自动巡线测温小车

目的以及功能：
一种基于热成像测温的巡检小车，以至实现稳定控制检测成本的同时，全自动化、无人化的对每一个地点的温湿度数据进行检测。解决了自动化定时巡检，远程监控的功能。该设备可在用户输出命令时按照要求直接前往需要检测的位置，后续按照原有顺序继续巡检。该设备采用模块化设计，能够接入物联网，可将各项数据也通过wifi模块上传至有人云监控大屏，方便用户查看。主要可应用在变电站检测变压器温度，和环境温湿度等数据，或者拓展至其他领域对不同的设备测温。

（1）保证目标物温度检测精度：保证对目标温度检测精度是对最终目的达成的重要基础，因为小车需要在多个测温点测量不同目标物的温度，不能以热传导的方式测量温度，所以必须利用别的方式保证目标物温度检测精度。自然界中除了人眼看得见的光，还有紫外线、 红外线等非可见光。自然界中温度高于绝对零度(-273℃)的任何物体，随时都向外辐射出电磁波（红外线），因此红外线是自然界中存在最广泛的电磁波，并且热红外线不会被大气烟云所吸收。

（2）实现自动化： 对于一款巡检小车来说，自动化、无人化是实现节约资源以及人力目的的重要方式，自动化设备不仅能更好控制开支预算，也提高工作效率等，为了实现在减少人为控制的情况下，自动化巡检每一个点位是一个必要的方式。

（3）引进物联网技术：随着社会快速发展，疫情防控大环境，不断发展，成为重要部分的5G,智能电网等。如何智能化的利用巡线测温小车将成为我们需要关注的问题，目前样机如果需要用户现场观测设备上的显示屏，而无法实现数据实时监控的问题将难以满足用户的要求，也无法完成自动化智能化目标，达到节约人力以及经济成本的目标。因此在热成像测温的巡检小车中引入物联网技术，它能够通过网络连接后台实时监控小车目标点位以及实时温度、湿度等测量数据，同时能够在用户端发送命令，定点检测需要检测的目标点位。

工作条件：
需要提前设置好巡检路线，需要测温的地点设置好标识，待测量设备需要在小车左侧红外探头3m内，高度与红外探头一致。

测量数据：
1、热成像模块检测目标设备温度
2、DHT11模块检测环境的温度以及湿度

基本思路：
本项目设计的一种基于热成像测温的巡检小车的研究涉及到硬件设计和软件设计。

硬件设计包含核心控制芯片模块、MLX90640热成像模块、DHT11温湿度模块、DHT11温湿度模块、有人云USR-TCP232-302模块、四路红外循迹模块、降压模块、L298N电机驱动模块、0.96寸oled屏幕组成。

（1）核心控制芯片模块主要负责相关模块的数据接收、处理、显示、发送以及控制信号输出等。
（2）热成像模块工作原理是黑体辐射定律，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强，经过芯片处理得到温度数据，通过串口通信把检测到的数据发送至核心控制芯片。
（3） DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，利用单总线通信传送温湿度数据至核心控制芯片。
（4） 有人云模块是一款实现 RJ45网口与RS232接口之间直接的数据透明传输的设备。通过接受数据包的形式接收从核心控制芯片打包的数据包，通过本地网络上传至服务器，令用户能够在PC端网站或者微信小程序查看实时数据，用户还能够通过网页传输指令，该模块接受数据包再传到核心控制芯片实现远程控制。
（5）降压模块是通过一个IC芯片，输出一个方波信号，控制一个开关管的开通和关断，从而控制输入电压对输出的时间长短，方波信号的占空比越大，输出的电压越高，占空比越小，输出电压就越小。
（6） 四路红外循迹模块使用红外线发射和接收管等分立元器件组成探头，并使用电压比较器获得输出信号，通过与核心控制芯片I/O口连接，接受高低电平数据，令小车可以按照既定轨迹行动。
（7）电机驱动模块是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。

