消防机器人灭火救援应用技术初探【摘要】根据消防机器人的具体用途，探讨了消防机器人的几种主要类型。分析了消防机器人的应用范围及场合，同时以隧道排烟消防机器人为例，分析了消防机器人灭火救援应用技术。最后根据消防机器人的应用实践，提出了当前消防机器人还存在的相关缺点，为消防机器人的进一步改进和完善提供参考。
【关键词】消防机器人；救援；应用
引言
当前，消防机器人在消防工作中得到了广泛的应用，而日本在消防机器人的设计与应用领域都处于世界前列。我国的消防机器人从最初的引进开始走向自主研发的阶段。而在机器人的开发设计过程中，需要以当前消防机器人灭火救援工作的应用经验作为参考，只有这样才能设计成为真正满足国内消防需求的消防机器人。尤其是在在我国消防工作呈现出新格局的今天，对消防机器人的需求不断增加，同时只有在经过消防实践之后才能设计出更实用的消防机器人。
1、消防机器人的主要类型
消防机器人在消防作业过程中采用其自身的动力，以及对自身的控制能力实现既定的消防功能，同时能够迅速移动，实现其他的自主功能，保证消防救援工作得以正常高效实施。消防机器人是特种机器人设备的一种，其大大提高消防部门的工作效率同时，还有力的保证了消防人员的安全，大大提高了消防部门的工作能力。为
智能消防机器人 目录 第一章引言 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2 Intelligent Design and manufacture of electric cars Fire..2 1.3 实现功能 (3) 1.4 模拟房子介绍 (3) 第二章系统整体方案设计 (4) 2.1系统硬件设计 (4) 2.2系统软件设计 (4) 第三章硬件设计 (5) 3.1 电源管理模块 (5) 3.11稳压芯片LM7805、7806CV (5) 3.12电源模块电路原理图 (5) 3.2 电机驱动芯BTS7960 (6) 3.21 BTS7960的逻辑功能 (6) 3.22 外形及封装 (6) 3.23BTS7960电路原理图 (7) 3.3地面灰度检测传感器 ST188 (7) 3.3.1 ST188特点 (7) 3.3.2 检测原理 (7) 3.3.3 应用范围 (7) 3.3.4 外形尺寸（单位mm） (7) 3.3.5 ST188原理图 (8) 3.4火焰传感器 (8) 3.4.1火焰传感器使用 (8) 3.5报警电路 (8) 第四章软件设计 (9) 4.1 灭火机器人行进路线分析 (9) 4.2 软件流程图 (11) 4.3软件开发平台介绍 (11) 第五章调试记录及实验心得 (12) 5.1 调试记录 (12) 参考文献 (13) 附录: 程序清单 (13)
第一章引言 1.1课题背景 如今国内外对消防设备的研究越来越重视，投入也越来越多。慢慢趋向于自动化、智能化。实现灭火、火场侦查、危险物品泄露探测、破拆等功能。本文设计主要完成的功能是扑火救人。 本设计是基于STC89C52单片机对电动车进行控制的自动控制系统，研究的内容有：主要方案论证、硬件设计、软件设计、系统实物调试。硬件设计主要有电机驱动电路、热光源采集电路、声音采集电路、电风扇驱动电路、停车信号采集电路、LCD显示电路、电源电路及单片机最小系统。本系统以STC89C52单片机作为控制核心，通过接受到热光源采集电路传送的信号和声音采集电路传送的信号，对电动车电机进行控制，从而实现对电动车的转向控制。当两处着火，一处是物品，另一处是人着火；电动车通过声音识别，优先将人身上的火扑灭。其所实现的功能相当于简易消防机器人。 【关键词】消防车热光源 STM32单片机 LM298 ST178 1.2Intelligent Design and manufacture of electric cars Fire Abstract Today, fire-fighting equipment at home and abroad more and more emphasis on the study, input more and more. Slowly tends to automation and intelligence. To achieve fire fighting, fire detection, hazardous materials leak detection, ripper and other functions. This function is primarily designed to complete fire fighting to save people. The design is based STC89C52 microcontroller to control for electric vehicle control system to study the contents of the following: the main program feasibility studies, hardware design, software design, system debugging in kind. Hardware design, main motor drive circuit, thermal light source acquisition circuit, the sound collection circuit, fan drive circuit, stopping the signal acquisition circuit, LCD display circuit, power circuit and microcontroller minimum system. The system STC89C52 microcomputer