地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)研究

龍飛虎，董振鵬，甘子?xùn)|，董義兵

（尚良仲毅（沈陽）高新科技有限公司、遼寧省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院無人機(jī)研究所，遼寧 沈陽 110000）

地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)具有廣闊的市場前景。人工智能檢測裝置可以長時間工作，不存在疲憊的現(xiàn)象。該檢測裝置的工作效率高，即使在惡劣的環(huán)境下也不會影響其工作。且智能機(jī)器人的靈敏度更高，可以完成精密的工作任務(wù)。用智能機(jī)器人來檢測地下停車場也可以減少用人的成本。當(dāng)無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)檢測出盜竊后，該系統(tǒng)會自動發(fā)出聲響，開啟報警裝置并反饋給相關(guān)人員。如果無人停車場發(fā)生火災(zāi)，停車場里的車輛有很大的可能發(fā)生爆炸。這時如果工作人員在看守停車場，工作人員可能會有生命危險。使用無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)，可以及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)及時滅火，減少危險。因此采用智能機(jī)器人測控系統(tǒng)代替看守人員是很有必要的。該智能檢測裝置可以24h 工作，改善了人工檢測的弊端，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 感受外界環(huán)境裝置

1.1 氣敏傳感器

感受外界環(huán)境的變化需要使用傳感器?；馂?zāi)會引起外界濕度降低、溫度提高。燃燒過程中會產(chǎn)生嗆鼻的濃煙。濃煙、溫度、濕度是檢測火災(zāi)發(fā)生的重要指標(biāo)。半導(dǎo)體氣敏傳感器可以有效地檢測到白煙，靈敏度較高，常常被用于各種火災(zāi)報警裝置。半導(dǎo)體氣敏傳感器中含有陶瓷半導(dǎo)體。當(dāng)某些含氧氣體（如一氧化碳等）進(jìn)入半導(dǎo)體氣敏傳感器內(nèi)就會與半導(dǎo)體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，改變氣敏薄膜的導(dǎo)電性。氣敏傳感器可以將這些燃燒氣體的信息轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給下級裝置。下級裝置通過半導(dǎo)體氣敏傳感器傳遞來的電信號就可以了解到氣體的成分以及各成分的濃度。

1.2 濕度傳感器

濕度傳感器可用來檢測外界濕度的變化。人類的生活與濕度息息相關(guān)，濕度傳感器常被用于氣候、科學(xué)研究、環(huán)境保護(hù)等方面。如果地下商城停車場的濕度突然急劇下降，就極有可能發(fā)生了火災(zāi)。濕度傳感器分為電阻傳感器和電容傳感器。地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)中采用電容式濕度傳感器。電容式濕度傳感器中的濕敏電容中含有高分子薄膜電容，能夠有效感受外界濕度的變化。如果外界環(huán)境的濕度降低，濕敏電容的介電常數(shù)就會下降。反之，如果外界環(huán)境的濕度升高，濕敏電容的介電常數(shù)就會隨之增加。濕度傳感器中的材料很容易被外界腐蝕，因此，在地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)中也要注意對濕度傳感器的保護(hù)。

1.3 溫度傳感器

火災(zāi)發(fā)生時，環(huán)境的溫度會逐漸升高，超出地下停車場的平均溫度。在智能測控系統(tǒng)中安裝溫度傳感器就可以檢測外界溫度的變化。溫度傳感器中含有兩片膨脹系數(shù)差距較大的金屬，溫度不同，膨脹系數(shù)不同的金屬膨脹的程度不同。溫度越高，膨脹系數(shù)大的金屬膨脹程度就越大。溫度傳感器把金屬片膨脹的程度轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給下一級。使用過程中要注意對溫度傳感器的清潔，如果灰塵較多，就會產(chǎn)生檢測誤差。

1.4 人體紅外傳感器

人體紅外傳感器可以檢測出人發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。如果地下停車場有小偷進(jìn)入就會被人體紅外傳感器檢測出來。人體紅外傳感器可以感知客人到來或者發(fā)現(xiàn)盜賊后報警。壓電陶瓷類電介質(zhì)是制作人體紅外傳感器的材料之一。人體紅外傳感器感知人類的原理為壓電陶瓷類電介質(zhì)的溫度隨著紅外輻射的增多而升高，溫度升高促使電荷減少，這樣就把這些信息轉(zhuǎn)化成了電信號。將人體紅外傳感器安裝在地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)可以檢測盜賊的出現(xiàn)。

