CN107042006B - 一种应用于仓库的智能灭火小车及灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于仓库的智能灭火小车及灭火方法，本发明通过无线网络与配套的烟雾、火焰传感器相连，从而快速定位起火点；光电管阵列和超声波传感器让灭火小车快速直接到达目的地并避开障碍物；直线滑台和二维转向以使灭火器喷嘴的方向任意调整；灭火器根据使用场所需要更换不同的类型。本发明可以自动循迹、避障、火情传送、定位火源并灭火。

Description

一种应用于仓库的智能灭火小车及灭火方法

技术领域

本发明设计一种自动智能灭火小车，应用于仓库、图书馆等场所，具体涉及一种自动循迹、避障、定位火源并灭火、火情传送的灭火小车。

背景技术

随着物流业的发展，仓储仓库的面积也在与日俱增，每年仓库火灾的数量也在增加。由于仓库面积大、存放货物密集，一旦发生火灾将发生重大的生命财产损失。而传统的喷淋系统，最低需要68度(红色玻璃球喷淋头)才能启动，此时火焰已经比较明显，难以控制，而且大范围的喷淋也会造成二次损失，损坏仓库内的货物。对于不能用于水灭火的情况(如化学品仓库)，喷淋系统不适用，一般采用气体喷淋系统。而气体喷淋系统存在着人员危害性(二氧化碳、七氟丙烷、烟烙尽造成窒息)、环境危害性(哈龙1221、1301灭火剂破坏臭氧层)等问题，在释放气体前需要留出时间让人员撤离。所以需要一种发现火源快、能够针对起火点灭火、二次损失小、适应性强的灭火装置。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种应用于仓库的智能灭火小车及灭火方法。

本发明装置采用的技术方案是：

一种应用于仓库的智能灭火小车，包括步进电机、滚珠丝杆、直线导轨、LM滑块、二维转向台、第一转向舵机、第二转向舵机、UVC摄像头、红外传感器、灭火器喷嘴、灭火器、角行程执行器、灭火器连接软管、不锈钢底板、第一超声波距离传感器、第二超声波距离传感器、锂电池组、中心控制器、无线通信模块、光电管阵列、第一直流驱动电机、第二直流驱动电机、第三直流驱动电机、第四直流驱动电机、第一履带、第二履带、第三履带、第四履带、第一主动轮、第二主动轮、第三主动轮、第四主动轮、第一前置从动轮组、第二前置从动轮组、第一后置从动轮组、第二后置从动轮组、第一前置侧板、第二前置侧板、第一后置侧板、第二后置侧板和固定板；

所述的第一前置侧板、第二前置侧板、第一后置侧板、第二后置侧板通过螺丝固定于不锈钢底板上；第一直流驱动电机固定于第一前置侧板上，其轴承与第一主动轮相连；第一前置从动轮组安装于第一前置侧板上；第一履带环绕于第一主动轮和第一前置从动轮组，第一主动轮与第一履带咬合；第二直流驱动电机固定于第二前置侧板上，其轴承与第二主动轮相连；第二前置从动轮组安装于第二前置侧板上；第二履带环绕于第二主动轮和第二前置从动轮组，第二主动轮与第二履带咬合；第三直流驱动电机固定于第一后置侧板上，其轴承与第三主动轮相连；第一后置从动轮组安装于第一后置侧板上；第三履带环绕于第三主动轮和第一后置从动轮组，第三主动轮与第三履带咬合；第四直流驱动电机固定于第二后置侧板上，其轴承与第四主动轮相连；第二后置从动轮组安装于第二后置侧板上；第四履带环绕于第四主动轮和第二后置从动轮组，第四主动轮与第四履带咬合；

所述的步进电机、滚珠丝杆、直线导轨、LM滑块构成的垂直升降模块通过固定板与不锈钢底板固定；当步进电机转动时，通过联轴器带动滚珠丝杆转动，LM滑块在直线导轨上实现升降；第一转向舵机、第二转向舵机安装在二维转向台中，共同构成的转向模块；二维转向台通过螺丝固定于LM滑块上；第一转向舵机角度发生变化时，二维转向台在水平面上转动，第二转向舵机角度发生变化时，二维转向台在竖直平面转动；UVC摄像头固定于二维转向台上，通过USB线缆与无线通信模块连接；红外传感器固定于二维转向台上，通过线缆与中心控制器相连；

