唐琳

（赤峰學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院， 內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

基于單片機(jī)的智能消防滅火車模型的應(yīng)用研究

唐琳

（赤峰學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院， 內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

本文針對(duì)基于單片機(jī)控制的智能消防滅火車模型的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行研究，首先介紹了研發(fā)的應(yīng)用價(jià)值，在分析國(guó)內(nèi)外同領(lǐng)域的研究應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較，介紹了文中將要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的智能消防滅火車模型的主要特點(diǎn)，最后對(duì)智能車的主要原理作以介紹.

智能消防滅火車；單片機(jī)；模型

1 智能滅火車在消防工作中的應(yīng)用價(jià)值

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，安全生產(chǎn)、民生安全等問(wèn)題的呼聲越來(lái)越高，其重要性愈發(fā)突出，在迅猛發(fā)展的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)生活中，火災(zāi)事故發(fā)生的概率也相應(yīng)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(lái)完成，在滅火時(shí)消防員也總是沖到事故第一線，從而面對(duì)諸如高溫、黑暗、有毒和濃煙等高危環(huán)境，往往會(huì)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(yīng)運(yùn)而生.

當(dāng)某地發(fā)生火災(zāi)時(shí)，智能滅火車能迅速做出反應(yīng)，前去滅火.傳統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)器中感溫探測(cè)器，感煙探測(cè)器，感火焰探測(cè)器其原理是基于火災(zāi)中溫度變化或者利用火災(zāi)煙霧、火焰的電學(xué)、光學(xué)等物理特性來(lái)進(jìn)行火災(zāi)識(shí)別.這種識(shí)別模式很難可靠地發(fā)現(xiàn)早期火災(zāi).本文設(shè)計(jì)的模型是由感應(yīng)火焰的紅外線感應(yīng)器尋找火源且該小車具有自動(dòng)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(shí)際工作效率，在火焰小的時(shí)候能夠及時(shí)滅火，減少財(cái)產(chǎn)損失.模型具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能夠在不同的狀況下完成它所需要完成的任務(wù).它是一款采用單片機(jī)智能控制的結(jié)構(gòu)獨(dú)特的滅火系統(tǒng)，其采用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)避障，尋找火源.因此說(shuō)，我們的智能滅火車就是從生活中產(chǎn)出，并且應(yīng)用于生活的工具，其具有很強(qiáng)的科學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(dá)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(cè)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(duì)員接近火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(yīng)用將大大提高撲滅惡性火災(zāi)的能力，同時(shí)可有效減少國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡.

2 國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品研發(fā)現(xiàn)狀

國(guó)外以美蘇為首，較早開(kāi)始了對(duì)智能消防滅火車的應(yīng)用研究，英、日、法、德等國(guó)家緊隨其后，對(duì)該類技術(shù)進(jìn)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(guó)外對(duì)智能消防車的研究大致分為三個(gè)階段，也可說(shuō)是劃分為三代產(chǎn)品，第一代主要是通過(guò)程序控制消防車的實(shí)際作業(yè)，第二代消防車則具有了一定的感覺(jué)功能，第三代則被稱為智能化消防車.

發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)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(lái)說(shuō)，第二代消防車則具有很多不同的功能，在功能上更加實(shí)用，現(xiàn)階段研發(fā)的第三代車尚屬低級(jí)智能，高級(jí)智能消防車作為高新技術(shù)被很多國(guó)家和地區(qū)列為國(guó)家技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，用作保證經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一個(gè)重要手段.目前市場(chǎng)上投入使用規(guī)模最大的國(guó)家就是日本，早在上世紀(jì) 80年代初期，日本就研制了至少五種型號(hào)的智能消防車，分別在東京、大阪、高石、太田、蒲田等消防部門(mén)投入使用.日本研發(fā)的消防車一類作為滅火用途，動(dòng)力主要依賴內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)，采用輪式或履帶式，有較好的爬坡跨障能力，同時(shí)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(cè)儀器和電視監(jiān)視設(shè)備，能通過(guò)電纜或無(wú)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(xiǎn)用，主要在各種感覺(jué)設(shè)備的基礎(chǔ)上加裝機(jī)械手，可遙控處理危險(xiǎn)物品.除了日本之外，美國(guó)也已研制出能采集外界信息從而主動(dòng)控制的救災(zāi)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(guó)外，其他發(fā)達(dá)國(guó)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(yīng)用較為困難的尷尬局面，這也是未來(lái)智能消防車所要解決的首要問(wèn)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(mén)配備使用，同時(shí)降低維護(hù)難度，是目前面臨的主要困難.

