基于無線傳感網(wǎng)絡設計的多功能巡邏車

李洪微 李沐堯 莊棋婷 劉霞

摘要： 本文介紹了一套具有智能化、網(wǎng)絡化、自動化的智能巡邏車演示系統(tǒng)。智能巡邏車在模擬執(zhí)勤過程中，一旦發(fā)現(xiàn)災情或人員傷情信息，運用無線傳感網(wǎng)絡進行調(diào)度，派出救助距離最近的相應應急車輛進行救援。實踐證明，具有一定的實用價值。

Abstract： This paper introduces a set of intelligent， networking， automation intelligent patrol system demonstration. Smart car on the simulation process， once found that disaster or personnel injury information， using wireless sensor network scheduling， recently sent rescue distance corresponding emergency vehicles. Practice has proved that has a certain practical value.

關(guān)鍵詞： 智能巡邏車；無線傳感網(wǎng)絡；單片機控制系統(tǒng)；循跡小車

Key words： intelligent patrol car；wireless sensor network；single-chip microcomputer control system；tracking vehicle

中圖分類號：TN915.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0157-02

0 引言

隨著社會的發(fā)展、科技的進步，工業(yè)的生產(chǎn)和管理進入了自動化、信息化和智能化時代，智能化已經(jīng)成為時代發(fā)展的需要。生活和工作中有許多難題可以應用智能化解決，比如工作現(xiàn)場環(huán)境惡劣、人力資源不足或者人工不能完成的任務如物料運輸和滅火救援等。自然災害和社會災害是十分普遍的，而現(xiàn)今能做的只是簡單的預防，在問題發(fā)生后能否快速地發(fā)現(xiàn)問題并及時地解決問題成為了我們目前階段的關(guān)注點。為了進一步提高高危環(huán)境下的救援效率，筆者將介紹一個基于無線傳感網(wǎng)絡設計的多功能車組，能通過小車循跡發(fā)現(xiàn)問題并啟動相關(guān)解決問題的方案，實現(xiàn)遠距離監(jiān)控并傳輸信息，達到大幅度提升救援效率、減少人與財務的損失、保障社會和諧的目的。

1 無線傳感網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀

無線傳感網(wǎng)絡是新一代的傳感網(wǎng)絡，具有非常廣泛的應用前景，其發(fā)展和應用將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域帶來深遠的影響。無線傳感網(wǎng)絡具有無需固定設備支撐的特點，可以快速部署同時易于組網(wǎng)、不受有線網(wǎng)絡的約束，使其適合應用于難以使用傳統(tǒng)有線通信機制的惡劣環(huán)境。比如一些危險的工業(yè)環(huán)境，工作人員可以通過它來實施實時、高效的安全監(jiān)測；同時無線傳感器可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的破壞。因此可以被應用于水資源、大氣等環(huán)境監(jiān)測；隨著無線網(wǎng)絡設備的廣泛使用，無線傳感網(wǎng)絡利用無線通信技術(shù)高效地進行異構(gòu)傳感網(wǎng)絡連接、數(shù)據(jù)處理和融合，可被廣泛地應用于城市交通、大型公共活動等社會信息化服務的各個領(lǐng)域。

2 設計思路

雖然現(xiàn)階段發(fā)展出了很多相關(guān)的智能小車系統(tǒng)，但是與多功能救援相關(guān)的系統(tǒng)還有待開發(fā)。通過大量的資料調(diào)查與分析，該系統(tǒng)設計是基于無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)設計的多功能小車。通過這一技術(shù)讓道路發(fā)生災難問題信息得以實時采集、反饋與處理。控制一個巡邏車發(fā)現(xiàn)問題并通過無線網(wǎng)絡技術(shù)根據(jù)相對應的問題傳達給相應的救援小車，來形成一對多的無線多功能救援小車系統(tǒng)。因為無線傳感網(wǎng)絡具有很多出色的特點與使用價值，同時由于災害時常發(fā)生，而人力資源有限的情況，為了改變這種現(xiàn)狀，本系統(tǒng)結(jié)合單片機技術(shù)、傳感器技術(shù)和無線傳輸技術(shù)設計開發(fā)了一個基于無線傳感網(wǎng)絡設計的多功能巡邏車演示系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)工作原理

3.1 硬件部分

該系統(tǒng)的控制核心采用51系列單片機進行數(shù)據(jù)處理及智能控制，51單片機的功能是對各類傳感器采集到的信息進行初步處理，并對整個硬件系統(tǒng)進行智能控制。nRF24L01模塊作為軟硬件間的“數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站”，實現(xiàn)了測量部分與監(jiān)控部分的無線連接。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)小車循跡，通過無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)送信息給救援小車，救援小車啟動相應電機、信號指示燈及揚聲器。

3.2 軟件部分

巡邏小車循跡，每通過一個路障節(jié)點，循跡傳感器、避障傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱蜔後岆娂t外探測傳感器將信號發(fā)給單片機，單片機再通過nRF24L01無線模塊將信息分別發(fā)送給道路維修工程小車、滅火小車、傷員救援小車，這些小車執(zhí)行單片機程序完成相關(guān)工作。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

4 系統(tǒng)試驗結(jié)果

為測試系統(tǒng)是否穩(wěn)定，本小組對該系統(tǒng)進行了三項實驗，分別為巡邏車發(fā)現(xiàn)火災調(diào)動滅火小車，巡邏車發(fā)現(xiàn)斷橋調(diào)用架橋小車，巡邏車發(fā)現(xiàn)傷員調(diào)用救援小車。測試時，每項實驗做了三次實驗，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

通過本次測驗，說明本系統(tǒng)能夠完成三項基本功能，出錯率較低。并且各部件工作正常，穩(wěn)定性較好。能夠完成預計的功能設計，說明本系統(tǒng)是穩(wěn)定、可行的。

5 系統(tǒng)應用價值

該系統(tǒng)著力于利用智能車和無線傳感網(wǎng)絡解決生活問題、災難現(xiàn)場的探測、援助問題、科技勘探問題。該智能車系統(tǒng)通過改良可用于城市中，如監(jiān)測到火焰、人員受傷、斷橋等的問題，能夠利用無線傳感網(wǎng)絡調(diào)動附近救援車并采取救援措施，具有十分重要的用途。還可用于災難現(xiàn)場的探測和協(xié)助救援，通過改良可實際用于災難環(huán)境下進行工作，并發(fā)出信號提示災難的發(fā)生，接到相對應信號的小車執(zhí)行救援任務。應用于科學勘探，可以很大程度上代替工作人員進行實地勘探，從而在節(jié)省人力資源，保障人身安全，提高工作效率等眾多方面大有裨益。隨著智能車和智能交通的發(fā)展，該智能巡邏系統(tǒng)具有很好的應用前景。

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