任务
图1 任务内容
要求
图2 基本要求内容
图3 发挥部分内容
说明
图4 说明内容1
图5 说明内容2
评分标准
图6 评分内容
正文 （部分）
摘要
本实验设计一个空地协同智能消防系统，由无人机和消防车组成。通过选用ESP32作为系统主控，利用L293D芯片搭建系统，实现无人机与消防车之间的无线通信。该系统采用激光模块和火源模拟器完成火情识别和灭火操作。同时，利用主控的多种接口和功能，可以进一步扩展其他传感器和模块，提高系统的智能化程度和功能拓展性。任务要求设计巡逻航线图、实现巡逻、火情识别和灭火等功能，并要求消防车实时显示无人机位置和巡防航迹。
关键词：空地协同智能消防系统、无人机、消防车、无线通信、巡逻航线、火情识别、灭火
1．系统方案
本设计以ESP32芯片为主控，整体系统主要由主控、激光模块和火源模块组成。
1.1 主控模块的论证与选择
方案一：选用ESP32主控
优点：ESP32具有良好的性能和稳定性，支持无线通信和多种传感器接口。
缺点：功耗较高，需要考虑电源供应问题。
方案二：选用Arduino Uno主控
优点：成本较低，易于编程和调试。
缺点：性能和扩展性相对较弱。
方案三：选用Raspberry Pi主控
优点：功能强大，支持多种接口和通信方式。
缺点：成本较高，复杂度相对较高。
经过综合考虑，我们选择方案一，即选用选择ESP32作为系统主控。
1.2 硬件控制方案的论证与选择
方案一：使用L293D芯片搭建系统，采用以下硬件模块实现功能
电机驱动模块：用于控制无人机和消防车的运动。
无线通信模块：用于无人机与消防车之间的实时通信。
位置定位模块：用于获取无人机的位置坐标信息。
方案二：使用PCA9685芯片搭建系统，采用以下硬件模块实现功能
舵机驱动模块：用于控制无人机和消防车的舵机。
无线通信模块：用于无人机与消防车之间的实时通信。
位置定位模块：用于获取无人机的位置坐标信息。
方案三：使用L298N芯片搭建系统，采用以下硬件模块实现功能
电机驱动模块：用于控制无人机和消防车的运动。
无线通信模块：用于无人机与消防车之间的实时通信。
位置定位模块：用于获取无人机的位置坐标信息。
经过综合考虑，我们选择方案一，即使用L293D芯片搭建系统。
2.2 巡逻航迹的计算
根据要求，无人机应按照规划的航线完成全覆盖巡逻，且巡逻区域为40dm×48dm。假设无人机沿直线航行，且航行速度为v dm/s，则航迹长度可通过以下计算得到。
巡逻航迹长度 = v × 巡逻时间
由于要完成全覆盖巡逻，巡逻时间可取为总巡逻区域的长度除以无人机的巡逻速度，即：
巡逻时间 = (48dm / v) + (40dm / v)
综合上述计算，可得到巡逻航迹的计算公式为：
巡逻航迹长度 = v × ((48dm / v) + (40dm / v))。
4．测试方案与测试结果
4.1测试方案
4.1.1 功能测试
（1）火情识别测试
1、在消防巡防区域放置模拟火源，并点亮该火源。
2、启动无人机巡逻，无人机按照规划的航线巡逻。
（2）位置坐标传输测试
1、无人机每秒向消防车发送一次位置坐标信息。
2、消防车上显示器实时更新并显示无人机位置坐标信息。
3、验证是否能准确传输和接收位置坐标信息。
（3）火情确认测试
1、无人机飞至火源地点上方，降低至10dm左右高度，悬停3s后抛洒灭火包。
2、灭火包落在以火源点为中心、半径3dm的圆形区域内。
3、发送火源地点位置坐标给消防车。
4、确认无人机能够准确识别火源并发送位置信息。
（4）火源熄灭测试
1、消防车接收到火源位置坐标后，从消防站出发前往火源地点。
2、在离火源5dm的距离内，使用激光笔照射模拟火源将其熄灭。
（5）系统返回测试
1、完成巡逻后，无人机返回并准确降落在起飞区域内。
2、验证无人机能够安全返回并降落。
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硬性的标准其实限制不了无限可能的我们，所以啊！少年们加油吧！