as the control core, through the acquisition circuit receives light transmitted thermal signal and voice signal acquisition circuit transmission of electric vehicle motors to be controlled in order to achieve steering control for electric vehicles. When the two fire, one is the items, another is a human on fire; electric vehicle through voice recognition, give priority to the human body fire. They achieve the functional equivalent of simple fire-fighting robot. 【Key words】：fire engine 、hot light、STM32 MCU 、LM298ST178
移动技术在消防灭火救援指挥调度系统中的应用 文章介绍消防部队灭火救援中存在的问题，通过利用移动技术建设移动信息采集与移动指挥系统，为指挥人员提供操作简单、方便快捷、信息丰富、技术可靠的现场作战指挥信息支撑系统，形成多元的信息化作战体系。 标签：一体化灭火救援系统；边界接入平台；移动指挥系统；移动终端 1 概述 通过“十一五”期间消防信息化建设，各级消防部队已基本完成一体化灭火救援系统部署，实现了各级消防指挥中心灾情信息和调度指令的上传下达，实现了预案调派、作战方案编制、跨区域增援调度、音视频综合集成等功能，为后方指挥中心灾情信息掌握、指挥调度起到了较好的信息支撑和辅助决策。但在灾害现场，尚缺乏有效的技术手段，全面满足现场指挥员的灾害信息支撑和辅助决策支持等业务需要。 在“十二五规划”中，明确要求加强移动端信息化建设和应用，建设各类移动指挥、移动执法、移动办公和移动数据采集、资产管理等移动终端。通过建设移动采集子系统与移动指挥子系统，把指挥中心接处警系统和辅助决策功能、信息采集功能向移动终端延伸，为指挥人员提供操作简单、方便快捷、信息丰富、技术可靠的现场作战指挥信息支撑系统。 2 系统的实现 移动技术在消防灭火救援指挥调度系统中的应用，主要由一体化灭火救援系统、边界接入平台、移动指挥系统、VPDN专网和信息采集终端、移动指挥终端等组成。基于运营商3G/4G VPDN专网，通过移动指挥终端的音视频、数据应用，实现指挥中心对灾害现场的信息支持和交互对灾害现场的救援力量实时掌握和协同，是一体化滅火救援系统的延伸。系统部署如图1。 2.1 系统实现的流程 消防移动采集与指挥系统部署在支队指挥中心，移动指挥终端和移动信息采集终端以数字证书方式进行身份验证，通过3G/4G VPDN专网接入指挥中心，通过支队边界安全网络设备平台实现移动指挥系统与一体化灭火救援系统信息的互联互通，实现信息交互。 2.2 系统的部署 2.2.1 在VPDN专网中部署一台移动指挥中心网关服务器：在该服务器上部署部署移动指挥中心网关、数据库，主要实现：给现场所有移动指挥终端提供消息传输服务。
“机器人设计与制作”课程设计报 告 机器人灭火实验 专业： 测控技术与仪器 班级： 测控081 设计人及学号： 指导教师： 完成日期： 卷问作用与与带置调高中资
一、设计目的： 通过本课程的学习和训练，应了解有关机器人技术方面的基本知识，掌握机器人学所涉及的技术的基本原理和方法，得到机器人技术开发的实践技能训练 。 1、巩固相关理论知识，了解机器人技术的基本概念以及有关电工电子学、单片机、传感器等技术。 2、通过使用机器人模型，编程处理机器人运动过程，分析机器人的控制原理。通过对其具体结构的了解，利用开发工具实现行走控制，并可以按预定的轨迹行走。 3、培养自学能力和独立解决问题的能力 二、设计任务： 机器人自主绕迷宫，发现火源报警。编写程序，使机器人完成给定的任务。 三、设计要求： 机器人灭火：通过机器人的I/O 口控制机器人在迷宫内自主行走，并且能够自主寻找火源并实施灭火。编写程序，使机器人完成给定的任务。 四、系统设计： 1、介绍所使用的硬件情况及工作原理。MT-UROBOT 概述 MT-UROBOT 是上海英集斯自动化技术有限公司设计制作的大学版机器人，它是专门为大学进行课程教学、工程训练、科技创新以及研究服务的新型移动智能机器人。 MT-UROBOT 结构 开关按钮 控制 MT-UROBOT 电源开关的按钮，按此按钮可以打开或关闭机器人电源。 “电源”指示灯 按下 MT-UROBOT 的开关后，这个灯会发绿光，这时可以与机器人进行交流了！ “充电”指示灯 当你给机器人充电时，“充电”指示灯发红光。
“充电口” 将充电器的相应端插入此口，再将另一端插到电源上即可对机器人充电。 “下载口” “充电口”旁边的“下载口”用于下载程序到机器人主板上，使用时只需将串口连接线的相应端插入下载口，另一端与计算机连接好，这样机器人与计算机就连接起来了。 “复位/MTOS”按钮这是个复合按钮，用于下载操作系统和复位。当串口通信线接插在下载口上时，按击此按钮，机器人系统默认为此操作为下载操作系统；如果你想使用其复位功能则需要将通信线拔下，按击此按钮，机器人系统认为此操作为系统复位。 “运行”键打开电源后，按击“运行”键，机器人就可以运行内部已存储的程序，按照你的“指令”行动。 “通信”指示灯“通信”指示灯位于机器人主板的前方，在给MT-UROBOT 下载程序时，这个黄灯会闪烁，这样就表明下载正常，程序正在进入机器人的“大脑”即 CPU。 2、介绍编程思路和程序流程框图。 编程思路：采用使车一直左转的方法，通过小车上的1，2,3碰撞传感器感应遇到障碍物使小车以一定角度左转，然后再前进，采取左转行走的方法，让小车一直左转行走，在碰到障碍物以后自动退一小段再右转几十度继续左转行走，总能在最后绕迷宫行走一圈，从而走出迷宫并寻找到迷宫中的火源。以下是流程图：