2 控制裝置

單片機(jī)是一個體積微小的計算機(jī)，單片機(jī)被用來控制智能機(jī)器人的測控系統(tǒng)。單片機(jī)包含運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等。單片機(jī)作為該系統(tǒng)的主要控制裝置。為了保證智能機(jī)器人測控系統(tǒng)能夠檢測出火災(zāi)、盜賊并且自動報警，需要設(shè)定相關(guān)的程序。單片機(jī)可以接收傳感器發(fā)出的信息，并對信息進(jìn)行處理計算。用高級計算機(jī)語言（C 語言）對智能系統(tǒng)的程序進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)接收到溫度、濕度、氣敏傳感器發(fā)出的信號后，立即啟動通訊報警裝置和澆水裝置。如果接收到人體紅外傳感器傳遞過來的信息，就會啟動通訊裝置通知相關(guān)人員。如果這些傳感器沒有特殊變化，則反饋給人一切正常的信號。除此之外，智能檢測裝置還需要按照預(yù)定的軌跡運行，需要保證檢測裝置能夠全方位多角度的檢查。使用PID 設(shè)定檢測裝置行駛的軌跡，可以令該裝置更加精確高效的巡視。通過設(shè)定程序來控制智能機(jī)器人的平移速度、旋轉(zhuǎn)速度、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及行駛的周期，如圖1 所示。

圖1 溫度傳感器與煙霧傳感器單片機(jī)控制系統(tǒng)

3 通信裝置

地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)中的通信裝置是該設(shè)備與相關(guān)人員聯(lián)系的紐帶。通信系統(tǒng)包括計算機(jī)控制部分、無線通訊部分、機(jī)器人模塊。無線通訊部分由頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型Schock Burst TM 模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器組成。在計算機(jī)和機(jī)器人上分別通過串口安裝無線通訊端。相關(guān)人員可以通過計算機(jī)上的串口RS232 調(diào)試軟件向智能機(jī)器人測控裝置下達(dá)命令，智能機(jī)器人接收命令后完成相應(yīng)的任務(wù)。智能機(jī)器人也可以通過相同的方式向計算機(jī)發(fā)送信號，通知相關(guān)人員火災(zāi)或盜竊事件的發(fā)生。

4 速度檢測裝置

如果地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人的速度過快，就會造成檢測結(jié)果的誤差。如果裝置速度過慢，工作效率會隨之降低。因此，要在智能機(jī)器人上裝有速度檢測裝置。速度檢測裝置檢測完速度后通過通信系統(tǒng)反饋給相關(guān)人員。給速度檢測裝置設(shè)定一個檢測時間，這里設(shè)置為一分鐘。速度檢測裝置會記錄一分鐘內(nèi)智能機(jī)器人車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，以此判斷智能機(jī)器人運動的速度。

5 總體結(jié)構(gòu)

地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)的總框架為帶有攝像頭的四輪小車。智能四輪小車的攝像頭360 度無死角的旋轉(zhuǎn)，可以巡視到許多監(jiān)控攝像頭觀察不到的地方。小車中安裝有氣敏傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、人體紅外檢測裝置、通訊裝置、單片機(jī)控制裝置。小車的前輪裝有速度檢測裝置。電動機(jī)與智能小車的后輪相連接，控制方向的裝置與小車前輪連接。智能小車通過各類傳感器進(jìn)行外界信息的采集，并將把外界的溫度、濕度、紅外線的變化信號轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送給單片機(jī)。單片機(jī)將這些信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和命令輸出，通過無線通訊裝置反應(yīng)給相關(guān)人員。如果沒有出現(xiàn)火災(zāi)或盜竊現(xiàn)象，智能小車令電動機(jī)和舵機(jī)正常運轉(zhuǎn)，執(zhí)行任務(wù)。并且再次進(jìn)行信息的采集，檢測速度和路徑，循環(huán)往復(fù)。智能小車按照設(shè)定的軌跡行駛，執(zhí)行檢測巡視工作。

6 結(jié)語

地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)可以取代巡視人員，保證人們的安全，帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。智能機(jī)器人可以長時間的工作，與人工相比，它的休息充電的時間較短，所以可以完成大量的工作。該人工智能系統(tǒng)可以精確的感受外界環(huán)境的變化，在發(fā)生火災(zāi)或盜竊時自動報警，將信息快速傳達(dá)給相關(guān)人員。在科技迅速發(fā)達(dá)的今天，我們的生活和工作越來越需要人工智能系統(tǒng)的幫助，利用智能機(jī)器人對地下停車場進(jìn)行測控，既提高了工作效率又減少了停車場不必要的損失。地下商城停車場無人值守智能機(jī)器人測控系統(tǒng)的設(shè)計為今后智能機(jī)器人幫助人類工作提供了新的思路。