基于單片機的智能消防滅火車模型的應用研究

唐琳

（赤峰學院 計算機與信息工程學院， 內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

基于單片機的智能消防滅火車模型的應用研究

唐琳

（赤峰學院 計算機與信息工程學院， 內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

本文針對基于單片機控制的智能消防滅火車模型的設(shè)計應用進行研究，首先介紹了研發(fā)的應用價值，在分析國內(nèi)外同領(lǐng)域的研究應用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上進行優(yōu)缺點比較，介紹了文中將要設(shè)計實現(xiàn)的智能消防滅火車模型的主要特點，最后對智能車的主要原理作以介紹.

智能消防滅火車；單片機；模型

1 智能滅火車在消防工作中的應用價值

隨著市場經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，安全生產(chǎn)、民生安全等問題的呼聲越來越高，其重要性愈發(fā)突出，在迅猛發(fā)展的經(jīng)濟生產(chǎn)生活中，火災事故發(fā)生的概率也相應提高.傳統(tǒng)的消防滅火依靠消防員配套一些消防設(shè)施來完成，在滅火時消防員也總是沖到事故第一線，從而面對諸如高溫、黑暗、有毒和濃煙等高危環(huán)境，往往會危及消防員的生命安全.為了更好地解決前述難題，消防用智能滅火車應運而生.

當某地發(fā)生火災時，智能滅火車能迅速做出反應，前去滅火.傳統(tǒng)的火災探測器中感溫探測器，感煙探測器，感火焰探測器其原理是基于火災中溫度變化或者利用火災煙霧、火焰的電學、光學等物理特性來進行火災識別.這種識別模式很難可靠地發(fā)現(xiàn)早期火災.本文設(shè)計的模型是由感應火焰的紅外線感應器尋找火源且該小車具有自動避障與尋跡功能且彼此間能夠相互通信，大大增加了滅火的實際工作效率，在火焰小的時候能夠及時滅火，減少財產(chǎn)損失.模型具有較強的環(huán)境適應能力，能夠在不同的狀況下完成它所需要完成的任務.它是一款采用單片機智能控制的結(jié)構(gòu)獨特的滅火系統(tǒng)，其采用傳感器來實現(xiàn)避障，尋找火源.因此說，我們的智能滅火車就是從生活中產(chǎn)出，并且應用于生活的工具，其具有很強的科學知識與實際應用價值.

智能滅火車屬于特種車輛范疇，智能滅火車在一些發(fā)達地區(qū)已經(jīng)作為特種消防設(shè)備投入使用，自身攜帶各種感測模塊，極具智能化，用以配合人力完成很多高危作業(yè)，甚至可以替代消防隊員接近火災現(xiàn)場實施有效的滅火救援作業(yè)，智能消防滅火車的高科技設(shè)備在消防領(lǐng)域的應用將大大提高撲滅惡性火災的能力，同時可有效減少國家財產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡.

2 國內(nèi)外同類產(chǎn)品研發(fā)現(xiàn)狀

國外以美蘇為首，較早開始了對智能消防滅火車的應用研究，英、日、法、德等國家緊隨其后，對該類技術(shù)進行研究.目前已投入使用的智能消防滅火車根據(jù)不同的發(fā)展階段具備不同的功能，國外對智能消防車的研究大致分為三個階段，也可說是劃分為三代產(chǎn)品，第一代主要是通過程序控制消防車的實際作業(yè)，第二代消防車則具有了一定的感覺功能，第三代則被稱為智能化消防車.

發(fā)達國家對智能消防車的研發(fā)目前正處于第二代產(chǎn)品以及第三代低端產(chǎn)品層次，相較第一代智能消防車來說，第二代消防車則具有很多不同的功能，在功能上更加實用，現(xiàn)階段研發(fā)的第三代車尚屬低級智能，高級智能消防車作為高新技術(shù)被很多國家和地區(qū)列為國家技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，用作保證經(jīng)濟快速發(fā)展的一個重要手段.目前市場上投入使用規(guī)模最大的國家就是日本，早在上世紀 80年代初期，日本就研制了至少五種型號的智能消防車，分別在東京、大阪、高石、太田、蒲田等消防部門投入使用.日本研發(fā)的消防車一類作為滅火用途，動力主要依賴內(nèi)燃機或電動機，采用輪式或履帶式，有較好的爬坡跨障能力，同時裝有較大噴射流量的消防水槍，能作俯仰和左右回轉(zhuǎn)，裝有氣體檢測儀器和電視監(jiān)視設(shè)備，能通過電纜或無線控制，控制距離最大為100m.日本研發(fā)的另一類消防車主要作偵察、搶險用，主要在各種感覺設(shè)備的基礎(chǔ)上加裝機械手，可遙控處理危險物品.除了日本之外，美國也已研制出能采集外界信息從而主動控制的救災用智能消防車，此類消防車裝有破拆工具和消防水槍，能一邊破拆，一邊噴射滅火.除美、日兩國外，其他發(fā)達國家也均研發(fā)了不同功能的第三代智能消防車，但由于成本一直居高不下的原因，造成普及應用較為困難的尷尬局面，這也是未來智能消防車所要解決的首要問題，即如何盡最大可能降低生產(chǎn)成本，從而大規(guī)模在消防部門配備使用，同時降低維護難度，是目前面臨的主要困難.