日期：姓名：成绩： 消防安全基础知识 一、单项选择题（每小题2分） 1.单位的C是消防安全“四个能力”建设的责任人。 A.法人代表 B.常务负责人 C.主要负责人 D.分管安全的领导 2.人员密集场所应划定安全疏散逃生责任区，确定各责任区B，提高组织引导人员疏散和逃生的能力。 A.治安管理员 B.疏散引导员 C.消防安全员 D.消防志愿者 3.以下哪一项不是消防安全四个能力的内容D？ A.检查消除火灾隐患能力 B.组织扑救初期火灾能力 C.组织人员疏散逃生能力 D.组织火灾原因调查能力 E.消防宣传教育培训能力 4.单位应通过消防宣传教育培训，使员工普遍达到“三懂”。.以下哪一项不是“三懂”内容C？ A.懂消防基本常识 B.懂消防设施器材使用方法 C.懂扑救初期火灾 D.懂逃生自救技能 5.单位应通过消防宣传教育培训，使员工普遍达到“三会”。.以下哪一项不是“三会”内容D？ A.会查改火灾隐患 B.会组织人员疏散 C.会扑救初期火灾 D.会宣传教育培训 6.某公共娱乐场所发生火灾，现场工作人员未履行组织、引导在场人员疏散的义务，情节严重，尚不构成犯罪 的，应对其处C。 A.十日以上十五日以下拘留 B.警告 C.五日以上十日以下拘留 D.罚款 7.机关、团体、企业、事业等单位对建筑消防设施C至少进行一次全面检测。 A.每季度 B.每半年 C.每年 D.每月 8.消防安全重点单位实行A防火巡查，并建立巡查记录。 A.每日 B.每小时 C.每两小时 D.每周 9.公安机关消防机构对属于人员密集场所的消防安全重点单位，每年至少监督检查B。 A、一次 B、二次 C、三次 D、四次 10.C应当组织学生到当地消防站参观体验。 A.公安机关 B.教育行政主管部门 C.各级各类学校 D.消防站 11.我国消防工作贯彻B的方针。 A.以防为主，防消结合 B.预防为主，防消结合 C.专门机关与群众相结合 D.以防为主，以消为辅 12.消防工作应当坚持C的原则。 A.防火安全责任制 B.预防为主，防消结合 C.政府统一领导、部门依法监管、单位全面负责、公民积极参与 D.隐患险于明火，防范胜于救灾，责任重于泰山 13.我国的消防工作实行A责任制。
消防灭火救援组织指挥工作的几点体会 灭火救援是法律赋予公安消防部队的重要职责。当前，火灾事故和抢险救援任务伴随着经济社会的高速发展日益增多，能否适应新形势下灭火救援工作需要，实现～提出的打得赢的目标，是我们面临的一项重要任务。为此，笔者结合公安消防部队灭火救援工作实际，对消防指挥员在灭火救援组织指挥方面需要注意的问题作一探讨。s0100 一、日益复杂的火灾形势，对消防部队灭火救援能力提出了严峻的挑战。 一是火灾和其他事故发生频率加快，消防部队承担的灭火救援任务更加繁重。近年来，全国火灾呈逐年上升趋势，重特大恶性火灾事故时有发生。以徐州市为例，2000年全市接警出动1291次，参加灭火救援1014次；2001年，接警出动1436次，参加灭火救援1266次；今年1－8月份，接警出动1422次，参加灭火救援1105次。面对这一严峻的形势，坚持执勤第一的观念应作为消防官兵的第一要务，摆上部队建设的突出位置抓实抓好。二是火灾规模扩大，灭火力量急需增强。随着经济的快速发展和城乡居民生活水平的提高，家用电器、燃气得到普遍使用，城乡工业化、市场化的格局逐渐形成，易燃可燃物质不断增多，一旦发生火灾，便会瞬间扩大，形成猛烈燃烧的局面，往往一处火灾需要多队增援。如何提高消防部队的快速反应能力，在火灾扑救过程中正确运用灭火战术；如何组织到场的增援力量搞好大规模协同作战，已成为各级指挥员临场作战指挥亟待解决的一个重要课题。三是火灾现场情况更加复杂，消防员防护装备亟待加强。现代火灾涉及到高层建筑、地下工程、石油化工等诸多公众聚集场所，火场形势瞬息万变，烟雾毒性大、火焰辐射热强、建筑物随时坍塌、燃
灭火救援基础知识和法律、法规(模拟试卷) 一、单项选择题(30题，每题1分，共30分；每题的备选答案中，只有一个最符合题意。不选不给分，选错倒扣1分) 1．可燃气体和液体蒸气与空气的混合物，遇着火源能够发生爆炸的最高浓度叫做C。 A．爆炸温度下限 B．爆炸浓度下限 C．爆炸浓度上限 D．爆炸浓度极限 2．物质无可见光的缓慢燃烧，通常产生烟和温度升高的迹象，称为C。 A．自燃 B_闪燃 C．阴燃 D．着火 3．磷燃烧时发出─A───火焰。 A．黄色 B．绿色 C．红色 D．蓝色 4．闪点─A───口C的液体，其火灾危险性分类为甲类。 A．<28 B．≤28 C．≤60 D >60 5．苯燃烧引起的火灾属于B火灾。 A．A类 B．B类 C．C类 D．D类 6．一般情况下，木材的燃烧形式属于─B 。 A．蒸发燃烧 B．分解燃烧 C．表面燃烧 D．扩散燃烧 7．《消防法》规定，消防工作由国务院领导，由─D───负责。 A．省级人民政府 B．市级人民政府 C．各级人民政府 D．地方各级人民政府 8．《城市消防站建设标准》规定，标准型普通消防站责任区面积不应大于──B── 1Km2。 A．4 B．7 C．8 D．9 9．《城市消防站建设标准》规定，特勤消防站配备车辆为─D───辆。 A．4～6 B．4～5 C 7～8 D．．6～8 10．《公安消防部队执勤条令(试行)》规定，灭火战斗中非紧急情况下的组织指挥原则是： 统一指挥和─B───。 A．越级指挥 B．逐级指挥
