[实用新型]一种基于线性CCD循迹的5G烟仓环境监测智能小车

说明书

本实用新型提出一种基于线性CCD循迹的5G烟仓环境监测智能小车来代替传统方式对烟仓环境进行24小时监测的方法。此小车包括带有万向轮的小车车体，搭载有STM32F103主控制器，树莓派从控制器，线性CCD循迹模块，超声波避障模块，TFT显示模块，报警模块以及温湿度传感器模块，火焰检测模块，烟雾传感器，氧气浓度传感器，5G模块，UWB定位系统，经由相关程序和算法设计，能够在烟仓中循迹检测各处环境参数值，自身能够实现报警的同时，也能完成定位，并将数据传至电脑监控。通过在模拟环境下的仿真证明，该方案能够经济有效地完成对影响烟叶霉变的烟仓环境重要参数的监测。相较现有技术，该方法可靠性强，功能全面，普适性好，应用前景广泛。

(一)技术领域

本实用新型涉及可移动烟仓环境监测装置，尤其涉及一种烟仓环境监测智能小车。

(二)背景技术

近年来，我国烟草行业不断壮大，但是烟草在存储过程中，因烟叶霉变而导致的损失非常大。有研究证明，引起烟叶霉变的主要原因是烟仓内温湿度及氧气浓度有关。为了监测烟仓环境的各项参数，通常利用物联网技术搭建传感器网络，检测各处的温湿度值，上传到电脑上，但是由于搭建传感器网络要耗费大量人力物力，而且不一定能够检测到每一处的温湿度变化。因此，如何经济有效地对烟叶存储环境进行监控和报警成为了一个亟待解决的问题。

中国实用新型专利《智能巡检小车》(专利号CN201721802233.9)，设计了一种果园智能巡检小车，但仍存在以下问题：(1)在循迹过程中可能存在一些障碍物阻挡预设路线，使得巡线检测任务无法完成。(2)烟仓为室内环境，在室内GPS信号被屏蔽，无法在室内准确确定小车的运动轨迹和环境参数异常点位置。(3)在缺乏上位机的条件下，不能单独完成报警任务。(4)对于没有WiFi的环境，无法向上位机传输数据。(5)对于影响烟叶存储的氧气浓度及可能发生火情的情况无法做出报警。

于洋的《基于Arduino的自动避障及通信控制智能小车系统的研究与设计》于2017年提出一种基于Arduino的循迹避障小车，虽然能够完成循迹任务，但在循迹过程中红外循迹模块的前瞻性不够好，易于在避障后偏离引导线，而且并未搭载相应传感器完成检测任务，也未给出小车的定位方法。王信乐，刘祚时的《基于线性CCD的智能小车循迹系统设计与研究》于2020年提出了一种基于STM32F103单片机的利用线性CCD循迹的智能小车，虽然有较好的循迹性能，但并未考虑循迹中的避障，以及检测，通讯，定位功能。杨氟的《基于Arduino的烟叶仓库自动避障智能小车的研究》于2015年提出一种烟仓智能小车，虽然搭载相应传感器及通讯模块，但未给出采用循迹避障相结合到达烟仓各处检测的方案，而且传感器设置较为单一，无法进行全面的预警，也不能够在烟仓中实现定位，不便于工作人员查看。

(三)实用新型内容

根据上述检测技术存在的不足，本实用新型针对烟叶存储仓库设计了一种可靠，功能全面，方便使用，能实际应用的烟仓巡检智能小车，可实现对于烟叶存储仓库环境的实时监测。

本实用新型的目的是这样实现的：包括带有万向轮和两个前轮的小车车体、STM32主控制器模块、树莓派从控制器模块、稳压电源模块、线性CCD循迹模块、超声波避障模块、舵机、电机驱动模块、电机、温湿度传感器模块、火焰检测模块、烟雾传感器、氧气浓度传感器、TFT触摸屏模块、报警模块、5G通讯模块，UWB定位系统。

所述车体上搭载上述模块，所述稳压电源模块给各个模块供电；

所述线性CCD模块，超声波避障模块与控制器模块连接，控制器模块再与舵机，电机驱动模块连接，电机驱动模块连接两个直流电机，两个直流电机带动前轮，后轮为万向轮，经由循迹避障程序设计，构成小车的运动系统；

温湿度传感器模块、火焰检测模块、烟雾传感器、氧气浓度传感器连接到STM32控制器模块，STM32控制器模块连接到报警模块、显示模块，经由检测程序和报警程序设计构成小车的检测系统；

UWB定位系统以树莓派控制器为处理芯片，通过5G网络来进行定位，构成小车的定位系统；