智能抢险装置的设计

王飞 夏百花

摘要：在严重事故、自然灾难的救援过程中，特别是救援人员无法进入的高危环境下，难免会遇到各种困难。为此基于危险性环境下的智能抢险装置的设计很有必要。该文所设计的智能抢险装置（抢险车）是基于危险情况下的复杂事故现场而研发。它能在危险环境中当不了解内部情况时代替救援人员进入现场进行勘察，使用自身携带的摄像模块与热红外人体探测模块所采集的数据第一时间传输给有关部门，同时可以进行一些简单救援任务。

关键词：高危环境;GPS;履带式;液压;机械臂

中图分类号：TP18

文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）04-0176-02.

1 研究背景

随着我国居民生活水平的不断提高，汽车早已成为百姓日常出行的必备品。汽车给人们带来便利的同时，也给人们带来了很多问题。交通事故的发生，交通堵塞的出现，这都会扰乱我们的生活。当交通事故或者紧急情况发生时，救援人员却因为堵车不能及时到达现场或者因为事故严重不能及时了解现场内部情况无法确定受害人具体状况，这个时候智能抢险小车就可以进人现场，及时传递现场信息，提供有利于救援信息。

在结合我们国家发生过的自然灾害，2008年的汶川特大地震和南方特大雪灾等自然灾害，都给当地人民的生命财产安全造成重大伤害。当这些自然灾害发生时因为救援工作无法及时展开导致的人员伤亡和损失无法估量。因此最大限度地降低自然灾害后因救援不及时而导致对人民生命财产安全造成的危害是迫在眉睫的。所以智能抢险装置的有关课题研究十分重要。

2 系统设计

2.1 智能抢险装置最小控制模块的设计

使用STC89C52芯片作为本智能抢险装置的主控芯片。STC89C52单片机是把控制指令等所必需的大部分内容都集成在一个有限的尺寸集成电路芯片，上的逻辑控制器[1]。通过片内的单一总线连接实现它们之间所有的联系，其基本结构为传统的CPU加上外围芯片的模式。因此要实现它对各路传感信号进行采集、处理、分析及对各部分整体调制仍然需要外围电路的协助来实现[2]。

2.2 智能抢险装置电机驱动模块的设计

如图1为电机驱动模块电路图，该设计的运动轮是履带式的，它可以在交通拥堵，救援人员无法快速到达的情况下，由救援人员操纵，赶赴现场。由于我们的装置（抢险车）具有体积不大，操纵灵活的優点，因此可以很快到达现场。它的前轮与

水平面呈45°角，具有很好的爬坡、跨越障碍物的能力，这样就避免了很大程度受环境的影响。

2.3 L298N原理图

在明确了电机驱动模块电路以后，进一步要确定如何操作该模块对电机的正反转和停止，L298N模式选择的控制方法如表1所示：

基于以上表格的控制方法，当要求小车向前行驶时候只需要通过将单片机引脚置一个高电平和一个低电平，当需要小车后退的时候只要将正转的高低电平交换，当需要小车停车则两个输入同时置低电平，由此实现了由L298N驱动救援车的

设计。

2.4 智能抢险装置GPS系统

本装置同时还加人了GPS外设模块，它的型号为M8N。与普通GPS相比，此型号的GPS模块具有高性能等特点，狭窄的都市天空下、密集的丛林环境等诸多地区此型号的该GPS都可以准确地定位到。本装置没有在其内部加人GPS而是采用了外设GPS模块的原因是这样可以使信号反馈数据更稳定，从而使定位更准确。

2.5 智能抢险装置红外人体检测模块

本装置探测仪使用的是热红外线生命探测仪如图2所示。热红外生命探测仪主要通过感知温度差异来判断不同的目标，因此在黑暗环境下也可同样工作，红外生命探测仪可以探测出伤员身体的热量，接收器将接收到的人体热辐射能量聚焦在红外传感器上后转变成电信号，处理后经监视器显示红外热像图，从而帮助救援人员确定伤员的位置，及时传送给救援人员。

2.6 智能抢险装置机械臂模块

三自由度的机械臂可以很好的完成救援工作。机械臂绝缘隔热，可以帮助救援人员完成高危险的清障工作。图3为智能抢险装置机械臂模块的流程图。

2.6 智能抢险装置液压灭火模块

该装置具有一个液压灭火装置，可以对火情进行初步的扑灭。它是由中间靠软管连接的两个针筒组成，其内部装满水，通过大扭矩舵机的扭动，产生液压，推动手柄按下喷头开关，释放水源灭火。

2.7 智能抢险装置云台及相机

该装置外加了云台模块。它是安装、固定摄像机的支撑设备。加入云台的原因在于安装固定摄像机，且安装之后能在外界控制下做水平和垂直转动，使摄像机有更大的摄取范围可以更好地观察目标，最终可以将救援人员看不到的现场内部情况及时传输出来，方便救援。

3 结论

本装置的应用对于在一些特殊地理位置发生的交通事故、救援活动紧急、救援环境恶劣、地震等特殊紧急事故有着极大的帮助。在面对以上紧急救援情况时，本装置在收到指示命令信号后，会根据GPS定位迅速到达现场，对现场情况有个全面的反馈。它有着更快了解、更少救援人手、更强的救援措施以及可以在危险环境下救援人员无法进人的恶劣环境工作的优点。利用其上安装的生命探测仪外设，对搜救的目标就行探测，对于接下来的营救行动有着很大的指导帮助。

参考文献：

[1]秦曾煌.直流稳压电源.电子技术[M].北京：高等教育出版社，2010：21.

[2]何希才.常用传感器应用电路的设计与实践[M].北京：科学出版社，2007：33-42.

[3]孙肖子，易运辉.电子设计指南[M].北京：高等教育出版社，2006：33-40.

[通联编辑：唐一东]