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本系統(tǒng)以 K60 單片機(jī)為控制核心的面向發(fā)生火災(zāi)高風(fēng)險的危險環(huán)境中能自動探測智能火災(zāi)檢測及人員搜尋的智能小車。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量的高層、地下建筑與大型的石化等發(fā)生火災(zāi)高風(fēng)險的企業(yè)不斷涌現(xiàn)。由于這些建筑的特殊性，發(fā)生火災(zāi)時不能快速高效的滅火。然而火災(zāi)的發(fā)生是非常普遍的在消防員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場之前，利用自帶的OpenMV進(jìn)行計算機(jī)視覺處理，實現(xiàn)記錄火勢蔓延位置，搜尋火源以及尋找幸存者的功能，并通WiFi通信，傳達(dá)信息便于使用更有效的消防方式進(jìn)行滅火。小車對毒氣檢測和結(jié)合天氣、地形對風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行預(yù)測的功能，為消防員做足救援前的準(zhǔn)備提供充足的信息。此外，為了保障火災(zāi)探測車自身的耐用性，小車?yán)霉怆妼埽瑢崿F(xiàn)自動避障的功能，同時通過溫度檢測，自主決定是否超過本身耐受度，是否繼續(xù)前進(jìn)。由于安全性、程控性、智能性，本系統(tǒng)具有良好的市場前景和應(yīng)用價值。

(1)小車的硬件組成和功能設(shè)計與實現(xiàn)

以溫度傳感器、煙霧傳感器、OpenMV，風(fēng)速風(fēng)向傳感模塊為信號的輸入，顯示屏為信號的輸出，大功率的WIFI模塊建立WIFI連接，將攝像頭中的圖像識別數(shù)據(jù)，和煙霧、溫度等數(shù)據(jù)傳送給控制中心的中繼端，WiFi模塊將地面中繼端傳過來的信號傳送給小車的芯片，用來控制小車的運(yùn)動狀態(tài)。

(2)OpenMV Cam 模塊

    此模塊是基于STM32的機(jī)器人視覺攝像機(jī)，可以在Python3中進(jìn)行編程，并附有大量的圖像處理功能，如面部檢測和跟蹤，關(guān)鍵點描述符，彩色斑點跟蹤，QR和條形碼支持，AprilTags，GIF和MJPEG記錄等等。OpenMV攝像機(jī)板內(nèi)置RGB和紅外LED，用于編程和視頻流的USB FS，uSD插座和I / O頭，可以分解PWM，UART，SPI和I2C。此外，OpenMV還支持使用諸如WiFi，BLE，Thermal（FIR）和LCD屏蔽等I / O頭的擴(kuò)展模塊（屏蔽）。OpenMV配備了專門用于支持OpenMV攝像機(jī)的跨平臺IDE（基于QT創(chuàng)建者）。IDE允許查看幀緩沖區(qū)，訪問傳感器控制，上傳腳本并通過串行通過USB（或WiFi / BLE）在相機(jī)上運(yùn)行它們。

(2)小車的軟硬件調(diào)試

地形測試：使小車在人為設(shè)定的不同的地形下運(yùn)動，不斷地調(diào)試，盡可能多的錄入阻礙信息，使小車能夠適應(yīng)復(fù)雜地形；

火源檢測：對不同情況下的實驗火源進(jìn)行探測、分析，使小車更為靈敏的探測火災(zāi)起勢，做出相關(guān)反應(yīng)；

風(fēng)向測試：是小車在不同天氣下，對風(fēng)向和風(fēng)速進(jìn)行探測，結(jié)合天氣對風(fēng)向風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測，讓小車能夠在不同環(huán)境條件下保證功能的正常實現(xiàn)；

救援測試：對不同性別、年齡的人群在不同天氣、光線和風(fēng)速情況下，對人進(jìn)行提問測量和識別，豐富小車對人數(shù)據(jù)，增強(qiáng)小車的記憶，使其識別更為靈敏、準(zhǔn)確。

(3)WIFI通信傳輸協(xié)議

采用2.4G頻段，實現(xiàn)基站與終端的點對點無線通訊，鏈路層采用以太網(wǎng)協(xié)議為核心，以實現(xiàn)信息傳輸?shù)膶ぶ泛托ｒ灐？梢詫崿F(xiàn)通訊距離從幾十米到兩、三百米的多設(shè)備無線組網(wǎng)。

WiFi是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的補(bǔ)充，可看作是3G的一種補(bǔ)充，無線接入技術(shù)則主要包括IEEE的802.11、802.15、802.16和802.20標(biāo)準(zhǔn)，分別指WLAN、無線個域網(wǎng)WPAN：藍(lán)牙與uwb、無線城域網(wǎng)WMAN：WIMAX和寬帶移動接入WBMA等。一般地說WPAN提供超近距離的無線高數(shù)據(jù)傳輸速率連接;WMAN提供城域覆蓋和高數(shù)據(jù)傳輸速率;WBMA提供廣覆蓋、高移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率;WiFi則可以提供熱點覆蓋、低移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率。

 通過大量的相關(guān)技術(shù)對比調(diào)研，本項目有如下的技術(shù)創(chuàng)新點：

(1)基于K60芯片的智能車性能相對于基于其他平臺的智能車性能更好。

(2)與傳統(tǒng)火災(zāi)檢測系統(tǒng)不同，智能火災(zāi)探測小車，可以進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場，靈活的輔助消防員找到火源。利用人臉識別功能，可以在火災(zāi)現(xiàn)場找到受災(zāi)人員。減輕消防員的負(fù)擔(dān)以及降低受傷的風(fēng)險。

(3)通過無線通信可快速定位火源及人員，與傳統(tǒng)手段相比，更加快更準(zhǔn)確。

(4)采用新型圖像識別模塊，是小車探測火災(zāi)更加準(zhǔn)確迅速。

(5)小車通過探測周圍環(huán)境信息，可確保自身正常穩(wěn)定的工作，具有自我保護(hù)的能力。

?  在復(fù)雜的火災(zāi)環(huán)境下，本火災(zāi)檢測及人員檢測小車可利用各傳感器的輸送回的信號可以預(yù)測火災(zāi)的發(fā)生，在火勢萌芽狀態(tài)就可以將其滅掉源頭，例如小車測量出煙霧和溫度等均有即將起火，便可以報警，第一時間將其源頭消滅；同時可以測量風(fēng)向、分析地形并作出預(yù)測，預(yù)測出的突變的風(fēng)向，使救援人員及時轉(zhuǎn)移，減少傷亡、損失。

火災(zāi)檢測及人員檢測小車原型系統(tǒng)如圖所示，上位機(jī)操作界面如圖所示。