李洪微 李沐堯 莊棋婷 劉霞

摘要： 本文介紹了一套具有智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化的智能巡邏車演示系統(tǒng)。智能巡邏車在模擬執(zhí)勤過程中，一旦發(fā)現(xiàn)災(zāi)情或人員傷情信息，運(yùn)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)度，派出救助距離最近的相應(yīng)應(yīng)急車輛進(jìn)行救援。實(shí)踐證明，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

Abstract： This paper introduces a set of intelligent， networking， automation intelligent patrol system demonstration. Smart car on the simulation process， once found that disaster or personnel injury information， using wireless sensor network scheduling， recently sent rescue distance corresponding emergency vehicles. Practice has proved that has a certain practical value.

關(guān)鍵詞： 智能巡邏車；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；單片機(jī)控制系統(tǒng)；循跡小車

Key words： intelligent patrol car；wireless sensor network；single-chip microcomputer control system；tracking vehicle

中圖分類號(hào)：TN915.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）16-0157-02

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，工業(yè)的生產(chǎn)和管理進(jìn)入了自動(dòng)化、信息化和智能化時(shí)代，智能化已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的需要。生活和工作中有許多難題可以應(yīng)用智能化解決，比如工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、人力資源不足或者人工不能完成的任務(wù)如物料運(yùn)輸和滅火救援等。自然災(zāi)害和社會(huì)災(zāi)害是十分普遍的，而現(xiàn)今能做的只是簡(jiǎn)單的預(yù)防，在問題發(fā)生后能否快速地發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)地解決問題成為了我們目前階段的關(guān)注點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高高危環(huán)境下的救援效率，筆者將介紹一個(gè)基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的多功能車組，能通過小車循跡發(fā)現(xiàn)問題并啟動(dòng)相關(guān)解決問題的方案，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控并傳輸信息，達(dá)到大幅度提升救援效率、減少人與財(cái)務(wù)的損失、保障社會(huì)和諧的目的。

1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀

無線傳感網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用將會(huì)給人類的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)的影響。無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有無需固定設(shè)備支撐的特點(diǎn)，可以快速部署同時(shí)易于組網(wǎng)、不受有線網(wǎng)絡(luò)的約束，使其適合應(yīng)用于難以使用傳統(tǒng)有線通信機(jī)制的惡劣環(huán)境。比如一些危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境，工作人員可以通過它來實(shí)施實(shí)時(shí)、高效的安全監(jiān)測(cè)；同時(shí)無線傳感器可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的破壞。因此可以被應(yīng)用于水資源、大氣等環(huán)境監(jiān)測(cè)；隨著無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的廣泛使用，無線傳感網(wǎng)絡(luò)利用無線通信技術(shù)高效地進(jìn)行異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)處理和融合，可被廣泛地應(yīng)用于城市交通、大型公共活動(dòng)等社會(huì)信息化服務(wù)的各個(gè)領(lǐng)域。

2 設(shè)計(jì)思路

雖然現(xiàn)階段發(fā)展出了很多相關(guān)的智能小車系統(tǒng)，但是與多功能救援相關(guān)的系統(tǒng)還有待開發(fā)。通過大量的資料調(diào)查與分析，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)的多功能小車。通過這一技術(shù)讓道路發(fā)生災(zāi)難問題信息得以實(shí)時(shí)采集、反饋與處理?？刂埔粋€(gè)巡邏車發(fā)現(xiàn)問題并通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)根據(jù)相對(duì)應(yīng)的問題傳達(dá)給相應(yīng)的救援小車，來形成一對(duì)多的無線多功能救援小車系統(tǒng)。因?yàn)闊o線傳感網(wǎng)絡(luò)具有很多出色的特點(diǎn)與使用價(jià)值，同時(shí)由于災(zāi)害時(shí)常發(fā)生，而人力資源有限的情況，為了改變這種現(xiàn)狀，本系統(tǒng)結(jié)合單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和無線傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的多功能巡邏車演示系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)工作原理

3.1 硬件部分

該系統(tǒng)的控制核心采用51系列單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及智能控制，51單片機(jī)的功能是對(duì)各類傳感器采集到的信息進(jìn)行初步處理，并對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。nRF24L01模塊作為軟硬件間的“數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站”，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量部分與監(jiān)控部分的無線連接。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)小車循跡，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)送信息給救援小車，救援小車啟動(dòng)相應(yīng)電機(jī)、信號(hào)指示燈及揚(yáng)聲器。

3.2 軟件部分

巡邏小車循跡，每通過一個(gè)路障節(jié)點(diǎn)，循跡傳感器、避障傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱蜔後岆娂t外探測(cè)傳感器將信號(hào)發(fā)給單片機(jī)，單片機(jī)再通過nRF24L01無線模塊將信息分別發(fā)送給道路維修工程小車、滅火小車、傷員救援小車，這些小車執(zhí)行單片機(jī)程序完成相關(guān)工作。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

4 系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果

為測(cè)試系統(tǒng)是否穩(wěn)定，本小組對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，分別為巡邏車發(fā)現(xiàn)火災(zāi)調(diào)動(dòng)滅火小車，巡邏車發(fā)現(xiàn)斷橋調(diào)用架橋小車，巡邏車發(fā)現(xiàn)傷員調(diào)用救援小車。測(cè)試時(shí)，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)做了三次實(shí)驗(yàn)，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

通過本次測(cè)驗(yàn)，說明本系統(tǒng)能夠完成三項(xiàng)基本功能，出錯(cuò)率較低。并且各部件工作正常，穩(wěn)定性較好。能夠完成預(yù)計(jì)的功能設(shè)計(jì)，說明本系統(tǒng)是穩(wěn)定、可行的。

5 系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值

該系統(tǒng)著力于利用智能車和無線傳感網(wǎng)絡(luò)解決生活問題、災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)、援助問題、科技勘探問題。該智能車系統(tǒng)通過改良可用于城市中，如監(jiān)測(cè)到火焰、人員受傷、斷橋等的問題，能夠利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)動(dòng)附近救援車并采取救援措施，具有十分重要的用途。還可用于災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)和協(xié)助救援，通過改良可實(shí)際用于災(zāi)難環(huán)境下進(jìn)行工作，并發(fā)出信號(hào)提示災(zāi)難的發(fā)生，接到相對(duì)應(yīng)信號(hào)的小車執(zhí)行救援任務(wù)。應(yīng)用于科學(xué)勘探，可以很大程度上代替工作人員進(jìn)行實(shí)地勘探，從而在節(jié)省人力資源，保障人身安全，提高工作效率等眾多方面大有裨益。隨著智能車和智能交通的發(fā)展，該智能巡邏系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景。

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