关键字 |
| 人体检测，自然灾害，移动救援机器人，无线传感器网络，灾难。 |
介绍 |
| 本文设计了一种基于无线传感器网络技术的移动救援机器人系统，用于在自然灾害、地震、洪水等自然灾害中及时救助被困人员。它能像在地下区域一样及时、准确地向控制室反映灾区人员的动态情况，使专家和医生的救援队能够被派往受灾地点进行初步治疗，并被送往安全地点或医院。无线传感器网络可以解决通信带宽、数据传输、实时检测等关键问题。无线传感器网络是由大量的微型传感器节点组成，具有体积小、成本低、兼容性好、电池供电等特点。同时由于无线网络的特殊性质，它可以传播无线信号，我们可以很容易地定位人类。通过湿度、温度、能见度等传感器，我们可以得到所有的天气报告 |
| 现有体系:自然灾害确实会发生，它们是异常的、不可阻挡的事件，会扰乱社会的经济和社会平衡。现在，人们越来越意识到在此类灾害中智能救援的概念，从而在无法阻止的灾难中挽救宝贵的生命和物质[1,3]。最近还是发生了很多灾难，2013年7月16日在北阿坎德邦发生了灾难。灾难产生了毁灭性的影响，他们看不到人与物质之间的区别。这会导致财产和生命的巨大损失。被埋在废墟中的人很难被发现。 |
| 及时抢救只能救出被埋和受伤的人。图1为常规救援系统，以最快的速度识别活人或伤者，提供初级服务并挽救其生命。在这种情况下，救援系统必须在压力下迅速做出决定，并冒着自己的风险将受害者转移到安全的地方。救援系统必须尽快收集到受害者的位置信息和状态、建筑物的稳定情况，以便医护人员和消防员进入灾区救人。所有这些工作大多是在非常危险的情况下由人类和训练有素的狗完成的。救援人员的检测变得非常耗时，而且由于受到影响的面积很大，检测变得更加困难。这就是为什么多年来，移动机器人被提出来帮助它们，并执行人类、狗或现有工具都无法完成的任务。因此，该项目提出了一种移动救援机器人，它可以在灾区移动，帮助识别幸存者和救援行动。 |
2相关工作 |
| 在本节中，简要讨论了一些相关的工作;重点介绍了所采用的方法及其优缺点。遥控六足机(ROACH):与轮式和履带式设计相比，ROACH在机动性方面具有显著优势。它配备了摄像头，可以实时传输灾难现场的音频和视频，以及与机器人位置相关的物体位置信息到笔记本电脑的接口。Kohga:东京大学——对于大多数USAR机器人来说，最复杂的任务是在崎岖的地形上工作。专门的机器人已经为这些类型的环境设计，如KOHGA蛇一样的机器人。该机器人由多辆履带车串联而成，结构细长，可进入狭窄空间。 |
| 灾害救援系统由传感器、移动救援机器人、传输网络、监控中心四部分组成。当受害者被困在废墟中，很难迅速搜索和救援他们。在这种情况下，移动机器人可以进入建筑物内部，检测是否有任何受害者，然后向工作人员发出恢复信号。使用移动救援机器人的目的是在灾区跟踪受害者。灾难给救援队带来了许多障碍，例如暴雨、倒塌的建筑物、障碍物和危险物质，使他们难以接近受害者。救援队必须快速、安全地找到灾区的信息，因此移动救援机器人覆盖灾区，对受伤幸存者、昏迷幸存者等人员进行救援。 |
3建议的系统硬件 |
| 该项目提出了一种移动救援机器人，可在灾害、地震易发地区移动，帮助识别生还者、伤者、位置和救援系统操作。因此，由于在自然灾害中及时发现，即使没有大量救援人员的帮助，也可以挽救宝贵的生命和巨大的损失。该系统由移动救援机器人、PC控制模块组成。 |
| 该移动救援机器人由四个单元组成，分别是传感器单元、微控制器单元、摄像头单元、电机驱动单元、传动单元[2]。传感器单元必须直接连接到微控制器。传感器设备监测当前读数并将数据发送给微控制器。控制器电路负责传输这一信息。控制器是在硬件级别上设计的。2.4GHz射频模块通过标准串口与微控制器连接。这些数据由PC/SERVER更新，以便救援队可以实时查看读数，并使用摄像机检测运动和灾难危急情况的实时可视化。 |
| 微控制器单元:所使用的单片机为PIC 16F877A控制器。pic由于其价格低廉，易于获得，用户基数大，易于根据应用程序编程，免费开发和低成本工具可用性，以及串行编程(和用闪存重新编程)功能而受到工业开发人员和业余爱好者的欢迎。单片机实时采集传感器单元的数据，并与设定值(温度的安全水平)进行比较，将相应的信息数据传输给控制室的CPU。它还接收来自中央处理器的命令，并将其传输给机器人单元以进行移动。单片机是监控机器人的核心。 |
