專利名稱：一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，屬于特種應急救援裝備技術領域。
背景技術：
隨著社會和經濟的迅猛發展，工業生產、社會生活各相關領域對于能源的需求量越來越大，隨之而來的是在能源開采、加工和運輸等環節中，尤其是傳統的化石能源等采集加工運輸環節中的意外事故發生概率越來越大，救援難度越來越高。在事故現場，由于燃燒不完全、意外泄漏以及其它突發情況，導致現場出現大量的有毒氣體(如CO、H2S等)，隨時可能威脅搶險救援人員的人身安全，因此加強救援隊員的個人防護尤為重要。傳統的搶險救援防護服(諸如消防服)屬功能服裝僅能實現防火，隔熱和阻燃等基本功能，而救援環境中的有毒氣體濃度等環境參數無法被現場救援隊員和后方指揮員及時獲知。因此加強救援隊員的個人防護，對保障救援人員的生命安全，以及事故現場的應急指揮至關重要。電化學氣體傳感器利用氣敏電極或者氣體擴散電極等構成一系列電池測量各種氣體濃度。電化學傳感器可準確測量空氣中微量氣體(ppm級)的濃度，如C0、H2S、S02、NH3、 HF等腐蝕性或有毒氣體，電化學傳感器具有體積小、可現場直接快速檢測和連續檢測等獨特優點。與半導體氣體傳感器和紅外氣體傳感器相比，電化學傳感器具有低功耗、線性度高等優點。新一代信息處理集成電路(IC)如PSoC、Fusion FPGA等依靠其高集成度、高可靠性的內部集成電路可在低功耗低成本條件下實現快速、準確的信息處理。無線通信是一種僅利用自由空間電磁波傳播而不通過有線線纜的通信方式，伴隨著通信技術的迅猛發展， 人們更可以依靠新一代無線通信技術實現信息的實時交換。其中，紫蜂(ZigBee)是一種基于IEEE802. 15.4標準的無線監測與控制應用的全球性無線通信標準，突出簡單易用、近距離、低功耗且極廉價的市場定位，廣泛應用于工業控制、醫療護理、遠程控制等領域。正是得益于傳感器技術、信息處理技術和無線通信技術的高速發展，搶險救援服的信息化和智能化成為可能。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠實時監測搶險救援現場有毒氣體(諸如CO、H2S, so2、nh3、hf等)濃度的智能搶險救援服，并具備現場告警功能，同時將相關信息及時傳送給搶險救援應急指揮中心。為達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，包括救援服本體，其特征在于在救援服本體上嵌入有毒氣監測與告警裝置， 該毒氣監測與告警裝置包括感知有毒氣體的信息獲取模塊，由微處理器獲取信息獲取模塊輸出的信號，微處理器根據獲取信號適時控制現場告警設備，并將獲取的信號處理后通過無線傳感網通信模塊發送給遠端的指揮中心，信息獲取模塊、微處理器、現場告警設備及無線傳感網通信模塊由電源管路系統提供電源。
優選地，所述信息獲取模塊為至少兩個，由所述微處理器將從所有信息獲取模塊獲得的數據進行比較分析得到可信數據通過所述無線傳感網通信模塊發送給后方的指揮中心。優選地，所述信息獲取模塊包括有毒氣體傳感器，有毒氣體傳感器連接信號調理電路，信號調理電路連接所述微處理器。優選地，所述信號調理電路包括啟動電路、電壓偏置電路及跨阻放大電路，啟動電路連接所述有毒氣體傳感器的工作電極，電壓偏置電路連接所述毒氣體傳感器的參考電極，所述毒氣體傳感器的工作電極連接跨阻放大電路，跨阻放大電路連接所述微處理器。優選地，所述告警裝置包括聲音告警裝置和/或光告警裝置。 優選地，所述聲音告警裝置為蜂鳴器，所述光告警裝置為三色發光二極管。優選地，所述聲音告警裝置位于所述救援服本體的肩部靠近人耳處，所述光告警裝置位于所述救援服本體的前胸處、后胸處、左側袖口處或右側袖口處，所述無線傳感網通信模塊及所述微處理器位于所述救援服本體的肩部，所述電源管理系統位于所述救援服本體的后背位置處。優選地，所述無線傳感網通信模塊采用紫蜂(Zigbee)模塊。優選地，所述電源管理系統包括柔性薄膜電池組件，柔性薄膜電池組件連接電源管理電路，由電源管理電路給出多路分壓電壓信號分別輸送給所述信息獲取模塊、微處理器、現場告警設備及無線傳感網通信模塊。與現有技術相比，本發明的優點是能夠實時監測救援隊員所在現場的有毒氣體濃度，并進行現場實時顯示與告警，毒氣濃度能表征現場救援的環境條件，同時把這些信息通過無線傳感網傳送到救援應急指揮控制中心，使救援指揮員能夠根據事故現場的環境具體情況做出正確的決策，這對保障消救援人員的生命安全是至關重要的。本發明采用的是微機電系統(MEMS)傳感器，集成電路，以及柔性印刷電路板，均比較小巧輕便，既安全又不會有異物感，更不會妨礙衣服的防護和操作功能。
