CN207408827U - 一种基于stm32的智能巡检小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于STM32的智能巡检小车，小车上设置STM32中央控制器、Flash闪存、红外循迹传感器、GSM求救以及报警装置、IC射频卡检测传感器、天线和电源，Flash闪存、红外循迹传感器、GSM求救以及报警装置、IC射频卡检测传感器、天线、电源分别与STM32中央控制器相连。小车上还能够设置超声波传感器、温湿度传感器、气体浓度传感器。本实用新型能够实现自主巡检，对巡检地点的数据采集和数据保存处理，对突发紧急危险情况能够及时报警并启动紧急救援措施，而且结构简单，成本较低。

Description

一种基于STM32的智能巡检小车

技术领域

本实用新型涉及一种基于STM32的智能巡检小车装置，适用于一些工厂的环境巡检。

背景技术

巡更产品是一种通过先进的移动自动识别技术将巡逻人员在巡更巡检工作中的时间地点及情况自动准确记录下来的产品。随着社会的进步与发展，各行业对其管理工作的要求也越来越规范化、科学化，对设备定期进行维护、检测人员的责任心要求也越来越高，及时消除隐患、防患于未然是任何一位领导、管理者都希望的。

以下描述现有常见的巡检装置：

现有方案1：手持巡检装置，如附图1所示，将所有传感器集中于一个类似于手电筒的手持装置里，具有时间检测、一些基本环境数据检测功能；由工作人员手持进行巡检。优点：较为方便而且设计成本低。缺点：增加了工作人员的工作量，也一定程度上增大了危险，同时也不利于数据的处理与保存。

现有方案2：智能巡检机器人。优点：功能较为全面，有良好的稳定性。缺点：个体太大，不够灵活，而且成本太高，一般用于发电站等大型工厂，不适用与中型或小型工厂。

比较上述两种方案，可以发现相对来说方案二更好点。但是成本很高，如果能采用更为灵活更为轻便的小车的话可以大大降低成本。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于STM32的智能巡检小车。它结构简单、功能强大、设计合理使用灵活能够很好的实现巡检的各项功能。

本实用新型是采用以下技术方案：

一种基于STM32的智能巡检小车，小车上设置STM32中央控制器、Flash闪存、红外循迹传感器、GSM求救以及报警装置、IC射频卡检测传感器、天线和电源，Flash闪存、红外循迹传感器、GSM求救以及报警装置、IC射频卡检测传感器、天线、电源分别与STM32中央控制器相连。

STM32中央控制器作为主控器，STM-32系列是由意法半导体公司生产的一款高性能、低成本、低功耗具有ARM公司的高性能“Cortex-M3”内核的一款芯片。由控制中心设置好相对应的时间，到了时间点则以无线方式将控制信号发送给小车，小车上的天线能够接收无线信号，然后小车会收到出发巡检的命令，开始巡检。每一个磁卡都有自己唯一的代号，这样可以确保数据的唯一性，然后小车可以通过红外循迹传感器对每个地点进行准确采集数据，并且记录时间和一切相关需要采集的数据，最后可通过无线网络(如ZigBee)上传至控制中心。同时会将数据保存在小车上搭载的Flash闪存内，防止数据在发送过程的丢失，并且Flash闪存可以取下来进行读取。求救以及报警主要是通过GSM来实现，当数据出现异常时，STM32中央控制器将发出警报信号，由GSM模块出信息求救以及报警。

进一步地，小车上还设有超声波传感器，超声波传感器与STM32中央控制器相连。超声波传感器能够不断的向外发出超声波，并且遇到物体将会返回，通过这个原理可以计算出小车与物体之间的距离，距离小于设定的值时将发出警告。

进一步地，小车上还设有温湿度传感器，温湿度传感器与STM32中央控制器相连。温湿度传感器主要的功能就是对当前环境的温湿度进行检测并且记录。

进一步地，小车上还设有气体浓度传感器，对于气体检测来说，可以分为不同的气体搭载相应的传感器，主要功能检测空气中相应的气体的浓度大小。气体浓度传感器包括半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器。

进一步地，小车具有四个轮子，四个轮子分别连接电机驱动模块，电机驱动模块分别连接STM32中央控制器。对于小车的稳定性设计，采用越野式小车模型四轮相互独立控制，通过STM32中央控制器输出PWM波来控制电机驱动模块，以此来增加驱动功率及能力。还可以加高小车的底盘，并对各个车轮进行调整，增加小车的灵活性。通过舵机与超声波模块可实现小车的避障功能，在行进途中突遇障碍，则小车会自行进行后退以避免发生碰撞，同时通知工作人员遇到障碍需要解决。

本实用新型具有以下有益效果：

1、它能够自主进行巡检。在设置好的时间它会自动出发对需要巡检的地点进行巡检。极大地减轻了工作人员的工作量并且大大保证了工作人员的安全。

2、通过库仑计的方法可以测出电源的剩余电量，库仑计是在电池的正极和负极串如一个电流检查电阻，当有电流流经电阻时就会产生Vsense，通过检测Vsense就可以计算出流过电池的电流。因此可以精确地跟踪电池的电量变化，精度可以达到1％，根据检测到的剩余电量，的电量不足以进行一次巡检的时候则自动回到充电站充电。