C．计划指挥 D．临机指挥 11．公安消防部队战备等级分为 A 、二级战备、一级战备。 A．经常性战备 B．日常战备 C三级战备 D．经常战备 12．依据灾害类型可将灭火救援预案划分为 C类。 A．4 B．5 C 6 D．7 13．消防水源通常分为──D──两大类。 A．室外消火栓和消防水池 B．消防水池和天然水源 C．地上式消火栓和地下式消火栓D．人工水源和天然水源 14．─B───属于二级战备要求。 A．各级首长和机关人员就位 B．严格控制人员外出 C．根据需要派出力量进入执勤区域 D．停止人员休假和外出 15．公安消防部队火场组织指挥通常分为─C───个层次。 A．3 B．4 C． 5 D．6 16.制定灭火救援预案应按─B───的程序进行。①科学计算，确定参战力量和装备；②调查研究、收集资料；③确定作战意图；④确定范围，明确重点保卫对象；⑤严格审核，不断充实完整。 A．②一④一③一①一⑤ B_④一②一①一③一⑤ C．②一④一①一③一⑤ D．②一④一⑤一①一③ 17．容积为6I。，压力为30MPa的空气呼吸器最大使用时间是──C──min。 A．30 B. 50 C．60 D 80 18．救生气垫一般适用于─A─── A．10 B.15 C.20 D．80 19．高层民用建筑系指10层及10层以上的居住建筑和建筑高度超过 C m且层数为2层以上的公共建筑。 A．20 B．22 C．24 D．26 20．高层民用建筑室内消火栓间距应不超过─B──m。 A．20 B．30 C．40 D．50
前言 本部分的第4、5、6、9章为强制性，其余为推荐性。 GAX X《消防机器人》目前拟分为9个部分： 一一第1部分：消防机器人通用技术条件； 一一第2部分：消防灭火机器人： 一一第3部分：消防侦察机器人； 一一第4部分：消防排烟机器人； 一一第5部分：消防救援机器人； 一一第6部分：消防洗消机器人； 一一第7部分：消防照明机器人； 一一第8部分：防暴机器人； 一一第9部分：排爆机器人： 本部分为GAXX的第1部分。 根据国内目前消防机器人的生产、使用情况以及今后较长时期内我国消防机器人的发展规划，编制了本部分标准。本部分标准首次发布。 本部分由中华人民共和国公安部提出。 本部分由全国消防标准化技术委员会第四分技术委员会(SAC／TCll3／SC4)归口。 本部分负责起草单位：公安部上海消防研究所。 本部分主要起草人
消防机器人通用技术条件 General specification for fire robot GAXX.－XXXX 1 范围 本标准规定了消防机器人的术语、分类、型号编制、功能、性能要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等。 本标准适用于在陆地上行走的各类消防机器人，不适用于在空中或水面、水下等执行消防作业的其它特种机器人。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文 件，其最新版本适用于本标准。 GB／T 156—2007 标准电压 GB／T 191—2008 包装储运图示标志 GB／T 699—1999 优质碳素结构钢 GB／T 1173—1995 铸造铝合金 GB／T 1176—1987 铸造铜合金技术条件 GB／T 1348—1988 球墨铸铁件 GB／T 3766—2001 液压系统通用技术条件 GB 3836.1—2000 爆炸性气体环境用电器设备第一部分：通用要求 GB 4208—2007 外壳防护等级(1P代码) GB／T 4237—2007 不锈钢热轧钢板和钢带 GB 5083—1999 生产设备安全卫生设计总则 GB／T 7251.8—2005 低压成套开关设备和控制设备智能型成套设备通用技术要求 GB 7258—2004 机动车运行安全技术条件 GB／T 7932—2003 气动系统通用技术条件 GB／T 9439—1998 灰铸铁件 GB 12325—2003 电能质量供电电压允许偏差 GB 14097—1999 中小功率柴油机噪声限值 GB 15540—2006 陆地移动通信设备电磁兼容技术要求和测量方法 GB 17478—2004 低压直流电源设备的性能特性 GB 18296—2001 汽车燃油箱安全性能要求和试验方法 GB 20891—2007 非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国I、II阶段) GB 50171—1992 电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB 50257—1996 电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范 GB／T 13384—1992 机电产品包装通用技术条件 JB／T 9773.2—1999 柴油机起动性能试验方法 3 术语 下列术语适用于本标准： 3.1消防机器人fire robot
第１８卷第３期电子设计工程２０１０年３月Ｖ０１．１８Ｎｏ．３ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｒ．２０１０ 智能灭火机器人的设计与实现 李小燕，陈帝伊，马孝义 （西北农林科技大学水利与建筑工程学院电气系，陕西杨凌７１２１００） 摘要：根据国际灭火机器人的比赛规则，给出灭火机器人的软硬件设计。该系统硬件设计是以嵌入式ＡＲＭ９６６Ｅ．Ｓ为核心，科学布置６个红外测距传感器，实现远红外火焰传感器组．能够快速精确检测环境。并采用双电源供电，直流电机驱动。而系统软件设计采用优化的避障、灭火算法。实验证明．该设计大大提高系统的实时性、快速性和可靠性。机器人搜寻４个房间并完成灭火用时８Ｓ左右．达到国际先进水平。 