智能消防车*

张　顺，侯晓霞

(德州学院 机电工程学院，山东 德州 253023)



智能消防车*

张顺，侯晓霞

(德州学院 机电工程学院，山东 德州 253023)

传统的消防车在面对复杂地形以及危险情况时并不能进入事故现场进行有效的灭火救援，所以针对这一缺点，本设计能有效的解决这一问题。该作品是利用STM32单片机进行控制具有实时监控，远程操控，适应复杂地形，安全可靠等特点。实现了智能救援，安全救援，为火灾现场提供了有效的救援。

传感器；单片机；智能；安全

制作背景：2015年8月12日23:30左右，位于天津滨海新区塘沽开发区的天津东疆保税港区瑞海国际物流有限公司所属危险品仓库发生爆炸。第一次爆炸发生在2015年8月12日23时34分6秒，近震震级ML约2.3级，相当于3吨TNT；第二次爆炸发生在30秒钟后，近震震级ML约2.9级，相当于21吨TNT。爆炸范围十分广，危害十分大，是一次惨痛的事故。在消防现场，天津消防总队全勤指挥部遂行出动，再次调集9个消防中队35辆消防车赶赴增援。天津消防总队已经先后调派143辆消防车，1 000余名消防官兵到场救援。但是事故现场十分危险，由于是化学爆炸，消防官兵不能进入现场进行救援，所以消防车就是尤为重要的消防工具，但是普通的消防车由于使用橡胶轮胎不易驶进事故现场，所以就显得十分困难。该消防车首先克服了橡胶轮胎不能进入事故现场的缺点，采用履带式底盘，能克服多种地形，而且不用担心轮胎被烧坏的危险。采用单片机进行智能控制，可以实现远程监控实时操作以及自动寻火并能有效的灭火，有效的保证人们和消防官兵的生命安全，以及社会的财产安全。

1　智能消防车的设计

基于单片机控制的智能消防车采用履带式底盘，传感器系统，摄像头识别系统，电机控制模块[2]，水泵喷水设计，wifi影像传输模块实现远程的遥控，对火灾事故现场进行监控以及实时灭火。

2基于单片机的智能系统设计

对于外界条件的改变，通过温度、火焰探头等传感器的实时检测，随着电子技术的高速发展，数字系统在电子产品中的比例越来越高，A/D、D/A转换器作为数字电路与模拟电路之间的桥梁，其意义也越来越重要,将模拟信号转化为数字信号，把信号传递给单片机，通过设定的程序，进行智能自动控制。

3　智能消防车具体工作方式

3.1履带

采用履带机械[1]的好处是可以适应更复杂的地形，若采用钢制的履带，可以实现阻燃、抗爆、抗静电、耐高温、耐酸碱等满足各种特殊要求。当外界地形复杂，普通的采用橡胶轮胎的消防车无法进入现场进行救援，耽误救援时机，所以履带底盘就可以避免这些问题，就能有效的进行灭火。

3.2火焰探头传感器模块

可以检测火焰或者波长在760 nm～1 100 nm范围内的光源，对火焰光谱特别灵敏，由各种燃烧生成物、中间物、高温气体、碳氢物质以及无机物质为主体的高温固体微粒构成的。火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布有所差异，但总体来说，其对应火焰温度的近红外波长域及紫外光域具有很大的辐射强度，根据这种特性可制成火焰传感器.可以实现自动寻火的功能，在无法进入消防员的事故现场时，可以采用该智能消防车上的火焰探头进行火焰的寻找，能更快地进行灭火。

3.3WIFI摄像头的远程传输

AP近程控制：AP无需WiFi，D9自己发出信号手机连上就可监控了，AP监控距离室内5 m～10 m，室外10 m～30 m。

P2P远程监控：P2P监控不限距离，AP连通后，远程监控只需两步，远程监控不限距离，有网通全球。

采用2.4G无线传输技术，无线信号强度更高，无线传输距离更远。架设灵活，不收地域限制。

此外，在无线wifi条件下利用自己制作的APP进行远程控制摄像头可实现上下左右360度旋转，拍摄无死角，且具有红外线夜间拍摄的功能。通过无线网连接，不管距离多远，可远程传输画面，实时监测，采集信息，信息采集量大，准确率高。

