1. 研究目的与意义
由于近年来经济的发展也促进了化工厂的产品交易量不断提升，然而也就间接的提高了化工厂的危险性，其中包含一些易燃易爆和有毒的气体。为了保证工厂内部的安全，管理者都会定期对工厂内部的温度、烟雾浓度等环境状况和人员在岗情况进行检查。这样的检查也是日常必不可少的工作，以前靠人工进行巡检费事费力，工作效率低，而且稍不留神还会造成错检漏检的情况，从而可能会引起爆炸、火灾等安全事故的发生。目前，市场上虽然也有很多巡检机器人，但是大多数机器人都是只能进行视频监控，功能十分单一，所以针对化工厂安全生产非常有必要设计一款集多功能于一体的智能巡检机器人，把人解放出来提升工作效率，用于更加便捷地保障工厂正常生产的安全性。
2. 课题关键问题和重难点
本课题主要开发一个小车的巡检系统。课题的关键问题是如何使用树莓派作为主控串联起其他模块并驱动小车，并且用树莓派和手机端进行互通达到视频及检测数据的实时传送，从而达到设计目标。
要解决的主要难点有：
（1）根据设计指标要求完成对器件的选型及相关信号扩展电路设计，包括摄像头模组、气体检测模块和温湿度检测模块等的选择及扩展电路设计，使之能适应设计要求；
3. 国内外研究现状（文献综述）
随着智能产品目前在国外发达国家更为普遍，因为其经济能力和对计算机研究能力更强劲，研究智能控制也更为久远。国内智能产品的使 用虽较晚，不过我们国家的发展势头不可小觑，各种智能产品的生产厂家也逐年增加，人工智能也逐渐成为学生学科的热门选项。智能小车按照预先设定的模式在地面上可以进行方向的移动，到达所期望的位置，一般可以为其设置良好的自动寻迹寻光，避障，探测，以及具备一定距离的无线遥控等功能。也可以在例如物流运输，地质勘探，抗震救灾，工厂巡检等场景具有实用性以及广阔的应用前景。
国外关于化工厂巡检智能小车的研究相对比较完善在国外对于巡检机器人的研究也有比较全的方面，在2022年Wang Can等学者在对于巡检机器人的IEPG的巡检模式下，利用非线性优化单目视觉和SLAM算法的应用让巡检机器人在复杂环境下得到了优异的定位和导航精度；并且在2023年Xing Liyun学者在对于巡检机器人的定位和识别的研究中在基于RFID 机器视觉的定位算法中可表现出比较高的定位精度；
国内的学者对于化工厂巡检智能小车进行了多方面的研究。在化工厂的安全巡检方面谢晓敏和王正学者在2018年利用floyd算法和蚁群算法分析巡检网络,找出最短路径。并在此基础上对巡检路线进行了区域划分实现了既满足可行条件,又节省人员配置的目标。在图像处理的模块方面，2013年李梁刘帅等学者对于巡检机器人的监控系统完善，实现了协助工作人员完成巡检任务的人机交互软件和自主巡检任务而采用的图像处理算法，能够控制巡检机器人在变电站复杂工作环境下对相关设备仪表进行巡检，节省人力资源的同时，还提高了对异常设备的排查能力，确保安全生产。在2020年高玉健等学者观察到虽然市面上有很多巡检机器人，但是大多数都功能比较单一，由此就开始设计了一款基于定位，避障数据采集及摄像头监控的巡检小车
4. 研究方案
根据要求，确定如下方案：
本系统主要由摄像头模块、手机APP模块和树莓派主控、小车驱动模块、温湿度检测及其气体检测配置组成。在对于主控模块的选择中，由于对摄像头模块的图像数据处理需要对小车经过的地方进行图像实时上传，并且在化工厂环境中温湿度以及有毒气体的数据采集也是需要进行数据的读取，需要进行大量的数据存储，如果使用性价比较高的最小系统板STM32f103的话，会在实际的操作中可能存在容量不足的问题；所以在此比较之下可以选择性能更加完善的树莓派，虽然性价比不及最小系统板，但是在性能方面它有其特有的优点，自身带有的无线模块可以为小车后续的无线控制模块会节省一些麻烦，并且与手机APP模块的连接会更加的通畅。
小车的驱动模块中，通过使用L298N驱动电机对小车进行动力输出，然后手机端APP通过树莓派自带的WIFI进行连接，从而达到数据和指令的传输及互通，实现对小车的控制。 摄像头模块主要用于实时获取图像并上传至手机APP端，达到摄像头所拍摄到的画面和手机端达到信息的互通。传感器探测温湿度，可燃气及液化气的程序，并将收集到的结果数据传输到手机APP界面进行显示。
5. 工作计划
第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料
第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；
第 3 周 确定摄像头、各传感器模组电路，参阅有关资料，分析小车驱动的原理；
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