关键词：机器人；嵌入式系统；传感器；灭火机器人 中图分类号：ＴＰ３１ｌ文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－６２３６（２０１０）０３—００５ｌ—０４ Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｒｅ－ｎｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔ ＬＩＸｉａｏ－ｙａｎ。ＣＨＥＮＤｉ－ｙｉ，ＭＡＸｉａｏ－ｙｉ （ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＷｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙａｎｓｔｉｎｇ７１２１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｕｌｅｏｆｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｆｉｒｅ—ｆｉｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔｒａｃｅ．ｔｈｅｈａ”ｄｗ呲ａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔ－ ｉｎｇｒｏｂｏｔａ地ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．’ｎｌｅｈｌＬｒｄｗａｌ陀ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｂａｓｅｄｏｎｅｍｂｅｄｄｅｄＡＲＭ９６６Ｅ－Ｓ．Ｓｉｘｉｎｆｒａｒｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｓｅｎ￥ｏｌ暗ａ弛ｄｉｓ—ｔｒｉｂｕｔｅｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙａｎｄｔｈｅｓｅｃｔｉＯＨｏｆｆａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄｆｌａｍｅｓｅｎｓｏｌｔ篙ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｃｒｅａｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｄｅ－ｔｅｅｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｄｕａｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓａｄｏｐｔｅｄ，ａｎｄＤＣｍｏｔｏｒｉｓｔａｋｅｎｆｉｔｓｄｒｉｖｅｒ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｏｂｓｔａｃｌｅ－ａｖｏｉｄａｎｃｅａｎｄｆｉｒｅ?ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎ ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｒａｐｉｄｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｈｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｌａｒｇｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｒｏｂｏｔｔａｋｅｓｅｉｇｈｔｓｅｃｏｎｄｓｔｏｓｅａｒｃｈｆｏｒｆｏｕｒｒｏｏｎｌｆｌａｎｄｆｉｎｉｓｈｅｓｆｉｒｅ．ｆｉｇｈｔｉｎｇ．ｗｈｉｃｈｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌａｄｖａｎｃｅｄｌｅｖｅｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｂｏｔ；ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ；ｓｅｎｓｏｒ；ｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔｉｎｇｒｏｂｏｔ 近年来。随着科技的迅速发展．智能机器人的研究在实 际应用中具有很大发展空间。机器人技术涉及人工智能、计 算机视觉、自动控制、精密仪器、传感和信息技术等领域，是 一门综合性很强的学科。代表一个国家的高科技发展水平【－１。 智能机器人是各国科学研究的重要方向删。机器人灭火比赛 是近几年国内外广泛开展的一项机器人竞赛。本文针对基于 嵌入式ＡＲＭ９内核的智能灭火机器人系统进行优化设计。 １系统硬件设计 机器人灭火比赛的目的是在图ｌ（尺寸单位：ｒａｍ）所示的 平面结构房子模型里。将蜡烛代替的火源随机地放于其中一 间．要求机器人快速无碰撞找到火源并将其熄灭。 为满足比赛的功能要求，本设计的灭火机器人硬件结构 由控制器、传感器模块、电源模块、驱动模块、灭火装置以及 声音模块等组成．其总体结构如图２所示。 １．１嵌入式系统 由于该系统设计所用传感器较多，传感器系统在整个灭火过程中不断采集环境信息，故要求控制器的核心必须对实收稿日期：２００９＿０７—２４稿件编号：２００９０ｒ７０８３ 基金项目：国家“８６３”计划（２００６ＡＡｌ００２０９） 图１比赛场地平面图 时任务具有很强的支持能力。因此。选用以嵌入式ＣＰＵＡＲＭ９６６Ｅ—Ｓ为核心的ＳＴＲ９１ｌＦＡＭ４４控制器．该器件具有３２位高端ＡＲＭ９处理器。实时处理信息的能力强，处理速度为１．１ＭＩＰＳ／ＭＨｚ，达到２倍以上ＡＲＭ７处理器的处理能力嘲。为 作者简介：李小燕（１９８５一），女，四川成都人。研究方向：智能机器人。 一５ｌ一
