基于单片机的智能消防灭火车模型的应用研究

唐琳

（赤峰学院 计算机与信息工程学院， 内蒙古 赤峰 024000）

基于单片机的智能消防灭火车模型的应用研究

唐琳

（赤峰学院 计算机与信息工程学院， 内蒙古 赤峰 024000）

本文针对基于单片机控制的智能消防灭火车模型的设计应用进行研究，首先介绍了研发的应用价值，在分析国内外同领域的研究应用现状的基础上进行优缺点比较，介绍了文中将要设计实现的智能消防灭火车模型的主要特点，最后对智能车的主要原理作以介绍.

智能消防灭火车；单片机；模型

1 智能灭火车在消防工作中的应用价值

随着市场经济的持续发展，安全生产、民生安全等问题的呼声越来越高，其重要性愈发突出，在迅猛发展的经济生产生活中，火灾事故发生的概率也相应提高.传统的消防灭火依靠消防员配套一些消防设施来完成，在灭火时消防员也总是冲到事故第一线，从而面对诸如高温、黑暗、有毒和浓烟等高危环境，往往会危及消防员的生命安全.为了更好地解决前述难题，消防用智能灭火车应运而生.

当某地发生火灾时，智能灭火车能迅速做出反应，前去灭火.传统的火灾探测器中感温探测器，感烟探测器，感火焰探测器其原理是基于火灾中温度变化或者利用火灾烟雾、火焰的电学、光学等物理特性来进行火灾识别.这种识别模式很难可靠地发现早期火灾.本文设计的模型是由感应火焰的红外线感应器寻找火源且该小车具有自动避障与寻迹功能且彼此间能够相互通信，大大增加了灭火的实际工作效率，在火焰小的时候能够及时灭火，减少财产损失.模型具有较强的环境适应能力，能够在不同的状况下完成它所需要完成的任务.它是一款采用单片机智能控制的结构独特的灭火系统，其采用传感器来实现避障，寻找火源.因此说，我们的智能灭火车就是从生活中产出，并且应用于生活的工具，其具有很强的科学知识与实际应用价值.

智能灭火车属于特种车辆范畴，智能灭火车在一些发达地区已经作为特种消防设备投入使用，自身携带各种感测模块，极具智能化，用以配合人力完成很多高危作业，甚至可以替代消防队员接近火灾现场实施有效的灭火救援作业，智能消防灭火车的高科技设备在消防领域的应用将大大提高扑灭恶性火灾的能力，同时可有效减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡.

2 国内外同类产品研发现状

国外以美苏为首，较早开始了对智能消防灭火车的应用研究，英、日、法、德等国家紧随其后，对该类技术进行研究.目前已投入使用的智能消防灭火车根据不同的发展阶段具备不同的功能，国外对智能消防车的研究大致分为三个阶段，也可说是划分为三代产品，第一代主要是通过程序控制消防车的实际作业，第二代消防车则具有了一定的感觉功能，第三代则被称为智能化消防车.

发达国家对智能消防车的研发目前正处于第二代产品以及第三代低端产品层次，相较第一代智能消防车来说，第二代消防车则具有很多不同的功能，在功能上更加实用，现阶段研发的第三代车尚属低级智能，高级智能消防车作为高新技术被很多国家和地区列为国家技术发展规划，用作保证经济快速发展的一个重要手段.目前市场上投入使用规模最大的国家就是日本，早在上世纪 80年代初期，日本就研制了至少五种型号的智能消防车，分别在东京、大阪、高石、太田、蒲田等消防部门投入使用.日本研发的消防车一类作为灭火用途，动力主要依赖内燃机或电动机，采用轮式或履带式，有较好的爬坡跨障能力，同时装有较大喷射流量的消防水枪，能作俯仰和左右回转，装有气体检测仪器和电视监视设备，能通过电缆或无线控制，控制距离最大为100m.日本研发的另一类消防车主要作侦察、抢险用，主要在各种感觉设备的基础上加装机械手，可遥控处理危险物品.除了日本之外，美国也已研制出能采集外界信息从而主动控制的救灾用智能消防车，此类消防车装有破拆工具和消防水枪，能一边破拆，一边喷射灭火.除美、日两国外，其他发达国家也均研发了不同功能的第三代智能消防车，但由于成本一直居高不下的原因，造成普及应用较为困难的尴尬局面，这也是未来智能消防车所要解决的首要问题，即如何尽最大可能降低生产成本，从而大规模在消防部门配备使用，同时降低维护难度，是目前面临的主要困难.

我国自上世纪 90年代开始着手研制智能消防灭火车，目前已有 30多家高校和科研机构从事智能灭火车的技术研发，尤其是近几年，智能消防车的研制得到了国家有关部门的大力支持.1995年由上海市科学技术委员会批准公安部上海消防科学研究所着手研制的我国第一台消防智能车——自行式消防炮诞生，标志着我国对于智能消防车的研制也进入了战略发展阶段，填补了我国在消防机智能车领域的空白.我国研发的第一代多功能智能消防车已通过验收并顺利进入产业化阶段，第一代智能消防车拥有完整的消防智能控制系统，该系统由智能车体、控制系统和供电系统组成，动力来自外部供电系统，在高压喷水的基础上配置了冷凝剂，可完成车体控制、灾情侦检、灭火、冷却、稀释等工作.此后我国的智能消防车研发在第一代车的基础上不断推陈出新，在很多一线城市均投入了使用，但是和国外一样，仍然存在着高成本、维护难的问题.

3 同类产品优缺点比较

3.1 优点

⑴可有效减少或避免生命损伤.

⑵可在日常保养、维修的基础上重复使用.

⑶融合现代计算机技术、嵌入式技术、人工智能、神经网络、自动控制、电力电子、模糊控制和机械工业等高端学科，充分彰显了技术的领先性和高新性.

3.2 缺点

⑴对维护人员有一定的技术要求，维护保养复杂.

⑵因高新技术特点导致成本高昂.

4 基于单片机的智能灭火车模型特点

⑴充分发挥嵌入式系统在网络通信方面的优良特性，灭火车与电脑结合，实现突发情况的监控.

⑵可自动寻路，搭配最短路径的模糊控制算法.

⑶火焰红外探测传感器的应用，保证了对于突发情况的详细记录、观察，有利于发现问题，从而解决.

⑷在灭火车的平台上加载嵌入式系统，以实现人工智能.对于长期以来智能小车不可监控的问题是一大突破.

⑸本项目模型的进一步研发及应用，对于教学楼、写字楼、实验室、银行等机构的防火安全是一大突破.此灭火车的针对性很强，专门就指解决楼层的防火.对于火灾每年引起上百亿的资产损失，将是一个很好的决策.

5 智能灭火车模型的原理简介

智能灭火车模型是以 STCB89C52单片机为控制核心，加以直流电机、红外线火焰传感器、光电对管、光电传感器、声波测距传感器和电源电路以及其他电路构成.由 STCB89C52单片机通过红外线火焰传感器寻找火源位置并且通过 I/O口控制小车的前进后退以及转向.直流电动机带动灭火风扇转动进行灭火.寻迹模块主要对小车导航前进；电源模块用来给单片机和电机以及风扇驱动供电；电机驱动模块用来驱动两个 L9110直流电机实现小车的前进后退以及转向等功能；风扇驱动模块用一路继电器控制控制风扇吹风，实现小车的灭火功能；超声测距模块接口以超声波反射方式测量小车与障碍物以及小车与小车之间的距离；光敏传感器用于监测火源的距离.

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