CN208285439U - 一种火灾现场环境探测小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种火灾现场环境探测小车，其包括车体和安装于车体上的探测装置，车体的表面设置有防火涂料层。车体包括底盘和转动连接于底盘上的车轮以及固定连接于底盘上方且中空的车壳体。底盘和车壳体之间设置有驱动车轮的直流电机和控制直流电机的电机驱动芯片以及向电机驱动芯片发送控制信号的控制器。探测装置包括均与控制器电连接的摄像头、声音采集器、一氧化碳传感器、可燃气体浓度传感器、温度采集器、音频播放模块以及向外界传送信息的无线信号收发器。探测装置安装于探测壳体内，探测壳体固定于车壳体上。解决了现有技术中救援人员因无法全面了解火灾现场情况使救援方式错误导致更多伤亡的问题。

Description

一种火灾现场环境探测小车

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，特别是涉及一种火灾现场的环境探测小车。

背景技术

火灾是一种经常且普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。随着科技的进步，人们对于火灾现场的救援工作也并不能保证百分百的零伤亡，如果对火灾现场的环境没有一个正确的认识，就可能导致决策者的指挥失误，从而威胁救援人员的生命安全。所以一旦消防灾害发生，如何迅速有效地探明火灾现场的情况直接关系到能否及时地采取救援以及是否能够保证参与救援的消防人员的人身安全。

实用新型内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种火灾现场的环境探测小车，解决了现有技术中救援人员因无法全面了解火灾现场情况使救援方式错误导致更多伤亡的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

提供一种火灾现场环境探测小车，其包括由金属材质制成的车体和安装于车体上的探测装置，车体包括底盘和转动连接于底盘上的车轮以及固定连接于底盘上方且中空的车壳体。底盘和车壳体之间设置有驱动车轮的直流电机、控制直流电机的电机驱动芯片和向电机驱动芯片发送控制信号的控制器。

探测装置包括均与控制器电连接的摄像头、声音采集器、一氧化碳传感器、可燃气体浓度传感器、温度采集器、音频播放模块以及向外界传送信息的无线信号收发器。探测装置安装于探测壳体内，探测壳体固定于车壳体上。车体、车轮和探测壳体的表面均设置有防火涂料层。

进一步地，底盘上设置有与控制器电连接的转向舵机。

进一步地，在车体前端两侧安装有防碰撞导向轮。导向轮所延伸到的宽度大于整个车体的宽度，当遇到碰撞时，首先碰撞到的是防碰撞导向轮，从而避免了因碰撞损毁车体和车体内的电子元件，延长本小车的使用寿命。

进一步地，摄像头采用数字摄像头OV6620。数字摄像头OV6620所需供电电压小，电路简单，采集程序简单，采集质量高；视频信号转换在内部进行，减轻单片机的负担。

进一步地，声音采集器采用XF-18D麦克风。XF-18D麦克风在采集声音信号时能够消除噪声的影响。

进一步地，音频播放模块上连接有扬声器。扬声器用于扩大接收到的音频信息，在火灾嘈杂的环境中，放大救援人员的声音，利于救援人员与火灾内的被困人员进行通话。

本实用新型的有益效果为：本方案中的探测小车采用防火材料制成，具有自由进入火灾现场而不会损坏的特点。并且本小车采用的是无线通信方式，不依赖于其他网络，能保证在火灾现场网络损毁的情况下也能正常工作。

本小车上设置的探测装置能够实时回传火灾现场的视频和音频资料，并且还能够通过音频的双向通信让救援人员与火灾内的伤者进行通话，从而了解伤者的情况以及安抚伤者的情绪。

探测装置还设置有检测火灾现场的一氧化碳和可燃气体浓度的传感器，从而使救援人员可以根据火灾现场的实际情况穿戴对应的装备并采取合适的方式进入，避免盲目进入有害气体超标或者具有爆炸危险的现场威胁到救援人员的人身安全。

附图说明

图1为火灾现场环境探测小车的结构示意图。

图2为火灾现场环境探测小车的控制系统总体结构图。

图3为声音采集器的工作电路图。

其中，1、车体；11、底盘；12、车轮；13、车壳体；14、防碰撞导向轮；2、探测装置；21、摄像头；22、声音采集器；23、一氧化碳传感器；24、可燃气体浓度传感器；25、温度采集器；26、音频播放模块；27、无线信号收发器；3、直流电机；4、控制器；5、探测壳体；6、转向舵机。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该火灾现场环境探测小车包括车体1和安装于车体1上的探测装置2。车体1包括底盘11和转动连接于底盘11上的车轮12以及固定连接于底盘11上方且中空的车壳体13。两个前车轮的转轴上安装有转向舵机6，用来控制小车的移动方向；两个后车轮的转轴上安装有直流电机3，用来驱动后轮转动。转向舵机6和直流电机3位于车壳体13和底盘11之间。

在车体1前端两侧安装有防碰撞导向轮14，防碰撞导向轮14所成的宽度大于并排的两个车轮的宽度。防碰撞导向轮14以轴线垂直于地面可转动连接于与车体1固定连接的支杆上，当遇到碰撞时，旋转的防碰撞导向轮14可以通过旋转把碰撞力卸掉，从而达到保护本小车的目的。

车体1均采用钢制材料加工，并在车轮12和车壳体13所有暴露在外的表面上喷涂有防火涂料。防火涂料是由基料(即成膜物质)、颜料、普通涂料助剂、防火助剂和分散介质等涂料组分组成的。用防火涂料提高本小车的耐火性，以适应火灾现场的高温环境。

