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基于wifi的智能探測系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:7801001閱讀:392來源:國知局
基于wifi的智能探測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于WIFI的智能探測系統(tǒng),包括智能探測車及移動智能終端;其中,智能探測車上安裝有控制器模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、傳感器檢測模塊、WIFI無線傳輸模塊、顯示模塊及照明模塊,所述電源模塊、驅(qū)動模塊、傳感器檢測模塊、WIFI無線傳輸模塊、顯示模塊及照明模塊分別通過串口總線與控制器模塊連接,智能探測車通過WIFI無線傳輸模塊與移動智能終端連接,移動智能終端上設(shè)置有UI操作界面。本發(fā)明通過移動智能終端將WIFI技術(shù)應(yīng)用在坑道探測、救援、搜捕、輻射等特殊環(huán)境中,有效提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的適時性、準(zhǔn)確性和可靠性;為及時準(zhǔn)確地掌握自然災(zāi)害與地下工作面的情況預(yù)防和減少事故的發(fā)生提供技術(shù)支持。
【專利說明】基于WIFI的智能探測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能探測【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種基于WIFI的智能探測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個自然災(zāi)害與地下生產(chǎn)安全事故頻發(fā)的國家,然而由于自然條件或事故現(xiàn)場環(huán)境相對復(fù)雜,易導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)的適時性、準(zhǔn)確性和可靠性不高。因此,及時準(zhǔn)確地掌握自然災(zāi)害與地下工作面的情況是預(yù)防和減少事故發(fā)生的重要保證。
[0003]隨著移動智能終端技術(shù)的日新月異,越來越多的地方開始使用移動智能終端。當(dāng)前,Android作為移動智能終端的操作系統(tǒng),與其他系統(tǒng)相比具有開放性、應(yīng)用程序相互平等和應(yīng)用程序之間溝通無界限等無法比擬的優(yōu)勢;而WIFI (wireless fidelity)簡稱無線保真,作為一種無線局域網(wǎng)運用技術(shù),不需要網(wǎng)線即可聯(lián)入網(wǎng)絡(luò),電波覆蓋范圈可達100m,其憑借其組網(wǎng)方便、易于擴展以及高速傳輸?shù)葍?yōu)點,得到廣泛應(yīng)用。如何通過移動智能終端將WIFI技術(shù)應(yīng)用在坑道探測、救援、搜捕、輻射等特殊環(huán)境中,以監(jiān)測坑道內(nèi)實時圖像、環(huán)境溫濕度、可燃性氣體濃度等多項參數(shù),已經(jīng)本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種基于WIFI的智能探測系統(tǒng),以解決上述【背景技術(shù)】中的缺點。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
基于WIFI的智能探測系統(tǒng),包括智能探測車及移動智能終端;其中,智能探測車上安裝有控制器模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、傳感器檢測模塊、WIFI無線傳輸模塊、顯示模塊及照明模塊,所述電源模塊、驅(qū)動模塊、傳感器檢測模塊、WIFI無線傳輸模塊、顯示模塊及照明模塊分別通過串口總線與控制器模塊連接,智能探測車通過WIFI無線傳輸模塊與移動智能終端連接,移動智能終端上設(shè)置有UI操作界面。
