基于AGV 工廠環境污染監測系統設計

馮玉松 黃旭陽 徐佳璇 汪 源

（三亞學院 理工學院，海南 三亞572022）

1 概述

工廠作為工業生產的核心力量，也是我國發展的核心動力之一。工廠安全問題，是在保證了廠內人員生命安全的同時，保證正常的生產力的重要前提條件，工廠環境監測為工廠安全提供了有力的依據和實時的數據保障。

工廠環境污染監測系統，是針對于這些有安全隱患或是較差工作環境車間的一個監測和警報的智能解決方案，在不同的工廠環境中，此系統可以監測到車間溫度、車間濕度、車間光照強度、天然氣濃度、煙霧濃度、氫氣濃度、一氧化碳濃度、酒精濃度、空氣質量、可燃氣體濃度、液化氣濃度、火焰傳感器，在環境出現異常的時候進行自主的報警提示。在主電路版的設計上，采用了插槽的設計，能夠降低設備維護和更換的難度，方便使用者根據需要更換對應的部分，使得整個系統擁有較長的使用壽命，是一款專為工廠車間工人的健康以及車間安全生產的產品。

2 基于AGV 工廠環境污染監測系統設計

本系統主要通過傳感器技術、數字電子技術和AGV 技術來設計，系統主要包括AGV 循跡移動平臺、常規環境監測系統、特殊環境監測系統、數據顯示系統和報警系統。在系統上使用了可插拔的設計，便于快速的系統維修和傳感器更換（圖1）。

2.1 AGV 循跡移動平臺

圖1 系統結構框圖

AGV 循跡移動平臺讓環境污染檢測系統能夠到達工廠任何位置，并能夠在自主循跡過程中主動避讓其他移動平臺和移動人員，達到監測全車間的效果。該系統采用LM298N 模塊、RCWL-1601 模塊、紅外循跡模塊、4 個直流電機以及12v 主電源。基于AT89C52 單片機系統進行設計，通過運用紅外循跡得知地面黑色AGV 引導線的方向和移動平臺于引導線的相對位置關系，通過不同的反饋信號來控制LM298N 對4 個不同位置的直流電機進行分別的調速，控制移動平臺能夠根據地面引導線的上方穩定的移動，不發生偏移。在RCWL-1601 檢測到前方有其他的平臺和人員距離過近的情況（距離小于10cm）時，移動平臺自動停止前進等待，直至前方沒有其他的障礙的時候他會自動恢復移動。

2.2 常規環境參數監測系統

常規檢測系統設計是為了監測車間環境的基本參數，使用者可以在顯示系統上看到當前車間環境的溫度、濕度、光照強度和噪音聲音的數值，并可以根據不同車間的工作環境要求設定不同的報警閥值，當某項監測指標超過報警閥值則會觸發報警。該系統采用DHT12 模塊、BH1750 模塊、噪音監測模塊。基于AT89C52 單片機系統進行設計，使用I2C 總線連接DHT12、BH1750 兩種傳感器，分別使用B8H、46H 三個器件地址訪問兩個傳感器，按照順序分別讀取不同的傳感器數值，并在顯示系統上進行顯示，誤差均穩定在±3%以內。四項常規監測數據根據車間環境要求設定不同的報警閾值，超過閾值時就會觸發報警系統報警，當環境恢復標準時系統停止報警，確保車間正常的工作環境，保證車間的生產質量。

2.3 特殊環境參數監測系統

特殊監測系統設計是為了監測車間環境在生產過程中產生的非常規的空氣內容物，使用者可以在顯示系統上看到當前車間環境的天然氣濃度、煙霧濃度、氫氣濃度、一氧化碳濃度、酒精濃度、空氣質量、可燃氣體濃度、液化氣濃度的數值和火焰監測，并可以根據氣體的種類的工作環境要求設定不同的報警閥值，當某項監測指標超過報警閥值則會觸發報警。該系統采用MQ-2 到MQ-9 等8 個模塊、MQ-135 模塊和火焰傳感器。基于AT89C52 單片機系統以及PCF85914 芯片進行設計，將8 個MQ系列傳感器分為兩組分別連接在兩個PCF8591 芯片上進行A/D轉換，單片機使用I2C 總線連兩個PCF8591 芯片，分別使用90H和92H 兩個器件地址進行訪問，按照順序分別讀取不同的傳感器數值，并在顯示系統上有對應的數字顯示，MQ 傳感器誤差均穩定在±0.1V 以內。八項非常規監測數據根據氣體種類要求設定不同的報警閾值，當超過所設定的200ppm 對應閾值的時候就會觸發報警系統報警，當環境恢復或達到標準時系統會停止報警。火焰傳感器在有明火的情況下會像單片機發送異常信號，并通過報警模塊進行報警。實現在車間環境出現異常的時候能夠第一時間報警，警示車間工人疏散、管理人員切斷生產設備電源并進行緊急處理，保證車間工人和車間生產設備的安全。

2.4 數據顯示系統

數據顯示系統地設計讓使用者能夠隨時的查看車間各項環境檢測數據。該系統采用LCD12864 模塊，基于AT89C51 單片機進行設計，在LCD12864 傳輸方式上采用了其串行傳輸的方式，只選用SCLK、SID、CS、PSB、RST 五個引腳進行控制，減少了單片機引腳的使用數量。再出現數據異常的時候，顯示系統會停留在異常數據的顯示界面上，能夠以讓使用者直觀的知道異常數據的參數。

2.5 報警系統

報警系統設計是為了在數據出現異常的情況時進行報警，并設定了不同等級以及不同異常數據的報警音，方便使用者根據不同的報警聲音分辨環境異常內容，并進行相對應的緊急處理，提高系統的實用性。

3 結論

AGV 系統和整體實物圖如圖2 和圖3 所示，該系統為工廠車間提供了更好的車間內環境監測解決方案，該系統不僅能夠依托于AGV 移動平臺動態的檢測車間，也可以在發生異常時第一時間發出警報提醒車間內人員。電路板插槽的設計使系統在維護時更為方便地更換需要的設備，更好的保證車間內工人的生命安全和正常生產活動。

圖2 AGV 系統實物圖

圖3 整體實物圖