智能搶險(xiǎn)裝置的設(shè)計(jì)

王飛 夏百花

摘要：在嚴(yán)重事故、自然災(zāi)難的救援過程中，特別是救援人員無法進(jìn)入的高危環(huán)境下，難免會(huì)遇到各種困難。為此基于危險(xiǎn)性環(huán)境下的智能搶險(xiǎn)裝置的設(shè)計(jì)很有必要。該文所設(shè)計(jì)的智能搶險(xiǎn)裝置（搶險(xiǎn)車）是基于危險(xiǎn)情況下的復(fù)雜事故現(xiàn)場(chǎng)而研發(fā)。它能在危險(xiǎn)環(huán)境中當(dāng)不了解內(nèi)部情況時(shí)代替救援人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，使用自身攜帶的攝像模塊與熱紅外人體探測(cè)模塊所采集的數(shù)據(jù)第一時(shí)間傳輸給有關(guān)部門，同時(shí)可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單救援任務(wù)。

關(guān)鍵詞：高危環(huán)境;GPS;履帶式;液壓;機(jī)械臂

中圖分類號(hào)：TP18

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）04-0176-02.

1 研究背景

隨著我國(guó)居民生活水平的不斷提高，汽車早已成為百姓日常出行的必備品。汽車給人們帶來便利的同時(shí)，也給人們帶來了很多問題。交通事故的發(fā)生，交通堵塞的出現(xiàn)，這都會(huì)擾亂我們的生活。當(dāng)交通事故或者緊急情況發(fā)生時(shí)，救援人員卻因?yàn)槎萝嚥荒芗皶r(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)或者因?yàn)槭鹿蕠?yán)重不能及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部情況無法確定受害人具體狀況，這個(gè)時(shí)候智能搶險(xiǎn)小車就可以進(jìn)人現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)傳遞現(xiàn)場(chǎng)信息，提供有利于救援信息。

在結(jié)合我們國(guó)家發(fā)生過的自然災(zāi)害，2008年的汶川特大地震和南方特大雪災(zāi)等自然災(zāi)害，都給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全造成重大傷害。當(dāng)這些自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)因?yàn)榫仍ぷ鳠o法及時(shí)展開導(dǎo)致的人員傷亡和損失無法估量。因此最大限度地降低自然災(zāi)害后因救援不及時(shí)而導(dǎo)致對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成的危害是迫在眉睫的。所以智能搶險(xiǎn)裝置的有關(guān)課題研究十分重要。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 智能搶險(xiǎn)裝置最小控制模塊的設(shè)計(jì)

使用STC89C52芯片作為本智能搶險(xiǎn)裝置的主控芯片。STC89C52單片機(jī)是把控制指令等所必需的大部分內(nèi)容都集成在一個(gè)有限的尺寸集成電路芯片，上的邏輯控制器[1]。通過片內(nèi)的單一總線連接實(shí)現(xiàn)它們之間所有的聯(lián)系，其基本結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)的CPU加上外圍芯片的模式。因此要實(shí)現(xiàn)它對(duì)各路傳感信號(hào)進(jìn)行采集、處理、分析及對(duì)各部分整體調(diào)制仍然需要外圍電路的協(xié)助來實(shí)現(xiàn)[2]。

2.2 智能搶險(xiǎn)裝置電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)

如圖1為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路圖，該設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)輪是履帶式的，它可以在交通擁堵，救援人員無法快速到達(dá)的情況下，由救援人員操縱，趕赴現(xiàn)場(chǎng)。由于我們的裝置（搶險(xiǎn)車）具有體積不大，操縱靈活的優(yōu)點(diǎn)，因此可以很快到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。它的前輪與

水平面呈45°角，具有很好的爬坡、跨越障礙物的能力，這樣就避免了很大程度受環(huán)境的影響。

2.3 L298N原理圖

在明確了電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路以后，進(jìn)一步要確定如何操作該模塊對(duì)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和停止，L298N模式選擇的控制方法如表1所示：

