系統識別號 | U0002-2207202116241100 |
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DOI | 10.6846/TKU.2021.00588 |
論文名稱(中文) | 具避障熱源滅火行動系統設計 |
論文名稱(英文) | Design of Fire Extinguishing Action System with Obstacle Avoidance Heat Source |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 電機工程學系碩士在職專班 |
系所名稱(英文) | Department of Electrical and Computer Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 109 |
學期 | 2 |
出版年 | 110 |
研究生(中文) | 林暐倩 |
研究生(英文) | Wei-Chien Lin |
學號 | 708440028 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2021-07-04 |
論文頁數 | 65頁 |
口試委員 |
指導教授
-
李揚漢
委員 - 許獻聰 委員 - 郭博昭 委員 - 李揚漢 |
關鍵字(中) |
智能載具 溯源 火災 人工智慧物聯網 |
關鍵字(英) |
Autonomous moving platform (AMP) Fire place AIOT |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本文主要在探討火災現場尋找發熱源,並且撲滅火源。本實驗以 Arduino UNO R3為主要開發平台,並搭配 ESP8266 WIFI Module、超音波避障器、雙組的紅外線陣列熱成像感測模組以及智能載具,使用者可利用手機中 Blynk APP控制本載具,在 APP中可即時監測溫度與控制載具。本智能載 具因搭配雙組紅外線陣列熱成像模組,加速尋找發熱源,並加上超音波避障,使載具不會因撞上物品而無法找到熱源,再透過 WIFI模組,可及時將溫度數據與位置傳至手機 APP。在找到發熱源位置後,利用載具上水磊,鋪滅火源。使此智能載具不但能找到發熱源並且可將發熱源撲滅。火災現場內因高溫與濃煙,所以消防員可將此智能載具放置須探測位置,讓智能載具搜尋到火源位置,待消防人員抵達火源位置之前,可先行利用水磊裝置撲滅。 |
英文摘要 |
In this thesis, we study the technology to find the heat source and put out the fire at the fire place immediately. The users can control the autonomous moving platform (AMP) to find the heat source using the Blynk APP within the mobile phone. Our AMP can monitor the real time temperature at the fire place and upload this value to our mobile phone APP. The firefighters can allocate the AMP at the appropriate location to detect the fire source at the fire scene. Our AMP can use the water to extinguish the fire source before the firefighters approaching the fire source to let firemen more safety. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
誌謝I 中文摘要II ABSTRACT III 目錄IV 圖目錄VI 表目錄IX 第一章緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 文獻回顧 3 1.4 章節介紹 4 第二章研究背景 7 2.1 火災所造成的人體危害 7 2.2 近年國內火災統計分析 9 第三章研究方法 11 3.1 系統架構分析 11 3.2 硬體主要架構 11 3.3 Arduino UNO R3開發板介紹 13 3.4 Wi-Fi模組ESP8266-ESP01S介紹 15 3.5 AMG8833紅外線陣列熱成像感測模組介紹 17 3.6 GY-85 九軸IMU多功能感測器模組介紹 20 3.7 HC-SR04超聲波傳感器模組介紹 22 3.8 步進馬達驅動模組介紹 23 3.9 繼電器模組與直流隔膜泵抽水馬達介紹 25 3.10 Blynk APP設計 27 3.11 具避障熱源滅火行動系統軟體設計流程 29 第四章實驗環境與結果 33 4.1 載具設置流程 33 4.2 實驗情境設計 36 4.3 實驗結果與分析 44 4.3.1 實驗情景1測試結果: 45 4.3.2 實驗情景2測試結果: 46 4.3.3 實驗情景3測試結果: 48 4.3.4 實驗情景4測試結果: 54 第五章結論 59 