基于uwb的消防人員安全定位系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及消防安全以及UWB無線傳感網絡技術領域，特別是一種基于UWB的消防人員安全定位系統。
【背景技術】
[0002]隨著城市化的進一步推進，我國的城市高層建筑以及大型娛樂場所不斷增加，火災隱患也隨之大大增加，對于關乎到人民群眾生命財產安全的消防安全系統的要求也日益提高。當建筑內發生火災時，往往需要消防人員進入樓宇內部進行火情的控制。
[0003]在現有的消防系統中，消防員進入發生火災的建筑后，往往會由于火情引起的煙霧而造成人員能見度差，無法辨認自身所處的位置，有可能誤入火情危險的區域而對消防人員的人身安全造成威脅。若發生消防人員因為高溫或者火災產生的煙霧而暈倒時，更需要對消防人員在火災中的實時位置信息以及人員動作信息進行采集，保證消防員的人身安全。
【實用新型內容】
[0004]為了解決上述問題，本實用新型提出了一種基于UWB的消防人員安全定位系統，使指揮中心根據實時位置信息判斷消防員是否發生險情，同時對于發生火災建筑的實時火情進行實時掌握，防止消防人員進入危險性較大的區域而發生危險。
[0005]本實用新型采取的技術方案是:
[0006]一種基于UWB的消防人員安全定位系統，其特征是，包括在建筑物每個房間中設置的若干個子錨節點和一個主錨節點、定位手環、路由器和指揮中心，所述路由器通過網絡連接至所述指揮中心，所述主錨節點通過所述路由器連接到所述網絡，所述子錨節點連接至所述主錨節點，所述手環與所述子錨節點之間通過UWB通信連接，所述子錨節點監測房間中的火情信息以及所述定位手環的位置信息傳送至所述主錨節點，所述主錨節點將上述信息通過路由器傳送至所述指揮中心，所述指揮中心將信息處理判斷后，通過所述主錨節點和子錨節點反饋給所述定位手環。
[0007]進一步，所述的定位手環包含手環MCU、手環電源模塊、手環UWB模塊和警示模塊，所述手環UWB模塊和警示模塊連接至所述手環MCU，所述手環UWB模塊通過UWB無線通信實現所述定位手環的定位以及與各個子錨節點的數據通信。
[0008]進一步，所述定位手環還包括射頻天線模塊，所述射頻天線模塊連接所述手環UWB模塊，使所述手環UWB模塊的無線信號加強。
[0009]進一步，所述警示模塊包括LED指示燈、振動電機和蜂鳴器。
[0010]進一步，所述的主錨節點主要包含主錨MCU、主錨電源模塊、主錨UWB模塊、網絡模塊、感煙傳感器、感溫傳感器、AD模塊，所述主錨UWB模塊、網絡模塊、感煙傳感器、感溫傳感器和AD模塊連接所述主錨MCU，所述感煙傳感器、感溫傳感器監測所述主錨節點附近的煙度和溫度信息，所述AD模塊將所述煙度和溫度信息轉換成數字信號，所述主錨MCU將所述數字信號通過所述網絡模塊與所述指揮中心進行數據通信。
[0011]進一步，所述的子錨節點主要包含子錨MCU、子錨電源模塊、子錨UWB模塊、感煙傳感器、感溫傳感器、AD模塊，所述子錨UWB模塊、感煙傳感器、感溫傳感器和AD模塊連接所述子錨MCU，所述感煙傳感器、感溫傳感器監測所述子錨節點附近的煙度和溫度信息，所述AD模塊將所述煙度和溫度信息轉換成數字信號，所述子錨MCU將所述數字信號通過子錨UWB模塊發送至所述主錨MCU。
[0012]進一步，所述主錨節點包含GPRS模塊，所述主錨節點和子錨節點均包含備用電源豐旲塊。
[0013]進一步，所述路由器位于建筑物內，所述路由器將所述建筑物內多個房間中的主錨節點接入所述網絡。
[0014]進一步，所述指揮中心包括了服務器和監控主機，所述服務器負責接收各主錨節點上傳的火情信息以及手環定位信息并進行分析，通過所述監控主機進行火情信息進行可視化預警處理。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016](1)采用UWB節點進行消防人員的定位，精度高，能夠判斷消防員在房間中的具體位置信息；且能夠進一步根據其位置是否長時間未變化而判斷人員是否發生暈倒等險情，進一步保障消防人員的安全；
[0017](2)實現了人員定位與火情感知的結合。UWB錨節點在作為定位方式使用的同時，在其硬件模塊中添加感溫以及感煙傳感器，使各UWB錨節點能夠獲取火災信息，判斷其危險程度，若過于危險，不適合消防員進入，則通過消防手環的振動馬達以及蜂鳴器提醒消防員危險，不僅實現了人員定位，也實現了危險的預警；
[0018](3)結合樓宇的模型，通過各錨節點采集到的消防數據，獲取該建筑各房間各主要位置的火情信息，對于該建筑內的火情信息能夠進行總體上的了解，通過這種方式，能夠實現對消防人員進行合理安全引導，防止其進入火情高危區域；
[0019](4)各UWB錨節點均采用了完善的備用方案來應對火災出現時的各種故障情況。此用備用電源以及多種網絡通信模式，大幅提高了系統的可用性以及可靠性，進一步保障了火災情況下人員的安全。
【附圖說明】
[0020]附圖1為消防定位手環的硬件模塊圖；
[0021 ] 附圖2為UWB主錨節點的硬件模塊圖；
[0022]附圖3為UWB子錨節點的硬件模塊圖；
[0023]附圖4為系統總體結構圖；
[0024]附圖5為系統流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面對本實用新型基于UWB的消防人員安全定位系統的【具體實施方式】作詳細說明。
[0026]UWB (UltraWideband)是一種無載波通信技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。UWB技術的脈沖式的數據傳輸方式，在時間上具有極高的分辨力，能夠較好的適用于高精度的定位。通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，UWB能在10米左右的范圍內實現數百Mbit/s至數Gbit/s的數據傳輸速率。UWB的抗干擾性能強，傳輸速率高，系統容量大發送功率非常小。UWB系統發射功率非常小，通信設備可以用小于lmW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長系統電源工作時間。而且，發射功率小，其電磁波輻射對人體的影響也會很小，應用面就廣。
[0027]基于UWB的消防人員安全定位系統包括消防員所攜帶消防定位手環、UWB主錨節點、UWB子錨節點、路由器以及消防指揮中心。所述消防定位手環攜帶于消防員的手腕上；所述UWB主錨節點以及UWB子錨節點均位于建筑的房間中，每一個房間的四周均布置UWB錨節點，用于監測房間的火情信息以及對進入房間的消防員進行定位，每個房間中布置三個UWB子錨節點以及一個UWB主錨節點；所述路由器將UWB主錨節點接入網絡，并能夠通過因特網進行消防數據以及人員定位數據的上傳；所述消防指揮中心為遠程的消防數據中心，設有服務器以及監控主機。
[0028]消防定位手環主要包含MCU、電源模塊、LED指示燈、UWB模塊、射頻天線模塊、振動電機、蜂鳴器等。MCU微處理器能夠用于控制其他各模塊的運行以及數據處理等任務；電源模塊則可采用鋰電池的方式給定位手環進行供電；LED指示燈顯示當前的電池電量信息以及系統工作狀態，若系統正常工作，且無火情報警信息，則顯示綠色，若進入火情危險