任务
图1 任务内容
要求
图2 基本要求内容
图3 发挥部分内容
说明
图4 说明内容1
图5 说明内容2
评分标准
图6 评分内容
正文 （部分）
摘要
本实验设计一个空地协同智能消防系统，由无人机和消防车组成。通过选用ESP32作为系统主控，利用L293D芯片搭建系统，实现无人机与消防车之间的无线通信。该系统采用激光模块和火源模拟器完成火情识别和灭火操作。同时，利用主控的多种接口和功能，可以进一步扩展其他传感器和模块，提高系统的智能化程度和功能拓展性。任务要求设计巡逻航线图、实现巡逻、火情识别和灭火等功能，并要求消防车实时显示无人机位置和巡防航迹。
关键词：空地协同智能消防系统、无人机、消防车、无线通信、巡逻航线、火情识别、灭火
1．系统方案
本设计以ESP32芯片为主控，整体系统主要由主控、激光模块和火源模块组成。
1.1 主控模块的论证与选择
方案一：选用ESP32主控
优点：ESP32具有良好的性能和稳定性，支持无线通信和多种传感器接口。
缺点：功耗较高，需要考虑电源供应问题。
方案二：选用Arduino Uno主控
优点：成本较低，易于编程和调试。
缺点：性能和扩展性相对较弱。
方案三：选用Raspberry Pi主控
优点：功能强大，支持多种接口和通信方式。
缺点：成本较高，复杂度相对较高。
经过综合考虑，我们选择方案一，即选用选择ESP32作为系统主控。
1.2 硬件控制方案的论证与选择
方案一：使用L293D芯片搭建系统，采用以下硬件模块实现功能
电机驱动模块：用于控制无人机和消防车的运动。
无线通信模块：用于无人机与消防车之间的实时通信。
位置定位模块：用于获取无人机的位置坐标信息。
方案二：使用PCA9685芯片搭建系统，采用以下硬件模块实现功能
舵机驱动模块：用于控制无人机和消防车的舵机。
无线通信模块：用于无人机与消防车之间的实时通信。
位置定位模块：用于获取无人机的位置坐标信息。
方案三：使用L298N芯片搭建系统，采用以下硬件模块实现功能
电机驱动模块：用于控制无人机和消防车的运动。
无线通信模块：用于无人机与消防车之间的实时通信。
位置定位模块：用于获取无人机的位置坐标信息。
经过综合考虑，我们选择方案一，即使用L293D芯片搭建系统。
2.2 巡逻航迹的计算
根据要求，无人机应按照规划的航线完成全覆盖巡逻，且巡逻区域为40dm×48dm。假设无人机沿直线航行，且航行速度为v dm/s，则航迹长度可通过以下计算得到。
巡逻航迹长度 = v × 巡逻时间
由于要完成全覆盖巡逻，巡逻时间可取为总巡逻区域的长度除以无人机的巡逻速度，即：
巡逻时间 = (48dm / v) + (40dm / v)
综合上述计算，可得到巡逻航迹的计算公式为：
巡逻航迹长度 = v × ((48dm / v) + (40dm / v))。
4．测试方案与测试结果
4.1测试方案
4.1.1 功能测试
（1）火情识别测试
1、在消防巡防区域放置模拟火源，并点亮该火源。
2、启动无人机巡逻，无人机按照规划的航线巡逻。
（2）位置坐标传输测试
1、无人机每秒向消防车发送一次位置坐标信息。
2、消防车上显示器实时更新并显示无人机位置坐标信息。
3、验证是否能准确传输和接收位置坐标信息。
（3）火情确认测试
1、无人机飞至火源地点上方，降低至10dm左右高度，悬停3s后抛洒灭火包。
2、灭火包落在以火源点为中心、半径3dm的圆形区域内。
3、发送火源地点位置坐标给消防车。
4、确认无人机能够准确识别火源并发送位置信息。
（4）火源熄灭测试
1、消防车接收到火源位置坐标后，从消防站出发前往火源地点。
2、在离火源5dm的距离内，使用激光笔照射模拟火源将其熄灭。
（5）系统返回测试
1、完成巡逻后，无人机返回并准确降落在起飞区域内。
2、验证无人机能够安全返回并降落。
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