（8）0.96寸oled屏幕利用模拟SPI在0.96寸oled屏幕上显示实时温度湿度数据。

重要模块具体应用：

1、MLX90640热成像模块

酷客 MLX90640 是一款低成本非接触红外点阵测温模块。工作原理是黑体辐射定律，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强，经过芯片处理得到温度数据。此模块，有三种方式读取数据，即串口（TTL电平）、USB接口、或者I2C通信方式。该产品测温点阵数量多，像素高。能在一般的环境分辨出人体型。接通5V电源，使用串口通信传递温度数据，注意该模块RXD口连接单片机RXD口，TXD连接单片机TXD口。设置接收数据包包头，用数组接收数据

2、DHT11温湿度模块

DHT11数字温湿度传感器应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。设计的程序中需要先发出接收指令后等待从机响应，DHT11的 DATA引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后 DHT11的DATA引脚处于输出状态，输出83微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出87微秒的高电平通知外设准备接收数据，微处理器的I/O此时处于输入状态，检测到I/O有低电平（DHT11回应信号）后，等待87微秒的高电平后的数据接收。

3、有人云USR-TCP232-302模块

USR-TCP232-302是有人物联网技术有限公司推出的M0系列的单串口服务器，这是一款实现 RJ45网口与RS232接口之间直接的数据透明传输的设备。搭载ARM处理器，功耗低，速度快，稳定性高。内部集成了TCP/IP协议栈，用户利用它可以轻松完成嵌入式设备的网络功能，节省人力物力和开发时间。模块支持 WIFI@2.4 GHz 802.11b/g/n 无线标准，支持 WEP/WPA/WPA2 安全模式，支持AP、STA、AP+STA工作模式，完全集成的串口转无线TCP/UDP传输功能，多个串口速率选择，局域网搜索和无线参数设置功能，支持TCP/UDP Client 注册包机制，支持 Simple Config/Airkiss/usrlink 快速联网配置，支持类 RFC2217。接通3V电源，通过串口通信把需要上传至有人云网络的数据包传送至有人云模块。

主要研究内容：

本项目设计的一种基于热成像测温的巡检小车的研究。解决了自动化定时巡检，远程监控的功能。该设备可在用户输出命令时按照要求直接前往需要检测的位置，后续按照原有顺序继续巡检。该设备采用模块化设计，能够接入物联网，可将各项数据也通过wifi模块上传至有人云监控大屏，方便用户查看。主要可应用在变电站检测变压器温度，和环境温湿度等数据，或者拓展至其他领域对不同的设备测温。

应用价值：

（1）实现无人自动化常规检测温湿度数据、提高检测效率：开发全自动巡线测温小车最重要的是它能够对每一个测温点进行温湿度检测，定时巡航功能令设备检测成为常态化，用户可以远程读取温湿度数据，减少多场景下人员劳动力消耗，实现自动化，同时用户能够连接互联网后更改下一个目标点，令用户能够更高效得到需要检测目标点的温度数据。

（2）减少设备成本：为了检测不同环境下每一个点位的温度湿度数据，而不需要在每一个测温点都设置安装一个温湿度传感器以及联网设备，在需要大量位置进行检测的环境下也能够稳定的控制检测成本。全自动测温小车不仅能于检测变电站变压器温度，同时它能够检测不同环境下的温湿度，或者对人的体温进行测量。

（3）模块化部件：本项目对主控板、MLX90640热成像模块、DHT11温湿度模块、DHT11温湿度模块、有人云USR-TCP232-302模块、四路红外循迹模块、降压模块、L298N电机驱动模块，提升控制器各模块工作可靠性。模块化之后需要快速地更换部件，方便于部件坏了及时进行更换，只需要简单连接新的模块至核心控制模块中即可，大大减少设备检修的时间，增加用户端的供电可靠性，同时能够加装各种不同功能的模块，达成不同的目标，拥有更多的可变性。