[0006]在本發(fā)明中,所述WIFI無線傳輸模塊包括無線路由器、攝像頭及云臺;其中,攝像頭安裝在云臺上,由云臺帶動實現(xiàn)水平方向旋轉(zhuǎn)和垂直方向俯仰運動;云臺由兩路伺服電機(又稱舵機)驅(qū)動,分別由控制云臺水平方向左右旋轉(zhuǎn)的水平伺服電機和控制云臺垂直方向俯仰運動的垂直伺服電機及輔助電路構(gòu)成,無線路由器與攝像頭通過USB通信,與控制器模塊通過UART串口通信。
[0007]在本發(fā)明中,所述移動智能終端為Android手機平臺。
[0008]在本發(fā)明中,所述Π操作界面左上角設(shè)置有顯示區(qū),用以顯示溫濕度、可燃性氣體濃度的文本數(shù)據(jù);左下角設(shè)置有開關(guān)區(qū),用以控制智能探測車運行和照明模塊;右下角設(shè)置有控制區(qū)與復(fù)位區(qū),用于控制伺服電機運行從而帶動攝像頭上下左右運行及復(fù)位;移動智能終端通過自帶WIFI與智能探測車上設(shè)置的無線路由器通信。
[0009]在本發(fā)明中,所述顯示模塊為大屏幕漢化彩色液晶顯示屏。
[0010]在本發(fā)明中,通過移動智能終端的鍵盤輸入指令,顯示模塊顯示實時狀態(tài),以實現(xiàn)智能探測車的人機對話。
[0011 ] 在本發(fā)明中,所述驅(qū)動模塊由伺服電機驅(qū)動電路、直流電機驅(qū)動電路及照明工作燈驅(qū)動電路構(gòu)成。
[0012]在本發(fā)明中,所述照明模塊為恒流驅(qū)動芯片驅(qū)動LED工作燈。
[0013]在本發(fā)明中,所述電源模塊包括直流電機工作電源、伺服電機工作電源及集成電路電源。
[0014]在本發(fā)明中,所述控制器模塊以單片機為核心,所述單片機一端通過WIFI無線傳輸模塊與移動智能終端連接,另一端通過串口總線與電源模塊、驅(qū)動模塊、傳感器檢測模塊、WIFI無線傳輸模塊、顯示模塊及照明模塊連接,單片機一方面通過串口控制傳感器檢測系統(tǒng)對環(huán)境溫濕度、可燃性氣體濃度等參數(shù)進行采集、處理與運算,并實時顯示在智能探測車的顯示模塊上,處理完畢的數(shù)據(jù)存儲在單片機內(nèi)置的E2PROM內(nèi),以便后續(xù)進行分析,與此同時傳送到移動智能終端顯示;另一方面,當(dāng)智能探測車接收到移動智能終端發(fā)來的車體運行或照明模塊開關(guān)控制信號時,將驅(qū)動車體運行與照明模塊的開啟或關(guān)斷;當(dāng)需要拍攝清晰圖像時,通過移動智能終端操作控制區(qū)的觸摸鍵,即可調(diào)節(jié)單片機PWM的占空比,驅(qū)動云臺上的伺服電機調(diào)整各方位角度,從而帶動攝像頭調(diào)至所需的角度或復(fù)位至正常狀態(tài)。
[0015]在本發(fā)明中,所述傳感器檢測模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、可燃性氣體濃度傳感器及紅外測距傳感器,在智能探測車開動時,溫度傳感器、濕度傳感器、可燃性氣體濃度傳感器分別檢測坑道的溫度、濕度及可燃氣體濃度并將數(shù)據(jù)實時傳遞至移動智能終端,紅外測距傳感器實時檢測障礙物,當(dāng)小于安全距離時自動避障。
[0016]有益效果:本發(fā)明通過移動智能終端將WIFI技術(shù)應(yīng)用在坑道探測、救援、搜捕、輻射等特殊環(huán)境中,以監(jiān)測坑道內(nèi)實時圖像、環(huán)境溫濕度、可燃性氣體濃度等多項參數(shù),有效提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的適時性、準(zhǔn)確性和可靠性;為及時準(zhǔn)確地掌握自然災(zāi)害與地下工作面的情況預(yù)防和減少事故的發(fā)生提供技術(shù)支持。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明具體實施例的基本數(shù)據(jù)流向控制軟件流程圖。
[0019]圖3為本發(fā)明具體實施例的單片機系統(tǒng)程序總體流程圖。
[0020]圖4為本發(fā)明具體實施例的串口通訊軟件設(shè)計流程圖。
[0021]圖5為本發(fā)明具體實施例中手機控制端創(chuàng)建連接流程圖。
[0022]圖6為本發(fā)明具體實施例中手機控制端面向Socket網(wǎng)絡(luò)通信連接流程圖。