5.1 結論 59 5.2 未來展望 59 參考文獻 63 圖目錄 圖1.1 發熱源溯源智能載具 2 圖1.2 手機APP Blynk與硬體裝置(Arduino)與連接示意圖 3 圖1.3 論文架構圖 5 圖1.4 具避障熱源滅火行動系統設計架構圖 6 圖3.1 系統分析架構圖 11 圖3.2 智能載具的車體架構 12 圖3.3 ARDUINO官方Logo[9] 14 圖3.4 編譯軟體Arduino IDE 15 圖3.5 Arduino UNO R3板 15 圖3.6 Wi-Fi模組ESP8266-ESP01S 16 圖3.7 Arduino IDE中Serial port視窗來驗證Wi-Fi模組連線 17 圖3.8 AMG8833紅外線陣列熱成像感測模組 18 圖3.9 AMG8833紅外線陣列熱成像感測模組實際量測溫度最短距離15cm示意圖 19 圖3.10 發熱源與AMG8833距離與感測溫度之比較 20 圖3.11 GY-85九軸IMU多功能感測器模組 21 圖3.12 HC-SR04超聲波傳感器模組 22 圖3.13 L298N 四路直流步進馬達驅動模組 24 圖3.14 馬達A、B、C運作方式 24 圖3.15 直流隔膜泵抽水馬達 25 圖3.16 繼電器模組 25 圖3.17 抽水馬達與繼電器模組組合圖 26 圖3.18 本論文Blynk APP與Arduino IDE中設計結合 29 圖3.19 演算法流程圖 30 圖3.20 智能載具搜尋到較高溫度的方位 31 圖4.1 發熱源溯源追蹤系統實驗流程圖 34 圖4.2 發熱源為250W鹵素燈泡,智能載具離發熱源的停止距離 35 圖4.3 極限溫度設定為120 36 圖4.4 燈泡與蠟燭的架設 38 圖4.5 將發熱源放置在距離載具1公尺處與障礙物驗證智能載演算法之正確性 38 圖4.6 修正距離設定30cm、直行轉速設定40rpm 39 圖4.7 將發熱源放置在距離智能載具0.5米處(驗證演算法的靈敏度) 40 圖4.8 將發熱源放置在距離智能載具1米處(驗證演算法的靈敏度) 40 圖4.9 將發熱源放置在距離智能載具2米處(驗證演算法的靈敏度) 41 圖4.10 修正距離測試環境(變數改變的溯源時間) 42 圖4.11 Blynk中的修正距離(變數改變的溯源時間) 42 圖4.12 直行轉速測試環境(變數改變的溯源時間) 43 圖4.13 Blynk中的直行轉速(變數改變的溯源時間) 44 圖4.14 智能載具置於發熱源0.5、1、2米溯源時間分析曲線圖 47 圖4.15 第一代智能載具 48 圖4.16 修正距離25cm介面(變數改變的溯源時間) 49 圖4.17 修正距離30cm介面(變數改變的溯源時間) 50 圖4.18 修正距離35cm介面(變數改變的溯源時間) 51 圖4.19 修正距離40cm介面(變數改變的溯源時間) 52 圖4.20 修正距離45cm介面(變數改變的溯源時間) 53 圖4.21 修正距離25、30、35、40、45cm溯源時間分析曲線圖 54 圖4.22 直行轉速PWM為40介面(變數改變的溯源時間) 55 圖4.23 直行轉速PWM為50介面(變數改變的溯源時間) 56 圖4.24 直行轉速PWM為60介面(變數改變的溯源時間) 57 圖4.25 直行轉速PWM為40、50、60溯源時間分析曲線圖 58 圖5.1 花灑噴頭 60 圖5.2 視訊鏡頭 60 圖5.3 MQ-2煙霧氣體感測器模組 61 表目錄 表 1.1 Arduino Uno R3 開發板規格 4 表 3.1硬體元件使用表 13 表 3.2 Wi-Fi模組ESP8266-ESP01S腳位說明 16 表 3.3 AMG8833紅外線陣列熱成像感測模組規格 18 表 3.4 AMG8833紅外線陣列熱成像感測模組腳位說明 19 表 3.5 GY-85 九軸IMU多功能感測器模組規格 21 表 3.6 GY-85 九軸IMU多功能感測器模組腳位說明 22 表 3.7 HC-SR04超聲波傳感器模組規格 23 表 3.8 HC-SR04超聲波傳感器模組腳位說明 23 表 3.9 直流隔膜泵抽水馬達規格 26 表 3.10 繼電器模組規格 27 表 4.1 實驗情境1 37 表 4.2 實驗情境2 39 表 4.3 實驗情境3 41 表 4.4 實驗情境4 43 表 4.5 實驗1,測試五次分別的時間 45 表 4.6 實驗2,在距離0.5米測試五次所花時間 46 表 4.7 實驗2,在距離1米測試五次所花時間 46 表 4.8 實驗2,在距離2米測試五次所花時間 47 表 4.9 實驗3,修正距離25cm測試五次所花時間(變數改變的溯源時間) 49 表 4.10 實驗3,修正距離30cm測試五次所花時間(變數改變的溯源時間) 50 表 4.11 實驗3,修正距離35cm測試五次所花時間(變數改變的溯源時間) 51 表 4.12 實驗3,修正距離40cm測試五次所花時間(變數改變的溯源時間) 52 表 4.13 實驗3,修正距離45cm測試五次所花時間(變數改變的溯源時間) 53 表 4.14 實驗4,直行轉速PWM為40測試五次所花時間(變數改變的溯源時間) 55 表 4.15 實驗4,直行轉速PWM為50測試五次所花時間(變數改變的溯源時間) 56 表 4.16 實驗4,直行轉速PWM為60測試五次所花時間(變數改變的溯源時間) 57 |
參考文獻 |
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