我國(guó)自上世紀(jì) 90年代開(kāi)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(jī)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(guó)家有關(guān)部門(mén)的大力支持.1995年由上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)批準(zhǔn)公安部上海消防科學(xué)研究所著手研制的我國(guó)第一臺(tái)消防智能車——自行式消防炮誕生，標(biāo)志著我國(guó)對(duì)于智能消防車的研制也進(jìn)入了戰(zhàn)略發(fā)展階段，填補(bǔ)了我國(guó)在消防機(jī)智能車領(lǐng)域的空白.我國(guó)研發(fā)的第一代多功能智能消防車已通過(guò)驗(yàn)收并順利進(jìn)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(dòng)力來(lái)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(zāi)情偵檢、滅火、冷卻、稀釋等工作.此后我國(guó)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(guó)外一樣，仍然存在著高成本、維護(hù)難的問(wèn)題.

3 同類產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)比較

3.1 優(yōu)點(diǎn)

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(fù)使用.

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

3.2 缺點(diǎn)

⑴對(duì)維護(hù)人員有一定的技術(shù)要求，維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜.

⑵因高新技術(shù)特點(diǎn)導(dǎo)致成本高昂.

4 基于單片機(jī)的智能滅火車模型特點(diǎn)

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(shí)現(xiàn)突發(fā)情況的監(jiān)控.

⑵可自動(dòng)尋路，搭配最短路徑的模糊控制算法.

⑶火焰紅外探測(cè)傳感器的應(yīng)用，保證了對(duì)于突發(fā)情況的詳細(xì)記錄、觀察，有利于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而解決.

⑷在滅火車的平臺(tái)上加載嵌入式系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)人工智能.對(duì)于長(zhǎng)期以來(lái)智能小車不可監(jiān)控的問(wèn)題是一大突破.

⑸本項(xiàng)目模型的進(jìn)一步研發(fā)及應(yīng)用，對(duì)于教學(xué)樓、寫(xiě)字樓、實(shí)驗(yàn)室、銀行等機(jī)構(gòu)的防火安全是一大突破.此滅火車的針對(duì)性很強(qiáng)，專門(mén)就指解決樓層的防火.對(duì)于火災(zāi)每年引起上百億的資產(chǎn)損失，將是一個(gè)很好的決策.

5 智能滅火車模型的原理簡(jiǎn)介

智能滅火車模型是以 STCB89C52單片機(jī)為控制核心，加以直流電機(jī)、紅外線火焰?zhèn)鞲衅?、光電?duì)管、光電傳感器、聲波測(cè)距傳感器和電源電路以及其他電路構(gòu)成.由 STCB89C52單片機(jī)通過(guò)紅外線火焰?zhèn)鞲衅鲗ふ一鹪次恢貌⑶彝ㄟ^(guò) I/O口控制小車的前進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向.直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滅火風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行滅火.尋跡模塊主要對(duì)小車導(dǎo)航前進(jìn)；電源模塊用來(lái)給單片機(jī)和電機(jī)以及風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)供電；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè) L9110直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向等功能；風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)模塊用一路繼電器控制控制風(fēng)扇吹風(fēng)，實(shí)現(xiàn)小車的滅火功能；超聲測(cè)距模塊接口以超聲波反射方式測(cè)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(cè)火源的距離.

TP277

A

1673-260X（2014）08-0030-02