消防应急救援指挥平台 建设方案
一、背景 根据2009年5月1日最新修订的《中华人民共和国消防法》，公安消防部队主要职能为： ?火灾扑救 ?公共安全（反恐） ?重大灾害事故抢险救援 ?抢救人员生命为主的应急救援 灭火救援工作关系国计民生，为及时了解火场、公共安全事件现场和灾害事故现场情况，掌握消防车辆各种动态信息，提高公安消防部队精确感知火情、快速指挥决策的科技水平，实现119指挥中心对灾害现场救援行动的可视化指挥，为准确、及时调派增援力量提供实时、直观、量化的科学依据，消防应急救援指挥平台建设已刻不容缓。 二、设计原则 2.1 实用性 系统致力于各种垂直化行业解决方案的提供。设计合理，结构简单，功能完备，切合实际，能有效提高工作效率，满足行业需求。 2.2 可扩展性 系统采用结构化设计，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力,能够方便和快速的构建行业数据整合方案。
2.3 易操作性 提供清晰、简洁、友好的人机交互界面，操控简便、灵活，易学易用，便于管理和维护，有很强的容错和系统恢复能力。 2.4 实时性 系统是一套全实时的交互式控制平台，无论是媒体数据、控制数据、报警数据还是录像数据和系统状态数据都能在第一时间通过网络到达用户桌面。 2.5 安全性 系统构建于稳定的C/S架构之上，不但给系统提供实时性保障，也能给系统提供运行环境的安全性保障。提供完善的用户和权限管理模式，能保障系统的应用级数据安全。 2.6 高可靠性 系统采用成熟、稳定和通用的技术，服务器软件具备强大的实时数据处理能力。同时支持多种备份和冗余措施，能够保证系统长期稳定运行。 2.7 可维护性 系统具备自检、故障诊断及故障弱化功能。在出现故障时，用户可以通过平台软件及时、快速地进行维护。通过整个系统动态环境一致性维护可以轻松的实现，极大的减轻系统维护工作量。 三、总体设计 消防应急救援指挥平台由指挥中心、通信网络、消防车辆和消防员视频监控
附件一 机器人灭火竞赛规则 一、任务 机器人灭火是模拟现实家庭环境中处理火警的过程。 制作一个由计算机程序控制的机器人，在一套模拟平面结构的房间里运动，找到代表房间里火灾点的正在燃烧的蜡烛并尽快将它扑灭。 二、标准 1.模拟房子平面结构和特性 竞赛场地平面结构示意图见《规则附件》。示意图中的尺寸供练习和实践时参考，竞赛场地的实际尺寸与示意图给定尺寸基本相同，但允许有1cm范围内制作误差。 模拟房间的墙壁高33cm，材质为木质。墙壁为白色。竞赛场地地板为黑色的光滑木制表面。地板允许有接口，接合处平整并为同样的黑色。有一些机器人可能采用泡沫、粉末或者其他物质来扑灭蜡烛火焰，所以每一场竞赛后应清理场地。但不保证每一个机器人在该次竞赛过程中，地板都能保持完全黑色。 竞赛场地模拟房间里的整体地面是水平的，没有斜坡和楼梯。场地平整度要求：在不连续区域小于0.3cm水平误差。 房间所有走廊和门框的宽度均不小于46cm。门框上没有门，在门框所在地面上用一条2.5cm宽的白线表示房间入口和门，白线本身的面积属于房间内的区域。 机器人必须从竞赛场地中代表起始位置的白色正方形中开始启动。如示意图中标有“H”的正方形，代表起始位置。实际竞赛场地并不标记“H”。代表起始位置的白色正方形为30cm×30cm边长，正方形的对角线交点将设在46cm走廊的纵向中心线上。 参赛选手可以用一些装置来校正机器人在正方形中的位置。一旦启动，它可以在竞赛场地中向所希望的方向横向或纵向运动。 最终竞赛场地以当天现场提供为准。 2.场地照明 竞赛场地周围的照明根据比赛实际场地条件确定。
参赛者在竞赛前将有时间了解场地及周围环境灯光。竞赛期间的照明条件是相对稳定不变的。机器人灭火竞赛的挑战性特点之一就在于机器人应能够在一个含不确定照明、阴影、散光等实际情况的环境中运行。 3.机器人 机器人整体外形尺寸在静止和运动状态下，都应保持在30cm×30cm×30cm之内，包括机器人的触角、探测物及装饰物；机器人的触角、探测物及装饰物均属于机器人的一部分。 对机器人的重量、制作材料、产品型号等不作限制。 4.蜡烛 蜡烛的火焰代表房间内机器人试图找到并扑灭的火源。火源的火焰位置有效高度（指火焰底部距场地表面的距离）在15cm至20cm 之间，火焰本身高度将控制在2cm至3cm之间。否则，将会调整或更换蜡烛。 蜡烛是直径1-2cm的白蜡烛。 当蜡烛的火焰位置在上述的有效高度范围内，机器人启动之后，不管此后蜡烛火焰具体高度是多少，要求机器人能发现火焰。 蜡烛被安装在一个7cm（长）×7cm（宽）×3cm（高）的半光泽黄色的木质基座上。 5.传感器 在没有与其他规则和规范有抵触的情况下，对传感器的型号没有限制。 6.家具 竞赛场地内有一件模拟家具。由抽签确定房间号之后，这件模拟家具将摆放在该房间的示意位置。机器人可以接触模拟家具。模拟家具是一个不大于12cm直径的半光泽黄色的木质圆柱，柱高30cm、重大于3公斤。 三、规则 1.机器人运行 机器人一旦启动必须在没有参赛选手的干预下自动控制，即：机器人必须是由计算机程序控制，而非人工现场控制。
灭火机器人设计
毕业设计论文题目灭火机器人 专业名称机电一体化 学生姓名赵志祥 指导教师朱文琦 毕业时间 1
目录 第1章绪论 (2) 1.1 机器人产生的背景 (2) 1.2 灭火机器人设计的目的和意义 (3) 第2章系统设计方案研究 (4) 2.1 整体方案设计 (4) 2.2 硬件实现方案. (5) 2.3 软件总体设计方案......................................................................... (9) 第3章硬件单元电路设计 (10) 3.1 电源电路 (10) 3.2 微控制器模块的设计 (11) 3.3 电机驱动电路的设计 (15) 3.4 寻线电路的设计 (19) 3.5 火焰检测电路的设计 (24) 1