圖I為實施例中的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服布置示意圖
圖2為總體電路框圖3為信息獲取模塊電路框圖4為告警裝置電路框圖5為紫蜂模塊連接框圖6為電源管理系統框圖7為采用實施例構建的系統圖8為實施例的工作流程圖。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以一優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖I及圖2所示，本發明提供了一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，包括救援服本體6，在救援服本體6上嵌入毒氣監測與告警裝置，該毒氣監測與告警裝置包括用于感知有毒氣體的兩個信息獲取模塊1，由微處理器MPU將從所有信息獲取模塊獲得的數據進行比較分析得到最準確的數據通過無線傳感網通信模塊5發送給遠端的指揮中心，同時，微處理器MPU根據獲取的信號控制現場告警設備，信息獲取模塊I、微處理器 MPU、現場告警設備及無線傳感網通信模塊5由電源管理系統2提供電源。其中，告警裝置包括兩個聲音告警裝置4和四個光告警裝置3。如圖I所示，兩個信息獲取模塊I分別為位于救援服本體6的衣領位置，兩個聲音告警裝置4位于兩肩靠近人耳處，四個光告警裝置3分別位于救援服本體6的前后胸口處、 左右兩袖袖口處。無線傳感網通信模塊5置于救援服本體6的肩部位置處，電源管理系統 2置于救援服本體6的后背位置處。微處理器MPU及其外圍電路組成的微處理器電路7位于救援服本體6的肩部位置處。如圖3所示，信息獲取模塊I包括有毒氣體傳感器，有毒氣體傳感器連接信號調理電路，信號調理電路連接微處理器MPU。對于不同的有毒氣體采用不同的有毒氣體傳感器， 例如對于CO，采用CO濃度監測傳感器。信號調理電路即為模擬前端AFE，包括啟動電路、電壓偏置電路及跨阻放大電路，啟動電路連接所述有毒氣體傳感器的工作電極，電壓偏置電路連接所述毒氣體傳感器的參考電極，所述毒氣體傳感器的工作電極連接跨阻放大電路， 跨阻放大電路連接所述微處理器MPU。如圖4所示，聲音告警裝置4為蜂鳴器，光告警裝置3為三色發光二極管。蜂鳴器及三色發光二極管連接微處理器MPU，進行信息處理后，由微處理器MPU驅動三色發光二極管和蜂鳴器用于現場實時顯示和告警。如圖5所示，無線傳感網通信模塊5采用紫蜂模塊，紫蜂模塊連接微處理器MPU。 信號進入微處理器MPU后，在微處理器MPU中進行處理，對兩路信息獲取模塊I獲得的數據分別進行比較分析，把可信信息通過紫蜂ZigBee模塊以無線方式發送出去，傳輸到救援指 車的控制中心。如圖6所示，電源管理系統2包括柔性薄膜電池組件，柔性薄膜電池組件連接電源管理電路，由電源管理電路給出多路電壓分別輸送給所述信息獲取模塊、微處理器MPUJ! 場告警設備及無線傳感網通信模塊5。因為救援服本體6在使用中不可避免的有彎曲、折疊等行為動作，因此采用硅基薄膜柔性電池以適應救援服本體的日常操作。在進行救援時，救援人員穿著本發明的提供的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服構成如圖7所示的救援網絡，其工作過程如圖8所示。
權利要求