我國自上世紀 90年代開始著手研制智能消防滅火車，目前已有 30多家高校和科研機構(gòu)從事智能滅火車的技術(shù)研發(fā)，尤其是近幾年，智能消防車的研制得到了國家有關(guān)部門的大力支持.1995年由上海市科學技術(shù)委員會批準公安部上海消防科學研究所著手研制的我國第一臺消防智能車——自行式消防炮誕生，標志著我國對于智能消防車的研制也進入了戰(zhàn)略發(fā)展階段，填補了我國在消防機智能車領(lǐng)域的空白.我國研發(fā)的第一代多功能智能消防車已通過驗收并順利進入產(chǎn)業(yè)化階段，第一代智能消防車擁有完整的消防智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由智能車體、控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成，動力來自外部供電系統(tǒng)，在高壓噴水的基礎(chǔ)上配置了冷凝劑，可完成車體控制、災情偵檢、滅火、冷卻、稀釋等工作.此后我國的智能消防車研發(fā)在第一代車的基礎(chǔ)上不斷推陳出新，在很多一線城市均投入了使用，但是和國外一樣，仍然存在著高成本、維護難的問題.

3 同類產(chǎn)品優(yōu)缺點比較

3.1 優(yōu)點

⑴可有效減少或避免生命損傷.

⑵可在日常保養(yǎng)、維修的基礎(chǔ)上重復使用.

⑶融合現(xiàn)代計算機技術(shù)、嵌入式技術(shù)、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自動控制、電力電子、模糊控制和機械工業(yè)等高端學科，充分彰顯了技術(shù)的領(lǐng)先性和高新性.

3.2 缺點

⑴對維護人員有一定的技術(shù)要求，維護保養(yǎng)復雜.

⑵因高新技術(shù)特點導致成本高昂.

4 基于單片機的智能滅火車模型特點

⑴充分發(fā)揮嵌入式系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通信方面的優(yōu)良特性，滅火車與電腦結(jié)合，實現(xiàn)突發(fā)情況的監(jiān)控.

⑵可自動尋路，搭配最短路徑的模糊控制算法.

⑶火焰紅外探測傳感器的應用，保證了對于突發(fā)情況的詳細記錄、觀察，有利于發(fā)現(xiàn)問題，從而解決.

⑷在滅火車的平臺上加載嵌入式系統(tǒng)，以實現(xiàn)人工智能.對于長期以來智能小車不可監(jiān)控的問題是一大突破.

⑸本項目模型的進一步研發(fā)及應用，對于教學樓、寫字樓、實驗室、銀行等機構(gòu)的防火安全是一大突破.此滅火車的針對性很強，專門就指解決樓層的防火.對于火災每年引起上百億的資產(chǎn)損失，將是一個很好的決策.

5 智能滅火車模型的原理簡介

智能滅火車模型是以 STCB89C52單片機為控制核心，加以直流電機、紅外線火焰?zhèn)鞲衅鳌⒐怆妼堋⒐怆妭鞲衅鳌⒙暡y距傳感器和電源電路以及其他電路構(gòu)成.由 STCB89C52單片機通過紅外線火焰?zhèn)鞲衅鲗ふ一鹪次恢貌⑶彝ㄟ^ I/O口控制小車的前進后退以及轉(zhuǎn)向.直流電動機帶動滅火風扇轉(zhuǎn)動進行滅火.尋跡模塊主要對小車導航前進；電源模塊用來給單片機和電機以及風扇驅(qū)動供電；電機驅(qū)動模塊用來驅(qū)動兩個 L9110直流電機實現(xiàn)小車的前進后退以及轉(zhuǎn)向等功能；風扇驅(qū)動模塊用一路繼電器控制控制風扇吹風，實現(xiàn)小車的滅火功能；超聲測距模塊接口以超聲波反射方式測量小車與障礙物以及小車與小車之間的距離；光敏傳感器用于監(jiān)測火源的距離.

TP277

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1673-260X（2014）08-0030-02