[0023]圖7為本發(fā)明具體實施例中無線路由器數(shù)據(jù)傳輸流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面通過以下具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0025]參見圖1-圖4的基于WIFI的智能探測系統(tǒng),在本實施例中,移動智能終端為手機控制端,作為上位機采用Android操作系統(tǒng),手機控制端上設(shè)置有UI操作界面:左上角為顯示溫濕度、可燃性氣體濃度的文本數(shù)據(jù)顯示區(qū);左下角為控制智能探測車車體運行與照明燈開關(guān)區(qū);右下角為控制伺服電機運行從而帶動攝像頭上下左右運行控制區(qū)與復(fù)位區(qū);手機控制端通過自帶WIFI與智能探測車上的無線路由器通信,攝像頭在伺服電機帶動下可實現(xiàn)水平方向左右和垂直方向上下O~180°C旋轉(zhuǎn),同時可遠距離打開或關(guān)閉;無線路由器一方面將攝像頭所拍攝的視頻信號及由溫濕度、可燃性氣體濃度傳感器所組成的傳感器檢測模塊檢測的環(huán)境參數(shù)通過Socket網(wǎng)絡(luò)通信接口以圖像和文本形式傳輸給手機控制端;另一方面將手機控制端上通過自帶WIFI發(fā)回的操作信息,通過UART串口(如RS232/RS485)轉(zhuǎn)發(fā)給單片機,單片機作為探測系統(tǒng)的下位機,由單片機發(fā)出指令控制智能探測車上各功能模塊工作。
[0026]在本實施例中,無線路由器采用TP-Link TL-WR703N系列。
[0027]在本實施例中,攝像頭采用天敏S605。
[0028]在本發(fā)明中,單片機的I/O接口中Pl.0、Pl.1接線端子與P2.2、P2.3接線端子用于控制直流電機模塊的工作狀態(tài),P2.0接線端子用于控制照明模塊的工作狀態(tài),Pl.7接線端子與可燃性氣體濃度傳感器通信,Pl.6接線端子與溫濕度傳感器通信,P3.4接線端子與紅外測距傳感器通信,上述三種通信方式均為單總線;大屏幕漢化彩色液晶顯示屏中,單片機P2.1接線端子與RST連接,P2.4-P2.7接線端子分別與液晶模塊的CE、DC、DIN、CLK連接;為實現(xiàn)高速、低功耗、強抗干擾,采用帶內(nèi)置E2PROM和A/D轉(zhuǎn)換器,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051的STC12C5608AD系列單片機,單片機一方面通過串口控制傳感器檢測模塊對環(huán)境溫濕度、可燃性氣體濃度等參數(shù)進行采集、處理與運算,并將采集處理后的信息實時顯示在大屏幕漢化彩色液晶顯示屏上,以便后續(xù)進行分析,與此同時將采集處理后的信息傳送到手機控制端顯示;另一方面,當(dāng)智能探測車接收到手機控制端Π操作界面發(fā)來的智能探測車車體“前、后、左和右”運行信號或照明燈開關(guān)控制信號時驅(qū)動車體運行或工作燈的開啟或關(guān)斷;當(dāng)需要拍攝更清晰的圖像時,通過手機控制端點擊Π操作界面右下角的“左、右、俯、仰和正”這五觸摸鍵,即可調(diào)節(jié)PWM的占空比,以驅(qū)動云臺上的伺服電機調(diào)整各方位角度,從而帶動攝像頭調(diào)至所需的角度或復(fù)位至正常狀態(tài),智能探測車開啟時,紅外測距傳感器實時檢測障礙物,當(dāng)小于安全距離時自動避障。
[0029]在本實施例中,設(shè)定智能探測車在手機控制端的控制下進入某個環(huán)境,其當(dāng)前環(huán)境參數(shù)如下:溫度處于0-100°C(如t=28°C)、濕度為10-90%RH間(如72%RH)、可燃性氣體濃度范圍為300-10000ppm間(如430ppm);智能探測車一方面通過傳感器檢測模塊采集溫濕度和可燃性的濃度,此時采集到的各參數(shù)量即為誤差允許范圍內(nèi)的實際值,所采集信號或數(shù)據(jù)經(jīng)單片機處理和運算后,實時顯示在大屏幕漢化彩色液晶顯示屏上,與此同時也傳送到手機控制終端顯示;另一方面,攝像頭在手機控制端的控制下對車體所處環(huán)境的四周進行圖像采集(如:巷道中有裂開或地震搜捕救援中有人的地方)等,并將所拍攝的視頻信號通過USB 口傳輸給無線路由器,無線路由器通過WIFI實時傳輸回手機控制端,有利實時直觀地掌握智能探測車車體所處環(huán)境的各類所需信息。