所述的第一超声波距离传感器安装于不锈钢底板前端，第二超声波距离传感器安装于不锈钢底板后端；第一超声波距离传感器、第二超声波距离传感器通过线缆与中心控制器相连，计算出小车前后距离障碍物的距离从而调整行车路线；光电管阵列悬挂安装于不锈钢底板前端，通过扫描地面上的循迹标志确定前进方向和所在方位；

所述的灭火器可拆卸固定于不锈钢底板上，角行程执行器安装于灭火器的阀门上，与中心控制器相连，中心控制器发出控制信号使得角行程执行器的悬臂转动压下灭火器手柄，开启灭火器；

所述的锂电池组安装不锈钢底板上为全车提供电力来源。

一种应用于仓库的智能灭火小车的灭火方法,该方法具体包括以下步骤：

一种基于STM32F429平台的自动智能灭火小车的无线通信模块接收到含坐标位置的火警信息后，发送警报消息给中心控制器，中心控制器启动第一直流驱动电机、第二直流驱动电机、第三直流驱动电机、第四直流驱动电机带动小车行进；光电管阵列读取地面粘贴的黑色轨迹信息并反馈给中央控制器来计算行进方向和小车所处坐标；第一超声波距离传感器和第二超声波距离传感器发射超声波并接受反射波，由中心控制器计算前后障碍物和小车的距离，如果发现前方有障碍物，由中心控制器根据存储在SD卡中的地图进行计算，切换另外的路线；小车距离起火点5米以内时，中心控制器对步进电机发出控制信号使其顺时针、逆时针交替旋转，使得LM滑块上下移动；中心控制器同时控制第一转向舵机、第二转向舵机进行90度角摆动；在步进电机、第一转向舵机、第二转向舵机的三维控制下，安装在二维转向台上的红外传感器对周围环境进行大范围的扫描，当红外强度达到极大值时说明小车距离火焰最近，此时中心控制器控制角行程执行器下灭火器的手柄，灭火介质通过灭火器连接软管到达灭火器喷嘴喷向火焰；全过程中UVC摄像头拍下现场视频，通过USB线缆将画面传输到无线通信模块；无线通信模块19通过WiFi将火场视频传出。

所述的光电管阵列工作过程：

光电管阵列由24组光电对管组成，每组光电对管含有红外发射管和红外接收管；当地面具有发射特性时，发射管发射的红外线被接收管接收，当地面贴有黑色标记时，接收管收到的反射光弱，通过单片机的ADC采集判断某光电管下方是否有黑色标记；24个管子的组合判断出黑色标记的位置和宽度；供循迹的黑色标记分为三条轨道；定位轨为小车提供准确的行进方向，当定位轨道偏离小车中心位置过多时，中心控制器控制小车两边电机的转速从而修正方向；时钟轨是等间距的断续交替的黑色标记，数据轨用于传送二进制信息；当光电管阵列检测到时钟轨有黑色标记时，会监测并判断数据轨的信息；如果此时数据轨有黑色标记，记为1，否则记为0；当没有检测到时钟轨有标记时，中心控制器不会去采集数据轨的标记；当小车行进时，小车采集轨道上的二进制信息。

本发明的有益效果：1)本发明通过无线网络与配套的烟雾、火焰传感器相连，从而快速定位起火点。2)光电管阵列和超声波传感器让灭火小车快速直接到达目的地并避开障碍物。3)直线滑台和二维转向以使灭火器喷嘴的方向任意调整。4)灭火器根据使用场所需要更换不同的类型。

