智能消防循迹小车控制系统设计开题报告
2022-12-12 11:46:20
1. 研究目的与意义
| 在对公共安全和社会发展危害最大的，且最常见、最普遍的各种灾害中，火灾毫无疑问是其中之一。无论是在农村还是在城市都会出现不同程度的火灾，尤其是在城市，随着中国城镇化速度的加快，火灾的类型和程度变得越来越严重。为了更好地解决这些问题，提高灭火工具的功能就成了不可回避的问题，而在灭火工具中能应对较大火灾非常有效工具无疑是消防车。消防车是人们用于灭火、辅助灭火或消防救援的机动消防装备,是按照不同施救对象和灭火战斗需要而设计制造的适于消防人员乘用、装备各类消防工具或灭火剂的专用车辆，已成为消防队的主要装备。随着科技的飞速发展，自动化和智能化技术越来越普及,各类高科技也广泛应用于智能车辆和机器人制造领域。智能消防小车的发展主要集中在自动化控制领域，该智能车辆是一个将计算机、通信、自动控制和人工智能等领域的技术集于一身，综合了许多学科领域的知识，而且涉及到今天许多前沿的科学知识。 中国对于智能消防救援机器的研究于1997年开始，而智能消防救援机器最早是由日本研究的，使用智能消防救援机器参与消防灭火活动，实际上是在消防车的基础上进行气体传感器、摄像机与自动喷射器的统一协调，通过这项技术的发展，智能消防救援机器受到了人们的广泛关注。各国在智能消防救援机器研究中进行了优化，中国在其基础功能上加入了互联网功能与远程诊断、探测、热眼检测等功能，并通过人工智能技术对自主避障功能、图像、声音采集功能等进行优化，使其具有较高的救援水平。 其他国家也十分重视智能车的研究和发展。美国开始组织实施智能车辆先导( intelligent vehicleinitiative, IVI)计划，欧洲提出公路安全行动计划( road safety actionprogram, RSAP)，日本提出超级智能车辆系统。更值得注意的是，智能消防车的发展较为迅速，美欧等发达国家正将智能消防车朝着节水化、轻型化、智能化、多用化方向发展，依照这个趋势可预见未来智能车辆系统会有一个持续稳定的研究和开发前景。 随着科技和交通系统的发展，世界各国都在将智能消防车作为重点研究方向，尤其在中国这个老龄化不断加剧的国家，为了人们在生活中更加方便，尽可能地减少火灾对人员的伤害，对智能消防车辆的各种安全要求会不断地提高。因此,作为对智能消防车辆的研究的基础，智能消防小车的研究会不断地得到重视，具有极大的开发潜力。在可预见的未来,人们对智能消防车辆的研究将是一个重要的研究方向，而且是未来人类发展的必不可少的一部分，其也将继续推动着人类的进步。 |
2. 研究内容与预期目标
本课题主要开发一个能自动循迹的智能消防小车控制系统。设计主要选择通用、价廉的51单片机为控制平台，通过细化设计要求，结合传感器技术和电机控制技术相关知识实现小车的各种功能。火焰识别模块，火焰识别主要采用红外传感器来感应识别火源。设计完成以由红外传感器来感知路线实现自动循迹功能，硬件模块结合软件设计组成多功能智能小车，共同实现小车的前进倒退、转向行驶、躲避障碍物，自动根据地面黑线寻迹导航，实现智能控制，达到设计目标。
研究内容一：轨迹采集方案
（1）使用ccd传感器来采集路面信息。使用ccd(电荷耦合元件)传感器，可以获取大量的图像信息，可以全面完整地掌握路径信息，可以进行较远距离的预测和识别图像复杂的路面，而且抗干扰能力强。但是对于本项目来说，使用ccd传感器也有其不足之处。首先使用ccd传感器需要进行大量的图像处理的工作，和进行大量数据的存储和计算。实现起来工作量较大，投资大，适用于精确分析的场合。（2）使用光电传感器来采集路面信息。拟采用红外对管来检测黑线轨迹，因黑色能较好地吸收红外线，而白色能反射红外线，检测红外接收管的信息就能较明显地区分黑色的运行轨迹了，采用左中右三对红外对管进行检测，分别安装在车头下面的左中右侧，检测路面情况。使用红外传感器最大的优点就是结构简明，实现方便，成本低廉，免去了繁复的图像处理工作，反应灵敏，响应时间短，便于近距离路面情况的检测。但红外传感器的缺点是，它所获取的信息是不完全的，只能对路面情况作简单的黑白判别，检测距离有限，而且容易受到诸多扰动的影响，抗干扰能力较差，背景光源，器件之间的差异，传感器高度位置的差异等都将对其造成干扰。经过综合考虑，本设计主要采集黑色线路，因而采用红外光电传感器作为信息采集元件。
3. 研究方法与步骤
研究方法
（1）文献研究法
阅读一些关于智能小车方面的文章，首先知道别人的小车是如何实现这些功能，他们在实验中遇到过那些困难是如何解决的。
4. 参考文献
[1]stc89c52开发指南 [2]stc89c52开发手册 [3]孟祥莲,孙平,高洪志.单片机原理及应用[m].人民邮电出版社:,201509.290. [4]warren gay. beginning stm32[m].apress, berkeley,ca:2018-01-01. [5]王乃祥.基于物联网的消防智能终端系统的设计与实现[d].合肥工业大学,2020. [6]王然升.自动循迹智能小车的研究与实现[d].青岛科技大学,2019. [7]仰竹兰.智能小车控制系统软硬件开发[d].厦门大学,2018.[8]袁延.基于stm32的消防小车的设计[d].宁夏大学,2019.
[9]楼然苗，李光飞．51系列单片机设计实例，北京航空航天大学出版社，2005.
5. 工作计划
3月1日——3月14日 收集课题相关资料，对课题进行详细的了解分析，查看大量文献，完成开题报告，填写毕业论文任务书。
3月15日——3月28日 大量收集论文资料，理清思路，与导师交流想法，根据导师建议完善论文思路。
3月29日——4月11日 编写开发程序，并正式开始论文工作，撰写中英文摘要，阐述论文写作背景。
