一種消防員智能救援導向系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種消防員智能救援導向系統，包括：消防員個人終端、便攜中繼、拋投式無線環境檢測儀和后場中心指揮平臺；消防員個人終端包括：跌倒報警模塊、定位模塊、生命體征監測模塊、終端無線傳輸模塊和終端數據處理模塊；便攜中繼包括：中繼數據處理模塊、中繼無線傳輸模塊、中繼傳感器模塊和指示模塊；拋投式無線環境檢測儀包括：環境檢測數據處理模塊、環境檢測傳感模塊及環境檢測無線傳輸模塊；后場中心指揮平臺包括：指揮平臺無線傳輸模塊和上位機。本實用新型的特點在于，具有導向、廣播、通信、定位、方位、呼救、軌跡、感溫、感煙及單兵定位等功能，且采用動態自適應動態組網技術，組網自由，傳輸靈活，傳輸距離遠。
【專利說明】
一種消防員智能救援導向系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于消防系統領域，具體地，涉及一種消防員智能救援導向系統。
【背景技術】
[0002]傳統救援中，消防官兵通常會配備通信裝置、救生繩、呼救器、生命體征檢測儀，現場布設環境監測儀，以保障消防官兵的生命安全。但是這些裝備紛繁而沉重，不利于消防官兵救援工作的正常開展，同時這些設備相互獨立不成系統且均在前場，后場指揮人員無法直接了解前場實際情況，不便于正確指揮決策。
[0003]對此，目前國內主要存在如下專利文獻:
[0004]中國專利號:201520620326.4，公開了一種消防員用三維定位指揮系統。所述系統，包括定位數據采集傳輸模塊、音視頻采集網絡傳輸模塊、人的體征信息采集傳輸模塊、無線中繼傳輸模塊、無線接收模塊和顯示模塊;所述定位數據采集傳輸模塊與無線接收模塊連接，無線接收模塊通過數據線與顯示模塊連接;所述音視頻采集網絡傳輸模塊是通過網絡傳輸的方式與顯示模塊連接;所述人的體征信息傳輸模塊通過藍牙傳輸的方式與定位數據采集傳輸模塊連接。由于采用了以上指揮系統，能夠實時監測每個消防員的情況，同時也能夠將火災現場的情況實時的顯示出來，指揮人員及時調整救援方案，指揮消防員有效、有序的進行滅火。同時還能保證消防員自身安全。然而，該系統功能單一，且采用的是藍牙方式傳輸，信號強度受干擾因素較多，定位不準確。
[0005]中國專利號:200720029730.X，公開了一種基于ZIGBEE的無線定位系統，包括子節點、接收子節點發出信息的主節點、接收主節點發出信息的網絡節點，及連接所述網絡節點的上位機，并且所述子節點與主節點及主節點與網絡節點之間低層均采用ZIGBEE標準通信。本實用新型由于采用了 ZIGBEE標準進行無線通訊，保證了通訊的質量，并且由于ZIGBEE標準為免費使用的無線通信標準，因此節省了大量許可使用費，進而降低了成本。另一方面，由于ZIGBEE標準的特性，其系統各部分的組成都相對簡單、功耗低，因而又進一步降低了成本。然而該專利只是利用當前的信息來定位，而不是將歷史數據和現在數據融合進行定位，誤差較大。
[0006]中國專利號:200920043829.4，公開了一種基于無線傳感器網絡的礦井監控管理設備，該設備包括井上信息中心、交換機、布置在井下的工業以太網、設置在工業以太網上的無線傳感器網關節點、設置在礦井巷道中的無線傳感器錨節點和攜帶在人員身上以及設置在生產設備上的無線傳感器移動節點，對環境參數進行監測的節點將監測到信號直接或者間接傳達至井上信息中心，井上信息中心將監測到的參數處理后經以太網反饋給井下的無線傳感器網關節點、無線傳感器錨節點和無線傳感器移動節點，對其發出警報和控制。本實用新型簡單有效，可有效的對井下環境參數、人員定位等信息進行監控，在危險情況下能預警，防止事故的發生。然而該設備在實際中無法應用，該設備未解決傳感器的標定問題，因此容易經常導致誤報;且無有效的定位方案。
[0007]中國專利號:200810022612.5，公開了一種煤礦井下無線傳感器網絡節點設備。該煤礦井下無線傳感器網絡節點設備有無線傳感器固定節點(I)和無線傳感器移動節點(2)，固定傳感器節點(I)安放在煤礦井下巷道壁上，每隔一段距離安放一個，移動傳感器節點
(2)佩帶在井下人員身上。優點:I)定位精度高。人員攜帶的移動節點發射無線信號與臨近固定節點通信，確定其位置，提高了定位的精度;2)無線傳感器固定節點和無線傳感器移動節點均具有雙向通信的能力，能夠準確定位人員的位置。3)無線傳感器節點的設計成本比較低，能夠大量布置節點，避免定位和監測得漏區和盲點。4)布置無線傳感器固定節點之間不需要有線連接，成本低。然而該設備并沒有解決有效的利用現有條件組網問題，因為無線信號在井下干擾大，有時無法發送數據，無法實現救援導向功能。
【實用新型內容】
[0008]為解決上述存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種消防員智能救援導向系統。