1.一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，包括救援服本體(6)，其特征在于在救援服本體(6)上嵌入有毒氣監測與告警裝置，該毒氣監測與告警裝置包括用于感知有毒氣體的信息獲取模塊(I)，由微處理器(MPU)獲取信息獲取模塊(I)給出的信號，微處理器(MPU)根據獲取的信號控制現場告警設備，并將獲取的信號處理后通過無線傳感網通信模塊(5)發送給遠端的指揮中心，信息獲取模塊(I)、微處理器(MPU)、現場告警設備及無線傳感網通信模塊(5)由電源管理系統(2)提供電源。
2.如權利要求I所述的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，其特征在于所述信息獲取模塊(I)為至少兩個，由所述微處理器(MPU)將從所有信息獲取模塊獲得的數據進行比較分析得到可信信息通過所述無線傳感網通信模塊(5)發送給后方的指揮中心。
3.如權利要求I所述的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，其特征在于所述信息獲取模塊(I)包括有毒氣體傳感器，有毒氣體傳感器連接信號調理電路，信號調理電路連接所述微處理器(MPU)。
4.如權利要求3所述的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，其特征在于所述信號調理電路包括啟動電路、電壓偏置電路及跨阻放大電路，啟動電路連接所述有毒氣體傳感器的工作電極，電壓偏置電路連接所述毒氣體傳感器的參考電極，所述毒氣體傳感器的工作電極連接跨阻放大電路，跨阻放大電路連接所述微處理器(MPU)。
5.如權利要求I所述的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，其特征在于所述告警裝置包括聲音告警裝置(4)和/或光告警裝置(3)。
6.如權利要求5所述的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，其特征在于所述聲音告警裝置(4)為蜂鳴器，所述光告警裝置(3)為發光二極管。
7.如權利要求5所述的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，其特征在于所述聲音告警裝置(4)位于所述救援服本體(6)的肩部靠近人耳處，所述光告警裝置(3)位于所述救援服本體￠)的前胸處、后胸處、左側袖口處或右側袖口處，所述無線傳感網通信模塊(5)及所述微處理器(MPU)位于所述救援服本體￠)的肩部，所述電源管理系統(2)位于所述救援服本體￠)的后背位置處。
8.如權利要求I所述的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，其特征在于所述無線傳感網通信模塊(5)采用紫蜂模塊。
9.如權利要求I所述的一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，其特征在于所述電源管理系統(2)包括柔性薄膜電池組件，柔性薄膜電池組件連接電源管理電路， 由電源管理電路給出多路電壓分別輸送給所述信息獲取模塊、微處理器(MPU)、現場告警設備及無線傳感網通信模塊(5)。
全文摘要
本發明提供一種嵌入毒氣監測和告警功能的智能搶險救援服，包括救援服本體，其特征在于在救援服本體上嵌入有毒氣體監測與告警裝置，該毒氣監測與告警裝置包括用于感知有毒氣體的信息獲取模塊，由微處理器獲取信息獲取模塊給出的信號，微處理器根據獲取的信號控制現場告警設備，并將獲取的信號處理后通過無線傳感網通信模塊發送給遠端的指揮中心，信息獲取模塊、微處理器、現場告警設備及無線傳感網通信模塊由電源管理系統提供電源。與現有技術相比，本發明的優點是能夠實時監測救援隊員所在現場的有毒氣體濃度，并進行現場實時顯示與告警。
文檔編號A62B17/00GK102600564SQ20121006319
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月11日 優先權日2012年3月11日
發明者周堂興, 禹素萍, 范紅, 許武軍, 趙儒哲 申請人:東華大學