3.6 声音报警与灭火 (25) 第4章软件实现 (27) 4.1 软件开发平台介绍 (27) 4.2 主程序流程图 (28) 4.3 寻线程序流程图 (29) 4.4 灭火程序流程图 (29) 第5章统功能调试 (30) 结论 (33) 致谢 (34) 参考文献 (35) 1
附录 (36) 1
摘要 本设计主要灭火机器人的制作与研究，小车以单片机为控制核心，加以电源电路，机电驱动，光电传感电路，灭火风扇以及其它电路构成。电源电路提供系统所需的工作电源,专用电机驱动芯片驱动电机控制小车的前后移动和左右转向光电对管完成循迹和避障，光敏电阻传感器检测火焰，灭火风扇进行灭火。本设计制作的小车具有灭火功能，达到了实验现场灭火的目的，较好的完成了课题目标 关键词：传感器灭火机器人直流电机风扇 1
机器人灭火比赛规则 1.竞赛目的 制造一个计算机控制的机器人在一间平面结构房子模型里运动，找到一根蜡烛并尽快将它熄灭，这个工作受多个因素影响，它模拟了现实家庭中机器人处理火警的过程,那个蜡烛代表家里燃起的火源，机器人必须找到并熄灭它。 2.房子平面结构和特性 附件A为比赛场地平面结构图，图中的尺寸是近似的，真实的尺寸与给定值可相差2cm以内。 比赛场地的墙壁33cm高，由木头做成。墙壁刷成白色。比赛场地的地板将是被漆成黑色的光滑木制表面。地板的接合处要平整并漆上同样的黑色，不过不必非常平整，只要保证机器人可以处理0.3cm的不连续区域就可以了。场地中所有的走廊和门口宽都是46cm。门口并没有门，而是一个46cm的开口，将会有一个白色的2cm宽的白色带子或白漆印迹表示房间入口。 比赛场地的地板是黑色的，但是有一些机器人可能用泡沫、粉末或者其他的物质来熄灭蜡烛的火焰，所以每一个机器人比赛后会尽可能清洗好场地，但是不能保证地板在整个比赛过程中都保持黑色。 机器人将从一个标有“H”的代表起始位置的圆圈开始（见附件A）。真实的代表起始位置的白圈是实心的，不标记“H”。30cm直径的白色圆圈在46cm走廊的中心，也就是说在圆圈和墙壁之间将有8cm的空间。因此圆圈圆心在离两边墙壁24cm的地方。机器人必须在圆圈中启动。 3.场地照明 比赛场地周围的照明等级在比赛时才能确定。参赛者在比赛期间有时间了解周围的灯光等级及标定机器人。在在第一天调试设定后，比赛的照明将不会再调整来满足个别竞赛者的要求。比赛的挑战之一就是要求机器人能够在一个含不确定照明、阴影、散光等实际情况的环境中运行。 4.机器人运行 机器人一旦启动，机器人必须在没有人的干预下自己控制，也就是说是自主控制，而非人工控制。 机器人在运行过程中可以碰撞或接触墙壁，但是不能标记和破坏墙壁，如果碰到墙壁将会受到处罚。机器人不能在比赛场地中留下任何可以帮助它运行的标记。如果裁判认为机器人故意破坏了比赛场地（包括墙壁），机器人将被取消资格，当然这不包括运动中意外的标记或刮擦。 熄灭了蜡烛。 机器人在熄灭蜡烛前必须已经找到了它，而不是碰巧喷出CO 2 5.熄灭蜡烛 等,机器人不能运用任何破坏性的或危险的方法来熄灭蜡烛。它可以运用类似水、空气、CO 2 禁止使用任何危险的或可能破坏比赛场地的方法或物质。比如通过使燃放爆竹产生冲击来使蜡烛熄灭等，也不能通过碰倒蜡烛而使蜡烛熄灭。 蜡烛在燃着时不允许被撞倒。为了使蜡烛不因水或空气而轻易倒下，我们把它放在木质基座上。 机器人扑灭蜡烛的过程中的所造成的混乱（水、发酵粉、生奶油等）将在比赛间歇被裁判
消防安全基础知识培训 “火”与“消防” 火是人类赖以生存和发展的一种自然力。可以说，没有火的使用，就没有人类的进化和发展，也就没有今天的物质文明和精神文明。当然，火和其他物质一样也具有两重性，它给人类带来了文明和幸福，促进了人类物质文明的不断发展。但是火也给人类带来了巨大的灾难，火一旦失去了控制，超出有效的范围，就会烧掉人类经过辛勤劳动创造的物质财富，甚至夺去许多人的生命和健康，造成难以挽回和弥补的损失。 一、关于“火”及“燃烧” 燃烧的本质： 燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。 1、燃烧的本质：化学反应。 2、燃烧的特征：放热、发光和（或）发烟。 链锁反应理论认为：燃烧是一种游离基的链锁反应。 燃烧的条件： （一）燃烧的基本条件 1、可燃物 凡能在空气、氧或其它氧化剂中发生燃烧反应的物质，都称为可燃物。如气体、液体和固体可燃物。 2、助燃物（氧化剂） 凡是与可燃物相结合并能帮助、支持和导致着火或爆炸的物质，称为助燃物。如空气和氧气等； 3、着火源 凡是能引起可燃物着火或爆炸的热能源，统称为着火源（又称点火源）。如明火焰、火星、炽热体、电火花、化学反应热、生物热和光辐射等。
（二）燃烧的充分条件 1、一定浓度的可燃物； 2、一定比例的助燃物； 3、一定能量的着火源； 4、可燃物、助燃物和着火源之间的相互作用。 燃烧过程： （一）固体物质的燃烧 1、熔点和受热分解温度比较低的固体物质容易发生燃烧。 2、固体物质的颗粒越小，燃烧速度越快。 （二）液体物质的燃烧 液体的沸点越低，燃烧越容易，燃烧速度也越快。 （三）气体物质的燃烧 1、扩散燃烧：可燃气体与空气边混合边燃烧的现象。 2、爆炸燃烧：可燃气体与空气预先混合好，遇着火源发生爆炸的现象。燃烧类型： （一）闪燃 1、概念 在一定温度下，易燃、可燃液体表面上产生的蒸气与空气混合后，一遇着火源就会发生一闪即灭的燃烧，这种现象叫做闪燃。 2、闪点 易燃与可燃液体表面上能够发生闪燃的最低温度称为闪点。 闪点在消防上的应用 （1）根据闪点将燃烧性液体分为两类：闪点≤61℃为易燃液体；闪点＞61 ℃为可燃液体。 （2）闪点越低的液体其火灾危险性就越大。 液体的火灾危险性分类： 甲类：闪点＜28 ℃；