3、它通过STM32中央控制器输出PWM波来控制电机驱动模块，稳定更好。使它在行走的过程中更加稳定。

4、它能够对巡检地点的数据采集和数据保存处理。

5、它能够对突发紧急危险情况能够及时报警并启动紧急救援措施。

6、小车具有避障功能，通过超声波传感器可以测出小车离障碍物的距离，遇到障碍之后它会发出通知以便工作人员进行处理，大大提高了工作效率。

7、它结构简单，成本较低。

附图说明

图1是现有技术中的手持巡检装置的照片。

图2本实用新型的原理框图。

图3本实用新型的库仑计原理图。

图4是本实用新型的主视示意图。

图5是本实用新型的侧视示意图。

图中：1、超声波传感器，2、超声波传感器支架，3、保护外壳前盖，4、保护外壳，5、红外循迹传感器，6、后轮，7、前轮，8、天线，9、防撞橡胶，10、报警灯，11、电机驱动机构，12、温湿度传感器，13、气体浓度传感器，14、Flash闪存，15、超声波传感器支架，16、STM32中央处理器，17、GSM求救以及报警装置，18、电源状态显示灯，19、电源电量显示，20、电源，21、充电接口，22、IC射频卡检测传感器，23、小车底盘，24、ADC转换器。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。

如图2～5所示，本实用新型的一种基于STM32的智能巡检小车，它包括STM32中央控制器(16)，以及与STM32中央控制器(16)连接的Flash闪存(14)、红外循迹传感器(5)、GSM求救以及报警装置(17)、IC射频卡检测传感器(22)、天线(8)、超声波传感器(1)、温湿度传感器(12)、气体浓度传感器(13)、ADC转换器(24)和电源(20)。

STM32中央控制器(16)的型号为STM32F407。

IC射频卡检测传感器(22)的型号为RC522，采用的是SPI协议，将其SDA、SCK、MOSI、MISO、RST接口分别与STM32的PE4、PE3、PE2、PE1、PE0相连，然后根据SPI协议的规则写程序可以读到传感器检测到的数据。

红外循迹传感器(5)的型号为RPR220，RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。将其的输出端直接接在STM32中央控制器(16)的引脚上，根据红外的反射可直接改变该引脚的电平，通过电平变化可知道小车的行走状态。

GSM求救以及报警装置(17)，该装置搭配有扬声器等模块，能够发出警报声并且在小车上会有相应的报警灯，当遇到突发情况时，将发送给STM32一个中断信号，然后STM32输出两路方波信号驱动扬声器以及报警灯闪烁，同时向GSM模块发出一个中断信号，GSM模块将发出求救短信，必要时可直接拨打救援电话。

超声波传感器(1)，超声波传感器有两个探头，一个发出超声波，一个就收返回的超声波，通过程序计算可算出物体与小车的距离。

温湿度传感器(12)，采用单总线式的温湿度一体的数字温湿度传感器。

气体浓度传感器(13)，气体浓度传感器需要根据不同的场合采用相应的传感器，本实施例采用电化学气体传感器，传感器探测头通过气体传感器对气体样品进行调理。

电源(20)为可充电蓄电池，并且设置了电源状态显示灯(18)、电源电量显示(19)。可充电蓄电池位于小车的后方内部，与充电接口(21)接在一起；电源状态显示灯(18)和电源电量显示(17)都与STM32中央控制器(16)相连，位于小车的后方外壳上，这样有利于观察。如图3所示，ADC转换器(24)和电源(20)以及STM32中央控制器(16)连在一起，主要功能为测出电量。

红外循迹传感器(5)位于小车底盘的前方，IC射频卡检测传感器(22)位于小车底盘的中间，用于检测IC卡，小车的前后轮由电机驱动结构(11)驱动。

本实用新型的工作原理：如图2所示，核心为STM32中央控制器，由它来控制各个传感器进行数据的检测然后各个传感器将检测到的数据再发送给STM32；并且STM32将检测到的数据发送到Flash闪存中储存起来；STM32直接控制电机驱动模块来控制小车的四个轮子；电源需要对整个小车系统供电，控制中心可以对小车的状态进行跟踪，并且可以直接发指令给小车，也能收到小车发出的警报等信息。

以上所述仅仅是对本实用新型的优选实施方案进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于STM32的智能巡检小车，小车上设置STM32中央控制器、Flash闪存、红外循迹传感器、GSM求救以及报警装置、IC射频卡检测传感器、天线、ADC转换器和电源，Flash闪存、红外循迹传感器、GSM求救以及报警装置、IC射频卡检测传感器、天线、ADC转换器和电源分别与STM32中央控制器相连。

2.根据权利要求1所述的基于STM32的智能巡检小车，其特征在于：小车上还设有超声波传感器，超声波传感器与STM32中央控制器相连。

3.根据权利要求1所述的基于STM32的智能巡检小车，其特征在于：小车上还设有温湿度传感器，温湿度传感器与STM32中央控制器相连。

4.根据权利要求1所述的基于STM32的智能巡检小车，其特征在于：小车上还设有气体浓度传感器，气体浓度传感器与STM32中央控制器相连。

5.根据权利要求4所述的基于STM32的智能巡检小车，其特征在于：气体浓度传感器为半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器中的任意一种。

6.根据权利要求1~5任一权利要求所述的基于STM32的智能巡检小车，其特征在于：小车具有四个轮子，四个轮子分别连接电机驱动模块，电机驱动模块分别连接STM32中央控制器。