基于AGV 工厂环境污染监测系统设计

2020-04-02冯玉松黄旭阳徐佳璇

科学技术创新 2020年4期

冯玉松黄旭阳徐佳璇汪源

（三亚学院理工学院，海南三亚572022）

1 概述

工厂作为工业生产的核心力量，也是我国发展的核心动力之一。工厂安全问题，是在保证了厂内人员生命安全的同时，保证正常的生产力的重要前提条件，工厂环境监测为工厂安全提供了有力的依据和实时的数据保障。

工厂环境污染监测系统，是针对于这些有安全隐患或是较差工作环境车间的一个监测和警报的智能解决方案，在不同的工厂环境中，此系统可以监测到车间温度、车间湿度、车间光照强度、天然气浓度、烟雾浓度、氢气浓度、一氧化碳浓度、酒精浓度、空气质量、可燃气体浓度、液化气浓度、火焰传感器，在环境出现异常的时候进行自主的报警提示。在主电路版的设计上，采用了插槽的设计，能够降低设备维护和更换的难度，方便使用者根据需要更换对应的部分，使得整个系统拥有较长的使用寿命，是一款专为工厂车间工人的健康以及车间安全生产的产品。

2 基于AGV 工厂环境污染监测系统设计

本系统主要通过传感器技术、数字电子技术和AGV 技术来设计，系统主要包括AGV 循迹移动平台、常规环境监测系统、特殊环境监测系统、数据显示系统和报警系统。在系统上使用了可插拔的设计，便于快速的系统维修和传感器更换（图1）。

2.1 AGV 循迹移动平台

图1 系统结构框图

AGV 循迹移动平台让环境污染检测系统能够到达工厂任何位置，并能够在自主循迹过程中主动避让其他移动平台和移动人员，达到监测全车间的效果。该系统采用LM298N 模块、RCWL-1601 模块、红外循迹模块、4 个直流电机以及12v 主电源。基于AT89C52 单片机系统进行设计，通过运用红外循迹得知地面黑色AGV 引导线的方向和移动平台于引导线的相对位置关系，通过不同的反馈信号来控制LM298N 对4 个不同位置的直流电机进行分别的调速，控制移动平台能够根据地面引导线的上方稳定的移动，不发生偏移。在RCWL-1601 检测到前方有其他的平台和人员距离过近的情况（距离小于10cm）时，移动平台自动停止前进等待，直至前方没有其他的障碍的时候他会自动恢复移动。

2.2 常规环境参数监测系统

常规检测系统设计是为了监测车间环境的基本参数，使用者可以在显示系统上看到当前车间环境的温度、湿度、光照强度和噪音声音的数值，并可以根据不同车间的工作环境要求设定不同的报警阀值，当某项监测指标超过报警阀值则会触发报警。该系统采用DHT12 模块、BH1750 模块、噪音监测模块。基于AT89C52 单片机系统进行设计，使用I2C 总线连接DHT12、BH1750 两种传感器，分别使用B8H、46H 三个器件地址访问两个传感器，按照顺序分别读取不同的传感器数值，并在显示系统上进行显示，误差均稳定在±3%以内。四项常规监测数据根据车间环境要求设定不同的报警阈值，超过阈值时就会触发报警系统报警，当环境恢复标准时系统停止报警，确保车间正常的工作环境，保证车间的生产质量。

2.3 特殊环境参数监测系统

特殊监测系统设计是为了监测车间环境在生产过程中产生的非常规的空气内容物，使用者可以在显示系统上看到当前车间环境的天然气浓度、烟雾浓度、氢气浓度、一氧化碳浓度、酒精浓度、空气质量、可燃气体浓度、液化气浓度的数值和火焰监测，并可以根据气体的种类的工作环境要求设定不同的报警阀值，当某项监测指标超过报警阀值则会触发报警。该系统采用MQ-2 到MQ-9 等8 个模块、MQ-135 模块和火焰传感器。基于AT89C52 单片机系统以及PCF85914 芯片进行设计，将8 个MQ系列传感器分为两组分别连接在两个PCF8591 芯片上进行A/D转换，单片机使用I2C 总线连两个PCF8591 芯片，分别使用90H和92H 两个器件地址进行访问，按照顺序分别读取不同的传感器数值，并在显示系统上有对应的数字显示，MQ 传感器误差均稳定在±0.1V 以内。八项非常规监测数据根据气体种类要求设定不同的报警阈值，当超过所设定的200ppm 对应阈值的时候就会触发报警系统报警，当环境恢复或达到标准时系统会停止报警。火焰传感器在有明火的情况下会像单片机发送异常信号，并通过报警模块进行报警。实现在车间环境出现异常的时候能够第一时间报警，警示车间工人疏散、管理人员切断生产设备电源并进行紧急处理，保证车间工人和车间生产设备的安全。

2.4 数据显示系统

数据显示系统地设计让使用者能够随时的查看车间各项环境检测数据。该系统采用LCD12864 模块，基于AT89C51 单片机进行设计，在LCD12864 传输方式上采用了其串行传输的方式，只选用SCLK、SID、CS、PSB、RST 五个引脚进行控制，减少了单片机引脚的使用数量。再出现数据异常的时候，显示系统会停留在异常数据的显示界面上，能够以让使用者直观的知道异常数据的参数。

2.5 报警系统

报警系统设计是为了在数据出现异常的情况时进行报警，并设定了不同等级以及不同异常数据的报警音，方便使用者根据不同的报警声音分辨环境异常内容，并进行相对应的紧急处理，提高系统的实用性。

3 结论

AGV 系统和整体实物图如图2 和图3 所示，该系统为工厂车间提供了更好的车间内环境监测解决方案，该系统不仅能够依托于AGV 移动平台动态的检测车间，也可以在发生异常时第一时间发出警报提醒车间内人员。电路板插槽的设计使系统在维护时更为方便地更换需要的设备，更好的保证车间内工人的生命安全和正常生产活动。