基于以上表格的控制方法，當(dāng)要求小車向前行駛時(shí)候只需要通過將單片機(jī)引腳置一個(gè)高電平和一個(gè)低電平，當(dāng)需要小車后退的時(shí)候只要將正轉(zhuǎn)的高低電平交換，當(dāng)需要小車停車則兩個(gè)輸入同時(shí)置低電平，由此實(shí)現(xiàn)了由L298N驅(qū)動(dòng)救援車的

設(shè)計(jì)。

2.4 智能搶險(xiǎn)裝置GPS系統(tǒng)

本裝置同時(shí)還加人了GPS外設(shè)模塊，它的型號(hào)為M8N。與普通GPS相比，此型號(hào)的GPS模塊具有高性能等特點(diǎn)，狹窄的都市天空下、密集的叢林環(huán)境等諸多地區(qū)此型號(hào)的該GPS都可以準(zhǔn)確地定位到。本裝置沒有在其內(nèi)部加人GPS而是采用了外設(shè)GPS模塊的原因是這樣可以使信號(hào)反饋數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，從而使定位更準(zhǔn)確。

2.5 智能搶險(xiǎn)裝置紅外人體檢測(cè)模塊

本裝置探測(cè)儀使用的是熱紅外線生命探測(cè)儀如圖2所示。熱紅外生命探測(cè)儀主要通過感知溫度差異來判斷不同的目標(biāo)，因此在黑暗環(huán)境下也可同樣工作，紅外生命探測(cè)儀可以探測(cè)出傷員身體的熱量，接收器將接收到的人體熱輻射能量聚焦在紅外傳感器上后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，處理后經(jīng)監(jiān)視器顯示紅外熱像圖，從而幫助救援人員確定傷員的位置，及時(shí)傳送給救援人員。

2.6 智能搶險(xiǎn)裝置機(jī)械臂模塊

三自由度的機(jī)械臂可以很好的完成救援工作。機(jī)械臂絕緣隔熱，可以幫助救援人員完成高危險(xiǎn)的清障工作。圖3為智能搶險(xiǎn)裝置機(jī)械臂模塊的流程圖。

2.6 智能搶險(xiǎn)裝置液壓滅火模塊

該裝置具有一個(gè)液壓滅火裝置，可以對(duì)火情進(jìn)行初步的撲滅。它是由中間靠軟管連接的兩個(gè)針筒組成，其內(nèi)部裝滿水，通過大扭矩舵機(jī)的扭動(dòng)，產(chǎn)生液壓，推動(dòng)手柄按下噴頭開關(guān)，釋放水源滅火。

2.7 智能搶險(xiǎn)裝置云臺(tái)及相機(jī)

該裝置外加了云臺(tái)模塊。它是安裝、固定攝像機(jī)的支撐設(shè)備。加入云臺(tái)的原因在于安裝固定攝像機(jī)，且安裝之后能在外界控制下做水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，使攝像機(jī)有更大的攝取范圍可以更好地觀察目標(biāo)，最終可以將救援人員看不到的現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部情況及時(shí)傳輸出來，方便救援。

3 結(jié)論

本裝置的應(yīng)用對(duì)于在一些特殊地理位置發(fā)生的交通事故、救援活動(dòng)緊急、救援環(huán)境惡劣、地震等特殊緊急事故有著極大的幫助。在面對(duì)以上緊急救援情況時(shí)，本裝置在收到指示命令信號(hào)后，會(huì)根據(jù)GPS定位迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況有個(gè)全面的反饋。它有著更快了解、更少救援人手、更強(qiáng)的救援措施以及可以在危險(xiǎn)環(huán)境下救援人員無法進(jìn)人的惡劣環(huán)境工作的優(yōu)點(diǎn)。利用其上安裝的生命探測(cè)儀外設(shè)，對(duì)搜救的目標(biāo)就行探測(cè)，對(duì)于接下來的營(yíng)救行動(dòng)有著很大的指導(dǎo)幫助。

參考文獻(xiàn)：

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[通聯(lián)編輯：唐一東]