143 电子技术 1 系统整体方案设计 智能灭火机器人在声音或人工启动后 ，左右两侧的电机被驱动旋转，小车在前进的过程中，通过两侧夹角固定红外传感器，来调整两轮的转速，是车体达到前行方向，前行过程中实时监测是否有火源存在，若火焰传感器检测到有火源时，向火源靠拢，当与货源达到一定距离时，温度传感器接收到信号，在单片机处理下使风扇转动，直至火源被灭才停止旋转，然后继续寻找下一火源。系统总体设计框图如图1。 基于 STM32 的智能灭火机器人设计方案 杨 斌,刘思美 （山东科技大学 电气与自动化工程学院 自动化系,山东 青岛 266590） 摘 要: 本系统以stm32微控制器为核心控制单元，以安装在车体两侧红外传感器来循迹，通过声音传感器启动，使用火焰传感器来检测火焰，以温度传感器检测与火源的距离，并用风扇来灭火。车身主要以相隔30度的五个红外传感器来调整车身的角度，实现了对运动方向的控制，进而躲避障碍物，实现了在规定区域能自主搜索火源并实施灭火的功效。关键词：stm32；传感器；灭火机器人DOI:10.16640/https://www.doczj.com/doc/d11296110.html,ki.37-1222/t.2016.10.127 图1 系统总体设计框图 2 系统硬件设计 2.1 结构设计 在综合考虑工作受地面摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、电压变化等多个因素影响后，为了方便小车在前进过程中，能够直线前进，且没有左右较大的晃动，而且能够平稳转弯，我们采用圆形车体，两电机驱动，前后各安装一个万向轮。 车体主要由电路板，车底盘，风扇架，车轮等构成，为了更加节省车体空间，我们在设计电路板时，将稳压芯片，电机驱动，stm32芯片都焊接在一块板子上，使整个车体看起来更整洁更美观。在车体前方安装5个红外传感器，并且距中心红外各岔开30度，将两个传感器放在车盘后面，距中心岔开60度。这样能够使探测的范围更大，有利于对墙壁的探测。红外的距离大概8cm，经过检测，这样车体能够最快修正，更加平稳。电池放于车底盘下面，将车的重心降低，更有利于车体稳定。将风扇提高能够略高于火源，而温度传感器与火焰传感器一般与火源同等高度，风扇要有大概10度的向下倾角，这样就能保证最大范围的灭火。2.2 电源管理模块设计 电源管理模块包括稳压模块与驱动模块。由于单片机及所有的传感器系统供电采用的是5V 的电源，而车体要良好的运行电机的供电电压应该达到12V，所以在电源的处理上采用了稳压芯片，LM2596来稳5V，以供传感器使用，电机驱动模块使用直流12V，使用一款MC34063 升压芯片。由于传感器数量较多，尤其红外传感器所消耗的电流较大，这便是我们使用LM2596的原因。 电机驱动芯片我们采用的是 LR7843 ，电机驱动电路为一个由分立元件制作的直流电动机可逆双极型桥式驱动器，其功率元件由4片 N 沟道功率 MOS 管组成，额定工作电流可以轻易达到 100A 以上，大 大提高了电动机的工作转矩和转速。该驱动器主要由以下部分组成：功率 MOS 管栅极驱动电路、 IR2104驱动芯片、74HC08D 与门芯片等。2.3 传感器模块设计 红外传感器采用E18-D80NK，传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点。红外发射管发射出经过调制过的38KHZ 的红外光，当前方没有障碍物时，接收器收不到红外光，相反当前方有障碍物时，接受器可以收到红外光。根据此原理，机器人可以感知前方的路况从而决定是否前行。声音传感器是固定频率声控的，内部含有鉴频器，可以对固定频率音频信号识别；放大器对麦克风的声音进行100倍放大，并从接口插针输出，可以精密多圈电位器调节频率。这样我们就可以更加准确的控制小车，不至于在杂音下启动。温度传感器采用的是DS18B20 测温模块，其板载DS18B20芯片，同时留有3P 圆孔座，方便插拔DS18B20芯片，芯片引脚已经全部引出，内置上拉电阻，方便使用，价格便宜，能够精确检测与火源距离，使小车实现完全自动化。火焰传感器与风扇模块选材，满足需求即可，但其位置有较为严格要求，火焰传感器最好使用5路，分布原理与红外传感器分布原理相似，方便在检测火源后校正角度。风扇最好选用大功率空心杯等，能够保证足够的风力灭火，使用继电器控制其开关。 3 软件设计 程序的开发是在Keil 开发环境下进行的，包括源程序的编写、编译和链接，并最终生成可执行文件。软件设计部分包括系统初始化、 数据采集与处理、 电机控制、灭火等部分。 在小车接收到信号启动后，实时监测是否有火源存在，在红外传感器没有检测到物体时，小车则向两边斜向靠拢，以便贴近障碍物行驶。若检测到火源，根据火焰传感器来判别火源的方向，并逐渐向火源靠拢，靠近过程中及时修正车体方向，在距火源达到一定距离后，温度传感器接收到信号，通过单片机控制继电开通，促使风扇转动，直至检测不到火源时风扇停止。为防止火复燃，需小车在原地静定几秒钟，确定无火源时再离开，继续寻找下一火源。 4 结论 顺应于现代灭火技术的理念，基于stm32核心处理器，合理搭建小车机械结构，使用红外传感器避障，声音传感器启动，火焰传感器检测火源，温度传感器控制与火源距离，用风扇灭火，我们设计出一种运行稳定，价格低廉，可靠且可行的全自动智能灭火机器人。参考文献： [1] (美)麦库姆.小型智能机器人制作全攻略[M].（第4版）北京：人民邮电出版社,2013(06). [2]蔡自兴等编.机器人学基础[M].（第2版）北京：机械工业出版社，2015(03). [3]刘火良,杨森编.STM32库开发实战指南[M].北京:机械工业出版社,2013(06). 作者简介：杨斌（1993-），男，河南卢氏人，本科。