物联网技术 ２０１７年 ／ 第８期
４1 作品简介
随着科技对生活各领域的全面侵入，当危难来临时，我们亦可充分利用科技力量来与“灾难”作斗争。体感消防机器人实物如图1所示。 图1 体感消防机器人
有感于救火工作的危险性及“天津爆炸”事件的发生，我们研发了“体感消防机器人”。该装置采用体感技术——摄像头随头部运动，使操控者可以身临其境观察现场火势；灭火喷射装置与手臂同步运动，可实现仿人灭火工作。尽量保障操控者（消防员）处在安全距离之外来实现灭火工作。同时，该装置亦能携带多种环境检测传感器，在灭火的同时将现场实时环测参数传递到远程客户端，以辅助工作人员对现场情况进行深入分析。
斯塔尔报告面对熊熊燃烧的大火，我们希望消防员能够通过佩戴3D 眼镜及相关体感装置来操控“体感消防机器人”，实时分析火场数据，制定科学的方案，实现远程灭火，而非用血肉之躯在火场穿梭。2 工作原理
体感消防机器人采用体感、远程控制以及无线传输技术
代替消防员深入熊熊燃烧的大火中，可实时显示火场区域的环境变化情况，消防员只需远程控制便可达到灭火的目的。灭火程序如图2所示。
图2 灭火程序
体感消防机器人装有摄像头，机械臂，检测传感器组等
装置。消防员佩戴机器人套装，手持摇杆可以随意控制小车的方向，且体感消防机器人体型小巧，可以快速到火源。通过头部的移动，手机将会读取陀螺仪的值，通过WiFi 将其传入上位机显示，同时还会上传到摄像头云台，可通过人的头部运动来远程控制摄像头的视野。体感装置读取陀螺仪数值后将其通过蓝牙传输到上位机显示，再通过WiFi 将其传输到机械臂，达到通过人体手臂运动来控制机械臂运动的目的。小车上装有温度传感器，当其进入火场后，便将采集到的数值无线传输到上位机及手机端，供消防员制定科学的消防计划。
两国集团
手机端使用安卓自编的App 实时显示体感消防机器人的拍摄画面，可将采集到的温度值以可视化的界
黄糊精面显示，消防员可直观分析温度的变化，同时手机端还可查看机械臂的行动角度，及时纠正灭火的角度误差。
上位机部分可实时显示火场画面，指挥官便可实时监测灭火情况，同时上位机还会将采集到的温度值以及陀螺仪值
体感消防机器人
摘 要：为避免消防员在灭火过程中发生意外，文中设计了一款体感消防机器人。该机器人采用体感技术，可通过人体头部、手臂的运动远程控制机器人做相应的动作，同时该机器人还可携带多种传感器，将现场实时环测参数传回客户端，方便消防员分析现场情况，及时完成灭火任务。
关键词：体感技术；传感器；消防机器人
华北理工大学音译
郭家豪，尉 蕾，韩泽凱
指导老师：刘利平
２０１７年 ／ 第８期 物联网技术
５
3 创新点
（1）利用体感技术同步消防机器人喷射手臂的运动，操控者可灵活控制喷射角度。
体感消防机器人代替操控者进入火场，操控者通过自己的手臂达到同步控制喷射装置运动的目的，可灵活改变喷射角度，优化喷射效果。
（2）体感消防机器人自身携带摄像头，现场画面实时回传于操控者佩戴的3D 眼镜中，使其实现身临其境观测的目的。
操控者佩戴含摄像头控制器的3D 眼镜，通过头部的运动来控制摄像头的方向，真实呈现现场情景，助其辨别火势，并将实时画面传回数据中心，指挥官可以实时分析制定最佳的灭火计划。
（3）
体感消防机器人携带传感器组，可实时采集火场数值。体感消防机器人携带的传感器组可实时将采集到的数据上传于操控者的手机客户端与数据中心，操控者可以实时分析危害物成分，制定灭火计划，同时数据中心存储采集到的数据，便于之后对火灾的分析与总结。
构及布局复杂，功能及用途繁多，可燃易燃物质多，一旦发生火灾，火势易于蔓延成灾，同时还会产生大量黑浓烟和有毒气体，四处扩散，使得着火和大面积未着火的空间被其笼罩，将消防员远远隔离在着火部位之外，无法接近火场，使消防队难以控制火势，扑救火灾难度大。因此迫切需要具有能自主进入火场，寻火源，及时近距离扑灭火灾等功能强大的，能代替消防员完成急难险重任务的特殊消防装备。
虽然市面上已有智能消防系统，但往往通过机器人自身佩戴的多种传感器来实现自我避障，自我寻火源，自我灭火等功能。这种智能消防系统没有消防经验，判断错误概率较大，极可能使消防人员错过最佳灭火时机。
我们研发的体感消防机器人更多是通过远程控制，火灾现场的画面通过摄像头实时传输到消防员面前，并配有温度传感器，有助于消防人员分析现场火势，通过手臂的移动来控制机械臂的大方向，实现远程灭火的目的。该智能装置具有高可靠性与稳定的监视功能，消防员可以借助该体感消防机器人来实时分析现场火势，及时完成灭火任务。
。无线传感器网络（WSN ）技术曾在长江三峡库区特殊地带滑坡灾难监测预警中发挥了很好的作用。它利用各种传感器实时采集信息，通过无线方式将信息传输给控制中心，能够解决布设有线监测系统的缺陷，而且适用于GMS 网络信号无法覆盖的偏远山区滑坡灾害监测。正是由于WSN 本身的冗余性、无线性、网络的自组织性，同时还具有较强的抗破坏能力，所以可在基础通信设施可能被毁坏的情况下，完成一定的通信任务，成功适用于滑坡危险地带的灾难监测预警中。2.3 关于加强地质灾害监测预警物联网应用的建议
近些年，地质灾害在中国屡见不鲜，汶川地震、玉树地震、雅安地震、临汾泥石流、云南滑坡泥石流等，对人们的生命、生活、生产都造成了巨大的损失，这些灾害也反映出我国实时监测预警系统建设的滞后，应此迫切需要建立我国地质灾害高易发区的地震、滑坡、泥石流的智能检测预警系统，通过快速感知地质灾害的前兆信息，立即预警和实施应急避险，最大限度避免人员伤亡。尽管目前已有一些物联网技术应用在地质灾害预警中，但整体结果差强人意，如果做到以下四点，或许能够较好地加强地质灾害监测预警：
（1）加大科技投入；
（2）
突破地质灾害监测预警传感器网络的关键技术性问题；（3）加强地质灾害监测预警传感器网络技术集成和示范应用研究；数字机顶盒
罗尔斯（4）为加快地质灾害传感器网络技术的推广应用，应尽快建立我国地质灾害监测预警的系列标准，并制定鼓励地质灾害传感器网络技术的推广应用的政策措施。2.4 物联网救赎之路 政府作用至关重要
在物联网灾难预警和救助这条路上，政府的引导和扶持至关重要。如果有一套完善的物联网灾难预测系统，就能提前预知灾难，大大降低因逃跑不及时而失去生命的人员数量；如果能够按照抗震级数统一规划房子建设，地震时房子就不会那么容易倒塌；如果灾后能在电力、网络、手机信号都不通的情况下，仍旧可第一时间联系到救援部门，那就会挽救很多因未得到及时救治而死去的生命……如果这些“如果”能够全部实现，将挽回多少同胞的生命啊！而无论是灾前预警还是灾后救援，甚至房屋统一规划建设，都需要政府花大力气。
值得欣慰的是，在利用物联网技术应对地质灾害方面，国家已开始尝试。
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