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大賽作品詳情

作品名稱：火眼——智能消防巡檢無人機
學校名稱：常州信息職業(yè)技術(shù)學院
參賽隊伍：CCIT1
隊伍編號：204358
參賽學生：潘彬紀志鵬馮晉淼
指導老師：閆珊楊棟
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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詳細說明

隨著消防安全問題日益嚴重，傳統(tǒng)的消防巡檢工作面臨效率低、風險高等諸多挑戰(zhàn)。為提高消防巡檢的效率與安全性，智能消防巡檢無人機應(yīng)運而生。此類無人機能夠自主飛行，通過傳感器和視覺識別技術(shù)對火源進行監(jiān)測，并通過無線通信系統(tǒng)將位置信息及時反饋給消防部門。無人機系統(tǒng)能夠高效巡檢火災(zāi)隱患區(qū)域，避免了人工巡檢的高風險性，尤其是在高危環(huán)境或難以到達的區(qū)域。

作品設(shè)計了一個用于空地協(xié)同作業(yè)的智能消防巡檢無人機，可按設(shè)定路線自主巡檢和響應(yīng)，利用激光雷達定位與OPENMV模塊對消防區(qū)域按規(guī)劃巡航，并在LCD屏上實時顯示航跡。當OPENMV識別到火源時，無人機將發(fā)送檢測坐標給地面消防車，引導其到指定地點消滅火源。系統(tǒng)中有陀螺儀、光流、激光雷達等傳感器和PID、圖像識別、Hector等算法的融合與搭配，采用OPENMV作為視覺檢測模塊，LORA作為無線通信模塊。經(jīng)測試，該無人機系統(tǒng)能完成設(shè)定路線的巡檢與響應(yīng)，并在誤差范圍內(nèi)降落在降落點上，旨在提升消防巡檢的自動化、智能化水平。

1.結(jié)構(gòu)說明

智能消防巡檢無人機的硬件系統(tǒng)包括主控部分、傳感器模塊、通信模塊及執(zhí)行機構(gòu)。其核心控制單元為STM32F407VGT6微控制器，負責整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。主要模塊組成如下：

飛行姿態(tài)控制模塊：通過陀螺儀、卡爾曼濾波與PID控制算法，實現(xiàn)無人機的姿態(tài)控制，保證飛行穩(wěn)定性。

視覺識別模塊：OPENMV攝像頭采集圖像并通過色塊識別算法實現(xiàn)火源識別與路徑檢測。結(jié)合圖像數(shù)據(jù)調(diào)整飛行姿態(tài)，確保無人機沿預定路徑巡檢。

激光測距與激光雷達模塊：用于精確測量高度與地面距離，并利用激光雷達進行三維建圖與定位，優(yōu)化飛行路徑。

光流傳感器模塊：提供位移與速度反饋，輔助無人機在視覺盲區(qū)中的穩(wěn)定飛行。

通信模塊：LORA無線通信模塊用于遠程傳輸無人機位置與狀態(tài)信息，確保實時數(shù)據(jù)傳輸。

無人機機械結(jié)構(gòu)包括支架、電池組、馬達、風扇葉片、旋轉(zhuǎn)裝置等部件，確保無人機具備良好的機動性與續(xù)航能力。

2.功能與使用說明

初始化與起飛：上電后，系統(tǒng)會自動初始化各個模塊。用戶按下起飛按鈕后，系統(tǒng)將在指定高度完成懸停。

巡檢任務(wù)：無人機根據(jù)預設(shè)路線進行巡檢，視覺識別模塊實時檢測火源，并將火源坐標反饋至消防指揮中心。

飛行路線執(zhí)行與調(diào)整：通過激光雷達和光流傳感器，系統(tǒng)實時調(diào)整飛行路線，確保無人機穩(wěn)定在設(shè)定路徑上。

降落與結(jié)束任務(wù)：任務(wù)完成后，OPENMV識別起飛點坐標并引導無人機安全降落。該無人機系統(tǒng)能大幅提升消防巡檢的效率與安全性，尤其在高危、難以到達的區(qū)域，能夠提供更加精準的火源檢測與定位服務(wù)。

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