基于物联网技术的智慧消防巡逻车的设计与实现_杨正云.pdf

辽宁科技学院学报第 25 卷文章编号:1008 3723(2023)03 034 02doi:10 3969/j issn 1008 3723 2023 03 009基于物联网技术的智慧消防巡逻车的设计与实现杨正云，刘丽华，金小莉，薛天依，耿佩瑶，周云伟(辽宁科技学院 电气与自动化工程学院，辽宁 本溪 117004)摘要:基于物联网技术的智慧消防巡逻车利用 Wi Fi、蓝牙、传感器技术，对消防巡逻车实现红外循迹模式、红外避障模式自动驾驶、超声波云台舵机避障模式辅助驾驶、红外遥控驾驶、紧急警报灭火等功能的设计及手机端控制消防车的不同方向形式和车辆实时画面显示等功能，进一步提高了城市消防总体水平，促进了城市经济的快速发展。关键词:智慧汽车;无人驾驶;物联网;传感器中图分类号:D631 6文献标识码:A智慧消防巡逻车是基于物联网的三层设计结构构建:感知层利用循迹传感器、红外避障传感器、火焰传感器、超声波传感器、舵机等来实现循迹模式、红外避障模式自动驾驶、超声波云台舵机避障模式辅助驾驶、红外遥控驾驶、紧急报警灭火等功能;传输层利用各传感器之间的通信以及开发板拓展板建立各硬件之间的联系输出模拟信号和数字信号，运用蓝牙与 Wi Fi 两种通信模式建立各硬件之间的联系;应用层设计配套的 APP 操控车辆，实现远程操控。1系统设计方案文章介绍的智慧消防巡逻车是基于 Arduino 系统开发，利用传感器来判断并监测周围的环境，通过蓝牙和 Wi Fi 来建立各硬件之间的通信，采取 APP来显示传输的画面实现对智慧消防巡逻车的控制，具体方案如下:1 1硬件模块(1)Arduino NUO 开发板:智慧消防巡逻车选用了同型号的 Arduino UNO 开发板搭配 Arduino 功能转接板，进行智能控制、智能避障及紧急警报灭火控制，并通过手机 APP 端对智慧消防巡逻车加以基本的控制。(2)传感器:采用 TCT5000 红外循迹传感器实现智慧小车的自动循迹，达到巡逻效果;再用红外避障传感器1、HC S04 超声波传感器、远红外火焰收稿日期:2022 10 09基金项目:2023 年辽宁科技学院大学生创新创业训练计划项目“基于物联网技术的智慧消防巡逻车的设计与实现”(202311430013)作者简介:杨正云(2000 )，男，贵州黔西南人，辽宁科技学院电气与自动化工程学院学生 研究方向:物联网工程通讯作者:刘丽华(1967 )，女，辽宁本溪人，辽宁科技学院教授 研究方向:物联网软件设计传感器作为智慧小车感知危险的传感器，当智慧小车行驶过程中遇到障碍物时，通过超声波与云结合避开障碍物，如果检测到火苗会给蜂鸣器发送信息，通过蜂鸣器报警。(3)网络搭建:智慧小车接通电源后，手机端自动搜寻蓝牙和 Wi Fi 并连接形成远程操控。蓝牙模块型号为 HC 06，支持点对点通信以及采用高通 A9331 芯片的高度集成 WLAN 解决方案，该模块电路仅需连接 3 3 V 直流电源即可启动，并能够完成视频连接及指令双向传输功能2(如图 1)。图 1硬件模块组成1 2软件模块手机端 APP 由基于 Android 系统的 Java 语言编写，APP 界面显示相关信息可实现对智慧消防巡逻车的实时监控和远程操控，当智慧消防巡逻车连接电源后，所有传感器开始启动，对应的 LED 灯点亮，主开发板连接的传感器检测智慧消防巡逻车对四周环境检测情况，将检测到的信息反馈传输到开发板中，并在处理后予以响应。与此同时，第二块副开发板进行警报灭火的功能，远红外火焰传感器检测到火苗后发出警报并启动直流电机风扇进行灭火，同时通过 Wi Fi 模块控制智慧消防巡逻车的行进。手机端 APP 可以远程控制车辆并通过远程发送指令来控制智慧消防巡逻车的行驶方向，以及可实现实时画面的获取。手机 APP 界面如图 2 所示。43第 25 卷第 3 期2023 年 6 月辽宁科技学院学报JOUNAL OF LIAONING INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol 25No 3Jun2023图 2手机 APP 界面2功能描述智慧消防巡逻车系统主要分为七个部分，红外循迹模块、红外避障模块、红外遥控模块、紧急警报灭火模块、超声波云台避障模块、蓝牙控制模块、Wi Fi控制模块等模块。通过以上不同功能模块的稳定运行，共同来实现此智慧消防巡逻车系统的全部功能和制作。其中紧急警报灭火模块由单独一个Arduino UNO 开发板控制，其余功能由另外一个 Ar-duino UNO 开发板加装拓展板进行控制，实现分离多个功能，确保缩短单个系统响应的时间。(1)智慧小车能够自动循迹3，达到巡逻的效果;(2)智慧小车能够通过红外避障自动驾驶;(3)智慧小车可以通过红外遥控改变行驶方向;(4)智慧小车能够通过超声波与云台结合避开障碍物，遇紧急情况可以简易发出警报并进行简易灭火;(5)智慧小车可以通过蓝牙与 Wi Fi 两种通信模式进行远程操控4。智慧消防巡逻车系统和功能模块图如图 3。图 3智慧消防巡逻车系统的功能模块图3结语根据智慧消防巡逻车系统的特点，文章提出了基于传感器技术，蓝牙和 Wi Fi 的智慧消防巡逻车系统的设计方案，不仅可以自动巡逻监测周围的环境，还可以通过手机控制传输实时画面。通过以上功能的实现，实现自动巡逻、感知、报警、传输画面等功能。参考文献:1王然升 自动循迹智能小车的研究与实现 D 青岛:青岛科技大学，2019 2韩青山 基于短距离无线通信的数据转发策略的研究 D 长春:长春工业大学，2020 3曾宇骏 基于深度神经网络的智能车辆目标识别与学习控制方法研究 D 长沙:国防科技大学，2018 4 Zhang Baojian，Yu Zhengqiang，Zhou Caihong Design of Electromagnetic Sensing and Infrared Obstacle Avoidance Tracking SystemBased on K60 J IOP Conference Series:Materials Science and Engineering，2020(1):750Intelligent Fire Patrol Vehicle Based on Internet of Things TechnologyYANG Zhengyun，LIU Lihua，JIN Xiaoli，XUE Tianyi，GENG Peiyao，ZHOU Yunwei(School of Electrical and Automation Engineering，Liaoning Institute of Science and Technology，Benxi Liaoning 117004，China)Abstract:This paper designs an Internet of Things based intelligent fire patrol vehicle using Wi Fi technology，Bluetooth technology，sensor technology The intelligent vehicle can realize infrared tracking mode automatic driving，infrared obstacle avoidance mode auto-matic driving，ultrasonic gimbal steering gear obstacle avoidance mode assisted driving，and infrared remote control Functions such asemergency alarm and fire extinguishing，mobile phone control of different directions of the vehicle and real time display are also in-cluded The design in this paper is of considerable importance for improving the overall level of urban fire protection and for promotingthe rapid development of urban economyKey words:Smart cars;Driverless;Internet of Things;Sensors