附图说明

图1为本发明的机械结构正视图；

图2为本发明的机械结构后视图；

图3为本发明的机械结构俯视图；

图4为本发明所需循迹轨道的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详尽的描述。

如图1、图2、图3所示，本发明一种基于STM32F429平台的自动智能灭火小车，包括步进电机1、滚珠丝杆2、直线导轨3、LM滑块4、二维转向台5、第一转向舵机6、第二转向舵机7、UVC摄像头8、红外传感器9、灭火器喷嘴10、灭火器11、角行程执行器12、灭火器连接软管13、不锈钢底板14、第一超声波距离传感器15、第二超声波距离传感器16、锂电池组17、中心控制器18、无线通信模块19、光电管阵列20、第一直流驱动电机21、第二直流驱动电机22、第三直流驱动电机23、第四直流驱动电机24、第一履带25、第二履带26、第三履带27、第四履带28、第一主动轮29、第二主动轮30、第三主动轮31、第四主动轮32、第一前置从动轮组33、第二前置从动轮组34、第一后置从动轮组35、第二后置从动轮组36、第一前置侧板37、第二前置侧板38、第一后置侧板39、第二后置侧板40和固定板41。

所述的第一前置侧板37、第二前置侧板38、第一后置侧板39、第二后置侧板40通过螺丝固定于不锈钢底板14上；第一直流驱动电机21固定于第一前置侧板37上，其轴承与第一主动轮29相连；第一前置从动轮组33安装于第一前置侧板37上；第一履带25环绕于第一主动轮29和第一前置从动轮组33，第一主动轮29与第一履带25咬合。第二直流驱动电机22固定于第二前置侧板38上，其轴承与第二主动轮30相连；第二前置从动轮组34安装于第二前置侧板38上；第二履带26环绕于第二主动轮30和第二前置从动轮组34，第二主动轮30与第二履带26咬合。第三直流驱动电机23固定于第一后置侧板39上，其轴承与第三主动轮31相连；第一后置从动轮组35安装于第一后置侧板39上；第三履带27环绕于第三主动轮31和第一后置从动轮组35，第三主动轮31与第三履带27咬合。第四直流驱动电机24固定于第二后置侧板40上，其轴承与第四主动轮32相连；第二后置从动轮组36安装于第二后置侧板40上；第四履带28环绕于第四主动轮32和第二后置从动轮组36，第四主动轮32与第四履带28咬合。

所述的步进电机1、滚珠丝杆2、直线导轨3、LM滑块4构成的垂直升降模块通过固定板41与不锈钢底板14固定。当步进电机1转动时，通过联轴器带动滚珠丝杆2转动，LM滑块4在直线导轨3上实现升降。第一转向舵机6、第二转向舵机7安装在二维转向台5中，共同构成的转向模块；二维转向台5通过螺丝固定于LM滑块4上。第一转向舵机6角度发生变化时，二维转向台在水平面上转动，第二转向舵机7角度发生变化时，二维转向台在竖直平面转动；UVC摄像头8固定于二维转向台5上，通过USB线缆与无线通信模块19连接；红外传感器9固定于二维转向台5上，通过线缆与中心控制器18相连，由中心控制器内部的ADC采集信号判断火焰强度。

所述的第一超声波距离传感器15安装于不锈钢底板14前端，第二超声波距离传感器16安装于不锈钢底板14后端。超声波距离传感器发出一超声波脉冲后，间隔t时间收到反射波，那么距离l＝v·t/2，v为超声波在空气中的传输速度。第一超声波距离传感器15、第二超声波距离传感器16通过线缆与中心控制器18相连，可计算出小车前后距离障碍物的距离从而调整行车路线。光电管阵列20悬挂安装于不锈钢底板14前端，通过扫描地面上的循迹标志确定前进方向和所在方位。

所述的灭火器11用钢丝箍固定于不锈钢底板14上，保险栓处于拔开状态；角行程执行器12安装于灭火器11的阀门上，与中心控制器18相连，中心控制器18发出控制信号使得角行程执行器的悬臂转动压下灭火器手柄，开启灭火器11。