转向舵机6通过信号线接收控制信号，控制前轮转动方向，并可以实时向控制器4反馈小车前轮的位置信号。

控制器3以STC16F2K60S2单片机为核心，采用通用的2.4G无线通信，不依赖于其他网络，能保证在火灾现场网络损毁的情况下也能正常工作。控制器3通过电机驱动芯片TA7257P输入两路PWM信号来控制直流电机的正转、反转和转速。

探测装置2包括均与控制器3电连接的摄像头21、声音采集器22、一氧化碳传感器23、可燃气体浓度传感器24、温度采集器25和红外热释电传感器26。

摄像头21采用数字摄像头OV6620，其只需要5V的供电，供电电压小；采用PAL制式(国内的普通电视机制式)，每秒25帧，分辨率为356x292，内部集成了A/D转换模块和视频分离模块，简化了电路，并且使得采集程序简单，采集质量高；视频信号转换在内部进行，减轻单片机的负担。

声音采集器22采用XF-18D麦克风实现。XF-18D麦克风是电容式微麦克风，输入信号为声音信号，输出信号经MAX4477构成的前置放大电路后进行电压值A/D采样。处理器的A/D采样频率可达20CkHz，可捕获到较宽范围的声音信号，以适应火灾现场嘈杂的环境。MAX4477放大器是一款高带宽、低噪声、低失真运算的放大器，提供满摆幅输出，工作电压可低至2.7V。声音采集电路如图3所示。

音频播放模块26的型号优选VS1053，可以播放各种格式的音频信号。将救援者的语音信息播放出来并经过连接扬声器放大，以达到可以通过本小车与被困人员交流的目的。

所有的火灾现场因为燃烧不充分的原因都必然会产生一氧化碳，火灾中的死亡者85％是因为吸入一氧化碳等有害气体导致的，所以在本方案中的小车上设置一氧化碳传感器可以检测火灾现场的一氧化碳浓度，来判断是否允许救援人员进入或者判断处于火灾中的伤者的危急程度。

一氧化碳传感器23采用型号为SB-95-12的氧化锡半导体式气体传感器，其通过周期性地组合切换温度的驱动方式可选择性地检测出一氧化碳和甲烷的浓度。

可燃气体浓度传感器24采用半导体气敏传感器，通过半导体气敏元件同气体接触后，造成半导体性质的变化来检测特定气体的成分或者测量其浓度。利用气敏半导体材料如氧化锡、氧化锰等金属氧化物制成敏感元件，当该敏感元件吸收了可燃气体的烟雾，会发生还原反应，放出热量，使元件温度增高，电阻发生变化，从而将气体的成分和浓度变换为电信号输入到单片机中进行检测。通过检测火灾现场的可燃气体，比如天然气的浓度来判断火灾现场发生爆炸的几率，从而正确指导救援。

温度采集器25采用DS18b20芯片采集小车所处环境的温度，并将温度模拟信号在芯片内部转换为数字信号，通过单片机来读取数据。

如图2所示，控制器4将采集到的信号经过运算处理后通过无线信号收发器27将无线信号传递到手持遥控器上，在遥控器上使用数字和图形两种方式显示。手持遥控器以三星S3C2440处理器为核心，配有带触摸屏的LCD作为操作和显示界面，使用ZigBee模块与小车上的ZigBee模块通信。手持遥控器上设置有控制小车方向的按键。

Zigbee是一种在无线传感网络中常用的无线传输技术，它具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率和低成本的特点，非常适用于自动控制和数据量较小的实时传输之中。在本方案中，小车和手持遥控器分别配有一块Zigbee模块，可以将各种传感器采集的参数传动到手持遥控器上，也可以将救援人员通过手持遥控器发出的小车控制指令以及语音信息传送到小车。Zigbee模块以现有的ZICM2410P0模块为核心。

Claims (6)

1.一种火灾现场环境探测小车，其特征在于，包括由金属材质制成的车体(1)和安装于车体(1)上的探测装置(2)，所述车体(1)包括底盘(11)和转动连接于底盘(11)上的车轮(12)以及固定连接于底盘(11)上方且中空的车壳体(13)；所述底盘(11)和车壳体(13)之间设置有驱动所述车轮(12)的直流电机(3)、控制所述直流电机(3)的电机驱动芯片和向所述电机驱动芯片发送控制信号的控制器(4)；

所述探测装置(2)包括均与控制器(4)电连接的摄像头(21)、声音采集器(22)、一氧化碳传感器(23)、可燃气体浓度传感器(24)、温度采集器(25)、音频播放模块(26)以及向外界传送信息的无线信号收发器(27)；所述探测装置(2)安装于探测壳体(5)内，所述探测壳体(5)固定于车壳体(13)上；所述车体(1)、车轮(12)和探测壳体(5)的表面均设置有防火涂料层。

2.根据权利要求1所述的火灾现场环境探测小车，其特征在于，所述底盘(11)上设置有与所述控制器(4)电连接的转向舵机(6)。

3.根据权利要求1所述的火灾现场环境探测小车，其特征在于，在所述车体(1)前端两侧安装有防碰撞导向轮(14)。

4.根据权利要求1所述的火灾现场环境探测小车，其特征在于，所述摄像头(21)采用数字摄像头OV6620。

5.根据权利要求1所述的火灾现场环境探测小车，其特征在于，所述声音采集器(22)采用XF-18D麦克风。

6.根据权利要求1所述的火灾现场环境探测小车，其特征在于，所述音频播放模块(26)上连接有扬声器。