在高温、浓烟、有毒有害气体充斥的火灾现场，消防人员面临极高安全风险，智能化消防装备替代人工执行侦察、灭火任务成为行业刚需。针对传统消防机器人环境检测项目少、通信不稳定、控制方式单一、上位机接线杂乱等痛点，采用 “Arduino单片机 + LabVIEW” 的核心技术架构高效消防作业装备。

系统架构

（一）总体架构设计

系统采用 “上位机 + 下位机” 分层控制模式，下位机以 Arduino为控制核心，集成运动、传感器采集、无线通信、避障、灭火五大硬件模块；上位机基于 LabVIEW开发环境构建，通过无线数传模块与下位机实现双向通信，形成 “指令下发 - 数据采集 - 实时反馈 - 决策控制” 的闭环系统。

（二）LabVIEW 核心功能与技术特点

1. 可视化人机交互界面设计

LabVIEW 上位机界面采用模块化布局，左侧设置 5 路精准仪表盘，实时显示火灾现场温度（量程 - 20℃~60℃）、湿度（0~100% RH）、粉尘浓度（0~10mg/m³）、一氧化碳浓度（0~1000mg/m³）、光照强度（0~65535Lux）关键参数，其中一氧化碳浓度通过波形图动态呈现 500s 内变化趋势，便于工程师快速判断环境风险等级。界面中部集成运动控制布尔按钮（前进 / 后退 / 左转 / 右转）及 5 档调速旋钮（0.15~0.55m/s），右下角设置控制模式切换（人工 / 自动）、灭火控制按钮及串口号选择栏，状态机实时显示当前检测参数类型，操作逻辑清晰，无需复杂培训即可上手。

1. 多协议数据通信与解析

LabVIEW 通过串口通信模块实现与下位机的稳定数据交互，设定波特率 9600bps，采用自定义通信协议（帧头 + 命令码 + 操作码），支持 20 余种指令解析，包括控制模式切换（0x55FF 自动 / 0x55AA 人工）、运动状态控制、环境参数采集、灭火指令执行等。通过 LabVIEW 的串口调试工具，可实时监控数据传输状态，自动过滤无效数据，通信距离最远可达 300m，远超行业标准的 130m 要求，且抗干扰能力强，在浓烟、电磁干扰环境下仍能保持数据稳定传输。

1. 实时数据处理与可视化分析

LabVIEW 内置的数据采集与分析函数库，可对下位机上传的多传感器数据进行实时处理，包括数据滤波、异常值剔除、阈值判断等。例如，当一氧化碳浓度超过 50mg/m³ 时，系统自动触发声光报警并在界面标注预警；通过趋势图控件可回溯历史数据，为火灾现场分析提供数据支撑。同时，LabVIEW 支持数据导出功能，可将检测数据保存为 Excel 格式，便于后续复盘与报告生成。

1. 模块化程序设计与灵活扩展

上位机程序采用 “顺序结构 + 条件结构 + 事件结构 + While 循环” 的组合架构，通过 LabVIEW 的图形化编程优势，将通信初始化、指令下发、数据采集、界面更新等功能模块化封装，降低程序耦合度。工程师可根据实际需求快速扩展功能模块，如新增视频传输、路径规划可视化、多机器人协同控制等功能，无需重构核心代码，极大提升了系统的可维护性与扩展性。

关键指标

（一）核心性能指标