所述的锂电池组安装不锈钢底板14上，并通过硅胶导线与中心控制器18相连，为全车提供电力来源。

小车灭火工作过程：

自动智能灭火小车的无线通信模块19接收到含坐标位置的火警信息后，发送警报消息给中心控制器18，中心控制器18启动第一直流驱动电机21、第二直流驱动电机22、第三直流驱动电机23、第四直流驱动电机24带动小车行进；光电管阵列20读取地面粘贴的黑色轨迹信息并反馈给中央控制器18来计算行进方向和小车所处坐标。第一超声波距离传感器15和第二超声波距离传感器16发射超声波并接受反射波，由中心控制器18计算前后障碍物和小车的距离，如果发现前方有障碍物，由中心控制器18根据存储在SD卡中的地图进行计算，切换另外的路线。小车距离起火点5米以内时，中心控制器18对步进电机1发出控制信号使其顺时针、逆时针交替旋转，使得LM滑块4上下移动。中心控制器18同时控制第一转向舵机6、第二转向舵机7进行90度角摆动。在步进电机1、第一转向舵机6、第二转向舵机7的三维控制下，安装在二维转向台5上的红外传感器9对周围环境进行大范围的扫描，当红外强度达到极大值时说明小车距离火焰最近，此时中心控制器18控制角行程执行器12压下灭火器11的手柄，灭火介质(如二氧化碳气体)通过灭火器连接软管13到达灭火器喷嘴10喷向火焰。全过程中UVC摄像头拍下现场视频，通过USB线缆将画面传输到无线通信模块19。无线通信模块19通过WiFi将火场视频传出。

如图4所示，光电管阵列工作过程：

光电管阵列由24组光电对管组成，每组光电对管含有红外发射管和红外接收管。当地面具有发射特性时，发射管发射的红外线被接收管接收，当地面贴有黑色标记时，接收管收到的反射光弱，通过单片机的ADC采集判断某光电管下方是否有黑色标记。24个管子的组合判断出黑色标记的位置和宽度。供循迹的黑色标记分为三条轨道。定位轨1为小车提供准确的行进方向，当定位轨道偏离小车中心位置过多时，中心控制器控制小车两边电机的转速从而修正方向。时钟轨2是等间距的断续交替的黑色标记，数据轨3用于传送二进制信息。当光电管阵列检测到时钟轨有黑色标记时，会监测并判断数据轨的信息。如果此时数据轨有黑色标记，记为1，否则记为0。当没有检测到时钟轨有标记时，中心控制器不会去采集数据轨的标记。当小车行进时，小车便可采集轨道上的二进制信息。

Claims (3)

1.一种应用于仓库的智能灭火小车，其特征在于：包括步进电机、滚珠丝杆、直线导轨、LM滑块、二维转向台、第一转向舵机、第二转向舵机、UVC摄像头、红外传感器、灭火器喷嘴、灭火器、角行程执行器、灭火器连接软管、不锈钢底板、第一超声波距离传感器、第二超声波距离传感器、锂电池组、中心控制器、无线通信模块、光电管阵列、第一直流驱动电机、第二直流驱动电机、第三直流驱动电机、第四直流驱动电机、第一履带、第二履带、第三履带、第四履带、第一主动轮、第二主动轮、第三主动轮、第四主动轮、第一前置从动轮组、第二前置从动轮组、第一后置从动轮组、第二后置从动轮组、第一前置侧板、第二前置侧板、第一后置侧板、第二后置侧板和固定板；

所述的第一前置侧板、第二前置侧板、第一后置侧板、第二后置侧板通过螺丝固定于不锈钢底板上；第一直流驱动电机固定于第一前置侧板上，其轴承与第一主动轮相连；第一前置从动轮组安装于第一前置侧板上；第一履带环绕于第一主动轮和第一前置从动轮组，第一主动轮与第一履带咬合；第二直流驱动电机固定于第二前置侧板上，其轴承与第二主动轮相连；第二前置从动轮组安装于第二前置侧板上；第二履带环绕于第二主动轮和第二前置从动轮组，第二主动轮与第二履带咬合；第三直流驱动电机固定于第一后置侧板上，其轴承与第三主动轮相连；第一后置从动轮组安装于第一后置侧板上；第三履带环绕于第三主动轮和第一后置从动轮组，第三主动轮与第三履带咬合；第四直流驱动电机固定于第二后置侧板上，其轴承与第四主动轮相连；第二后置从动轮组安装于第二后置侧板上；第四履带环绕于第四主动轮和第二后置从动轮组，第四主动轮与第四履带咬合；