3.4供水系统

采用大型消防水泵进行供水，用直流供电，有自吸功能，在抽水前不用加引水。可以用开关直流稳压电源进行变压，也可以接车载电瓶，使用相当方便。对水泵来说，直流电是安全电压，相对于交流电水泵来说，使用上更安全。抽水泵有一个重要的功能：“自吸”，是指在每次抽水前，在不另外加引水的情况下，抽水泵就能自动将水吸上来，特别是一些有腐蚀性、或者不方便手工加引水的情况下，自吸功能非常方便，可进行强有力的灭火，对事故现场很有效的进行救灾。

3.5喷口设计装置

该水管喷头设计与WIFI摄像头模块相连接，通过WIFI摄像头采集到的画面传输到显示屏上，根据看到的画面，然后启动水泵模块，进行喷水灭火，同时灭火情况又可以通过摄像头传输到显示屏，进而进行有效的灭火。支撑水管的是一个可升降的螺旋杆，可以进行上升和下降，达到对远近不同，高低不同的火进行扑灭的效果。

3.6控制系统

采用STM32F103RCT6款单片机[4]，对火焰探头传感器，电机控制模块，WIFI摄像头模块，水泵继电器等外围器件进行控制，为实现高效率的工作提供了保障。该款单片机是通过C语言进行编程，通过J-LINK下载器将程序烧录到单片机内。

4　工作流程

1) 控制部分：通过单片机程序写入，由手机或电脑终端操作，将指令信号传给单片机上的接手模块，然后接收器将信号再传给单片机，单片机根据设定程序统一发指令给工作部分。

2) 工作部分：接收到单片机的指令后，通过WIFI控制器控制无线WIFI摄像头拍摄实际路况实现安全行进，遇到火焰，火焰探头将采集到的AD值传输到单片机，单片机根据采集数据与设定值进行对比，再发送其他指令。

5　技术关键

1) WIFI摄像头采集信息远程传输及单片机控制外部硬件工作；

2) 手机或计算机远距离控制消防车运动、转向，升降杆的升降，水泵喷水。

6　作品分析

1) 应用领域和技术原理、用途：采用履带底盘，可适应复杂的火灾现场地形，根据WIFI摄像头远程采集画面，同时还可以利用远程遥控履带消防车的移动，寻火，喷水等功能，实现各种地形的消防灭火，减少消防危险。

2) 技术性能指标：①用WIFI摄像头观测火灾现场情况，减少消防员进入现场的危险。②远程遥控消防车，实现寻火，灭火的功能。

3) 作品的创新点、先进性、可行性、实用性：①履带底盘解决了普通的消防车不能进入消防现场进行及时灭火的问题。②采用摄像头远程监控火灾现场情况，对灾情详细的了解。③远程控制能减少消防员进入火灾现场的危险。

7　结论

该智能消防车是针对于现在消防车面对一些复杂的地形时，无法对事故现场进行及时有效的救灾问题而提出来的能解决这些问题的作品，通过利用火焰探头传感器，WIFI摄像头模块，水泵，水泵升降螺旋杆，单片机等一些现代智能器件为基础，加上履带底盘能适应复杂地形的特点，将其组装在一起，构成智能消防车。能对像天津火灾事故现场类似的普通消防车无法救援的事故进行有效的救援，从而减少人民生命和财产安全，实现消防设备的智能化。

[1]王文斌.机械工程手册[M].北京:北京工业出版社,2004.

[2]侯亮，唐任仲，徐燕申.产品模块化设计理论、技术与应用研究进展[J].机械工程学报,2004,40(1):56-60.

[3]全国大学生电子设计竞赛组委会.第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北京：北京理工大学出版社,2006:94-99.

[4]谢自美.电子电路设计、实验、测试[M].第2版.武汉：华中科技大学出版社,2006.

Intelligent Fire Fighting Vehicle

Zhang Shun, Hou Xiaoxia

(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,DezhouUniversity,DezhouShandong253023,China)

Facing to the complex terrain and dangerous situation, the traditional fire engine cannot enter the accident site for effective fire fighting and rescue, so for this shortcoming, the design in the article can effectively solve this problem. This design uses STM32 MCU which with the characteristics of real-time monitoring, remote controlling, adapting to complex terrain as well as safe and reliable. It realizes the work of intelligent rescue, safety relief, and providing an effective rescue for the fire scene.

sensor; MCU; intelligence; security

2016-03-31

国家级大学生创新创业训练计划项目(201410448040)

张顺(1996- )，男，山东聊城人，本科生，研究方向为机械设计。

侯晓霞(1979- )，女，山东德州人，讲师，工学硕士，研究方向为材料选择与利用。

1674- 4578(2016)04- 0011- 02

TP23

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