[0030]為了防止探測系統(tǒng)出現(xiàn)誤動,本系統(tǒng)設(shè)置如下技術(shù)參數(shù):
1)可燃性氣體濃度傳感器的濃度檢測范圍為300-10000ppm,丁烷氣體中靈敏度
s = i? /jfe > 5,加熱電壓值為正5V,濃度斜率a <0.6 ,經(jīng)丁烷氣體
測試,符合參數(shù)要求,可用于可燃性氣體的探測工作;
2)溫度傳感器、濕度傳感器中,溫度檢測范圍為0-100°C,濕度檢測范圍為10-90%RH,濕度檢出精度為± 5%RH,濕滯回差為S 2%RH,經(jīng)過在空氣中檢測,誤差在士 5%RH范圍內(nèi);3)紅外避故障的有效動作距離為8cm ;
4)單片機供電電壓為正5V,晶振頻率為11.0592MHZ ;
5) A/D轉(zhuǎn)換精度為10位,轉(zhuǎn)換速度為100KHZ ;
6)大屏幕漢化彩色液晶顯示屏的輸入電壓為正5V,傳輸速率為4Mbps ;
7)智能探測車車輪上安裝直流電機,直流電機驅(qū)動使能信號輸入電壓范圍:低電平^ -0.3V < V < 1.5V,高電平為2.3V S V S Vss,直流電機驅(qū)動電壓為15V ;伺服電機驅(qū)動電壓為5V ;照明燈供電電壓為正5V,驅(qū)動電流為700mA ;
8)無線路由器供電電壓為正5V,使用USB與UART串口通信,串口通信的波特率為9600bps ;單片機與無線路由設(shè)備通信的通信協(xié)議如表一所示
表一串口通信協(xié)議規(guī)定
【權(quán)利要求】
1.基于WIFI的智能探測系統(tǒng),包括智能探測車及移動智能終端;其特征在于,智能探測車上安裝有控制器模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、傳感器檢測模塊、WIFI無線傳輸模塊、顯示模塊及照明模塊,所述電源模塊、驅(qū)動模塊、傳感器檢測模塊、WIFI無線傳輸模塊、顯示模塊及照明模塊分別通過串口總線與控制器模塊連接,智能探測車通過WIFI無線傳輸模塊與移動智能終端連接,移動智能終端上設(shè)置有UI操作界面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WIFI的智能探測系統(tǒng),其特征在于,所述WIFI無線傳輸模塊包括無線路由器、攝像頭及云臺;其中,攝像頭安裝在云臺上,由云臺帶動實現(xiàn)水平方向旋轉(zhuǎn)和垂直方向俯仰運動;云臺由兩路伺服電機驅(qū)動,無線路由器與攝像頭通過USB通信,與控制器模塊通過UART串口通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WIFI的智能探測系統(tǒng),其特征在于,所述Π操作界面左上角設(shè)置有用以顯示溫濕度、可燃性氣體濃度的文本數(shù)據(jù)顯示區(qū),左下角設(shè)置有用以控制智能探測車運行和照明模塊開關(guān)區(qū),右下角設(shè)置有控制區(qū)與復(fù)位區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WIFI的智能探測系統(tǒng),其特征在于,所述控制器模塊包括單片機,所述單片機一端通過WIFI無線傳輸模塊與移動智能終端連接,另一端通過串口總線與電源模塊、驅(qū)動模塊、傳感器檢測模塊、WIFI無線傳輸模塊、顯示模塊及照明模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WIFI的智能探測系統(tǒng),其特征在于,所述傳感器檢測模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、可燃性氣體濃度傳感器及紅外測距傳感器。
【文檔編號】H04N7/18GK103914016SQ201410140727
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】桂玲, 向誠, 謝峰粹, 李強 申請人:中南林業(yè)科技大學(xué)
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