小車的硬件組成和功能設(shè)計與實現(xiàn)

以溫度傳感器、煙霧傳感器、OpenMV，風速風向傳感模塊為信號的輸入，顯示屏為信號的輸出，大功率的WIFI模塊建立WIFI連接，將攝像頭中的圖像識別數(shù)據(jù)，和煙霧、溫度等數(shù)據(jù)傳送給控制中心的中繼端，WiFi模塊將地面中繼端傳過來的信號傳送給小車的芯片，用來控制小車的運動狀態(tài)。

(2)OpenMV Cam 模塊

    此模塊是基于STM32的機器人視覺攝像機，可以在Python3中進行編程，并附有大量的圖像處理功能，如面部檢測和跟蹤，關(guān)鍵點描述符，彩色斑點跟蹤，QR和條形碼支持，AprilTags，GIF和MJPEG記錄等等。OpenMV攝像機板內(nèi)置RGB和紅外LED，用于編程和視頻流的USB FS，uSD插座和I / O頭，可以分解PWM，UART，SPI和I2C。此外，OpenMV還支持使用諸如WiFi，BLE，Thermal（FIR）和LCD屏蔽等I / O頭的擴展模塊（屏蔽）。OpenMV配備了專門用于支持OpenMV攝像機的跨平臺IDE（基于QT創(chuàng)建者）。IDE允許查看幀緩沖區(qū)，訪問傳感器控制，上傳腳本并通過串行通過USB（或WiFi / BLE）在相機上運行它們。

(2)小車的軟硬件調(diào)試

地形測試：使小車在人為設(shè)定的不同的地形下運動，不斷地調(diào)試，盡可能多的錄入阻礙信息，使小車能夠適應復雜地形；

火源檢測：對不同情況下的實驗火源進行探測、分析，使小車更為靈敏的探測火災起勢，做出相關(guān)反應；

風向測試：是小車在不同天氣下，對風向和風速進行探測，結(jié)合天氣對風向風速進行預測，讓小車能夠在不同環(huán)境條件下保證功能的正常實現(xiàn)；

救援測試：對不同性別、年齡的人群在不同天氣、光線和風速情況下，對人進行提問測量和識別，豐富小車對人數(shù)據(jù)，增強小車的記憶，使其識別更為靈敏、準確。

(3)WIFI通信傳輸協(xié)議

采用2.4G頻段，實現(xiàn)基站與終端的點對點無線通訊，鏈路層采用以太網(wǎng)協(xié)議為核心，以實現(xiàn)信息傳輸?shù)膶ぶ泛托ｒ灐？梢詫崿F(xiàn)通訊距離從幾十米到兩、三百米的多設(shè)備無線組網(wǎng)。

WiFi是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的補充，可看作是3G的一種補充，無線接入技術(shù)則主要包括IEEE的802.11、802.15、802.16和802.20標準，分別指WLAN、無線個域網(wǎng)WPAN：藍牙與uwb、無線城域網(wǎng)WMAN：WIMAX和寬帶移動接入WBMA等。一般地說WPAN提供超近距離的無線高數(shù)據(jù)傳輸速率連接;WMAN提供城域覆蓋和高數(shù)據(jù)傳輸速率;WBMA提供廣覆蓋、高移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率;WiFi則可以提供熱點覆蓋、低移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率。

 通過大量的相關(guān)技術(shù)對比調(diào)研，本項目有如下的技術(shù)創(chuàng)新點：

(1)基于K60芯片的智能車性能相對于基于其他平臺的智能車性能更好。

(2)與傳統(tǒng)火災檢測系統(tǒng)不同，智能火災探測小車，可以進入火災現(xiàn)場，靈活的輔助消防員找到火源。利用人臉識別功能，可以在火災現(xiàn)場找到受災人員。減輕消防員的負擔以及降低受傷的風險。

(3)通過無線通信可快速定位火源及人員，與傳統(tǒng)手段相比，更加快更準確。

(4)采用新型圖像識別模塊，是小車探測火災更加準確迅速。

(5)小車通過探測周圍環(huán)境信息，可確保自身正常穩(wěn)定的工作，具有自我保護的能力。

?  在復雜的火災環(huán)境下，本火災檢測及人員檢測小車可利用各傳感器的輸送回的信號可以預測火災的發(fā)生，在火勢萌芽狀態(tài)就可以將其滅掉源頭，例如小車測量出煙霧和溫度等均有即將起火，便可以報警，第一時間將其源頭消滅；同時可以測量風向、分析地形并作出預測，預測出的突變的風向，使救援人員及時轉(zhuǎn)移，減少傷亡、損失。

火災檢測及人員檢測小車原型系統(tǒng)如圖所示，上位機操作界面如圖所示。