| 传感器单元传感器(也称为探测器)是一种转换器，它测量物理量并将其转换为可由观察者或仪器读取的信号。该项目使用了四个传感器。它们是能见度传感器，人体传感器，气体传感器，温度传感器和炸弹传感器，其中LDR(光依赖寄存器)，PIR(被动红外)，MQ-7和LM35传感器，以及一个炸弹(金属)传感器，用于检测救援行动中可疑物质的存在。分别使用。LDR检测能见度，如果进入地下后能见度较低，由移动机器人组成的灯将发光。LM 35的温度范围为0-110摄氏度。传感器观测到的实时值被传输到PIC 16F877A，其中PIC 16F877A将测量值与设定值进行比较。传感器提供的这些数据信息有助于更好地了解灾区的环境。 |
| 相机模块:摄像头模块由网络摄像头组成，摄像头安装在机器人上，视频信号传输到控制室的接收器。摄像模块将传输路径的视频覆盖，从而帮助救援队更容易地绘制路径。对于实时应用，高距离的相机是为了获得良好的清晰度和良好的覆盖面积。摄像头的功能还可以帮助机器人避免陷入坑中，因为可以预见到道路上的障碍物，并采取必要的行动，从而提高了机器人在灾区的寿命。因此，我们可以观察机器人&我们可以看到实时视觉。 |
| 机器人驱动单元:机器人驱动单元主要关注机器人在x轴和y轴上的运动。该机器人是传送带式的，因为它有助于在废墟和崎岖的地形上机动。移动救援机器人的轮子由两台200rpm的直流电机驱动。当两个轮子都被赋予正脉冲边缘时，机器人将向前运动。当电源反转时，意味着两个轮子都被赋予负脉冲边缘，那么它就会向后移动，同样地，通过改变负边缘和正边缘，可以成功地实现左右转弯。每台电机的电源都选用L293D集成电路。这将驱动机器人向前、反向和向左、向右移动。 |
| 传输单元:传输单元用于传输数据。对于空闲带宽，使用2.4GHZ射频调制解调器。为了提高系统的安全性，可以使用其他安全频率。发射器安装在移动机器人单元上;它的功能是从微控制器获取信息数据，并将其传输到位于控制室的接收机。 |
| 在控制室，这些天气参数和有关地区的实时画面都显示在电视屏幕上。通过无线通信，我们可以将人类的确切位置从移动机器人传递到控制室。专家医生救援队可被派往受害者所在地进行初级治疗，紧急情况下可被派往安全地点或医院 |
四、软件实现 |
| 当PIR传感器检测到周围的运动信号时，控制程序将命令摄像机显示周围的区域。如果在移动机器人覆盖的灾区检测到人类，则提议的系统将其当前位置发送给救援队并显示实时视觉。图6显示了建议系统操作的流程图。 |
| 在图3中，它显示了程序的完整路径&随着机器人的工作。当移动机器人开始移动时，PIR传感器连续检查运动，如果检测到运动，蜂鸣器发出蜂鸣声，然后所有其他传感器打开，摄像头被激活，否则移动救援机器人继续移动以检查运动。如果人类被检测到，我们可以在控制室看到它的实时图像。 |
五、结果与讨论 |
| 图4为移动救援机器人的结构及输送带移动机器人顶部硬件的组装。硬件包括液晶显示器，显示整个传感器的实时数据。 |
| 在图6中，显示了温度(°c)、气体浓度、光强(%)、障碍物、炸弹等所有传感器的实时数据，并提供了日期和时间信息。利用Vb软件对控制室的实时数据进行采集，并根据实时数据采取相应的安全措施。 |
| 图7为温度、气体传感器实时数据随时间变化的曲线图，单位为秒。将温度和气体传感器的实时数据转换为图形格式。 |
VI.CONCLUSION |
| 无线传感器网络的应用将大大提高移动救援机器人在灾难中挽救生命的能力。本文设计了一个有效、安全的系统，以确保在救援行动中没有人掉队。该系统可以检测人员、温度、湿度、能见度等的存在，以监控天气报告，并追踪灾区受灾人员的位置。它将大大提高数据传输的性能和效率。便于扩展，降低了扩展系统的成本。无线传感器网络的应用可以实现对自然灾害影响区域的实时监测。 |
数字一览 |
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参考文献 |
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- 基于头部特征的灾难场景人体检测方法研究，航空航天系统与控制，2010。
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