所述的步进电机、滚珠丝杆、直线导轨、LM滑块构成的垂直升降模块通过固定板与不锈钢底板固定；当步进电机转动时，通过联轴器带动滚珠丝杆转动，LM滑块在直线导轨上实现升降；第一转向舵机、第二转向舵机安装在二维转向台中，共同构成了转向模块；二维转向台通过螺丝固定于LM滑块上；第一转向舵机角度发生变化时，二维转向台在水平面上转动，第二转向舵机角度发生变化时，二维转向台在竖直平面转动；UVC摄像头固定于二维转向台上，通过USB线缆与无线通信模块连接；红外传感器固定于二维转向台上，通过线缆与中心控制器相连；

所述的第一超声波距离传感器安装于不锈钢底板前端，第二超声波距离传感器安装于不锈钢底板后端；第一超声波距离传感器、第二超声波距离传感器通过线缆与中心控制器相连，计算出小车前后距离障碍物的距离从而调整行车路线；光电管阵列悬挂安装于不锈钢底板前端，通过扫描地面上的循迹标志确定前进方向和所在方位；

所述的灭火器可拆卸固定于不锈钢底板上，角行程执行器安装于灭火器的阀门上，与中心控制器相连，中心控制器发出控制信号使得角行程执行器的悬臂转动压下灭火器手柄，开启灭火器；

所述的锂电池组安装不锈钢底板上为全车提供电力来源。

2.根据权利要求1所述的一种应用于仓库的智能灭火小车的灭火方法,其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

一种基于STM32F429平台的自动智能灭火小车的无线通信模块接收到含坐标位置的火警信息后，发送警报消息给中心控制器，中心控制器启动第一直流驱动电机、第二直流驱动电机、第三直流驱动电机、第四直流驱动电机带动小车行进；光电管阵列读取地面粘贴的黑色轨迹信息并反馈给中央控制器来计算行进方向和小车所处坐标；第一超声波距离传感器和第二超声波距离传感器发射超声波并接受反射波，由中心控制器计算前后障碍物和小车的距离，如果发现前方有障碍物，由中心控制器根据存储在SD卡中的地图进行计算，切换另外的路线；小车距离起火点5米以内时，中心控制器对步进电机发出控制信号使其顺时针、逆时针交替旋转，使得LM滑块上下移动；中心控制器同时控制第一转向舵机、第二转向舵机进行90度角摆动；在步进电机、第一转向舵机、第二转向舵机的三维控制下，安装在二维转向台上的红外传感器对周围环境进行大范围的扫描，当红外强度达到极大值时说明小车距离火焰最近，此时中心控制器控制角行程执行器压下灭火器的手柄，灭火介质通过灭火器连接软管到达灭火器喷嘴喷向火焰；全过程中UVC摄像头拍下现场视频，通过USB线缆将画面传输到无线通信模块；无线通信模块通过WiFi将火场视频传出。

3.根据权利要求2所述的一种应用于仓库的智能灭火小车的灭火方法,其特征在于：所述的光电管阵列工作过程：

光电管阵列由24组光电对管组成，每组光电对管含有红外发射管和红外接收管；当地面具有发射特性时，发射管发射的红外线被接收管接收，当地面贴有黑色标记时，接收管收到的反射光弱，通过单片机的ADC采集判断某光电管下方是否有黑色标记；24个管子的组合判断出黑色标记的位置和宽度；供循迹的黑色标记分为三条轨道；定位轨为小车提供准确的行进方向，当定位轨道偏离小车中心位置过多时，中心控制器控制小车两边电机的转速从而修正方向；时钟轨是等间距的断续交替的黑色标记，数据轨用于传送二进制信息；当光电管阵列检测到时钟轨有黑色标记时，会监测并判断数据轨的信息；如果此时数据轨有黑色标记，记为1，否则记为0；当没有检测到时钟轨有标记时，中心控制器不会去采集数据轨的标记；当小车行进时，小车采集轨道上的二进制信息。