[0009]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，包括:消防員個人終端、便攜中繼、拋投式無線環境檢測儀和后場中心指揮平臺；消防員個人終端包括:跌倒報警模塊、定位模塊、生命體征監測模塊、終端無線傳輸模塊和終端數據處理模塊;所述終端數據處理模塊包括終端微處理器、終端存儲器、按鍵和液晶顯示器，所述終端存儲器、按鍵和液晶顯示器均與終端微處理器對應I/O 口連接;所述終端無線傳輸模塊通過數據線與終端微處理器連接;所述跌倒報警模塊包括:陀螺儀、喇叭和方位指示燈，所述陀螺儀、喇叭和方位指示燈分別通過數據線與終端微處理器連接;所述定位模塊包括一用于定位的三維定位模塊，所述三維定位模塊通過數據線與終端微處理器連接;所述生命體征監測模塊包括心率帶以及監測模塊無線收發器，所述心率帶與監測模塊無線收發器連接，并通過無線傳輸方式向終端微處理器傳輸數據;便攜中繼包括:中繼數據處理模塊、中繼無線傳輸模塊、中繼傳感器模塊和指示模塊;所述中繼數據處理模塊包括:中繼微處理器和中繼存儲器;所述中繼傳感器模塊包括:中繼溫度傳感器和中繼氣體傳感器;所述中繼溫度傳感器和中繼氣體傳感器通過數據線與中繼微處理器連接;所述中繼無線傳輸模塊通過數據線與中繼微處理器通信連接;所述指示模塊包括:喇叭和紅綠雙色強光源;所述喇叭和紅綠雙色強光源通過數據線與中繼微處理器連接;拋投式無線環境檢測儀包括:環境檢測數據處理模塊、環境檢測傳感模塊及環境檢測無線傳輸模塊;所述檢測儀數據處理模塊包括:環境檢測微處理器和環境監測存儲器;所述環境檢測無線傳輸模塊通過數據線與環境檢測微處理器連接;所述環境檢測傳感模塊包括:環境檢測溫度傳感器和有毒氣體傳感器，所述檢測溫度傳感器和有毒氣體傳感器通過數據線與環境檢測微處理器連接;后場中心指揮平臺包括:指揮平臺無線傳輸模塊和上位機;所述指揮平臺無線傳輸模塊與終端無線傳輸模塊、中繼無線傳輸模塊以及環境檢測無線傳輸模塊通過無線傳輸方式通信連接;所述指揮平臺無線傳輸模塊與上位機通過數據線連接。
[0010]進一步地，所述消防員個人終端的液晶顯示器的主界面上側部分顯示窗口設置、串口開關、文件存儲、信息保存、地圖設置、方位校準、系統設置、關機操作;所述主界面中心部分為現場定位軌跡顯示部分;所述主界面右側部分顯示消防員的ID序列號、姓名、運動狀態、現場溫度，定位收發模塊的電池電壓、體溫和心律、經度和瑋度、運動所在的樓層和高度信息;所述主界面左側部分分為兩部分，左側上部為樓層追蹤顯示部分，左側下部為主界面中心部分調整控制部分。
[0011 ]另，所述監測模塊無線收發器通過2.4G傳輸方式傳輸數據。
[0012]另有，所述微處理器采用M⑶芯片。
[0013]另有，所述終端無線傳輸模塊、中繼無線傳輸模塊和環境檢測無線傳輸模塊均采用自適應動態組網技術。
[0014]再，所述心率帶穿戴在消防員身上。
[0015]再有，所述心率帶采集消防員的心率和體溫數據。
[0016]且，所述上位機為筆記本電腦。
[0017]本實用新型的有益效果在于:具有導向、廣播、通信、定位、方位、呼救、軌跡、感溫、感煙及單兵定位等功能。
[0018]1、導向功能:便攜中繼之間通過高亮光線連接，形成“光路”，“光路”分綠色和紅色，分別代表進攻線路和撤退線路，當顯示為綠色時作戰人員可以沿著光路和箭頭指示的方向進行進攻，當顯示為紅色時則要求場內人員沿著光路和箭頭指示的方向撤退。
[0019]2、廣播功能:所有火場內的便攜中繼和消防員個人終端均具有語音廣播功能，場外人員通過后場中心指揮平臺向場內人員發布作戰指令。
[0020]3、通信功能:后場中心指揮平臺通過便攜中繼和消防員個人終端實時接收場內環境和人員的信息，及時了解場內情況，以便做出決策。
[0021]4、定位功能:便攜中繼可以測定消防員是否離開通信范圍，并發出警報，可以判定消防員的方位，方便后場指揮人員指揮。
[0022]5、方位攻能:消防員個人終端具有方位燈的功能，可以在濃煙情況下，顯示自己的位置，取代原先的單獨的方位燈。
[0023]6、呼救功能:消防員個人終端會根據消防員的姿態給出自動報警聲音，同時后場可以接收到消防員的姿勢狀態。
[0024]7、軌跡功能:便攜中繼可以檢測消防員個人終端發出的信號，從而確定消防員的運動軌跡。
[0025]8、感溫功能:所有便攜中繼以及拋投式環境監測儀可以收集附近的溫度并回傳后場中心指揮平臺，系統建立場內的溫度分布圖，分析火點的位置和火勢的發展方向。
[0026]9、感煙功能:所有便攜中繼以及拋投式環境監測儀可以收集附近的有毒氣體的濃度并回傳后場中心指揮平臺，分析煙氣濃度的分布、火點的位置和火勢發展的方向，并根據濃度值的大小向場內人員發布預警。
[0027]10、定位顯示功能:作戰小組每個人可以通過個人終端看到隊友的相對位置，當有可能要離開自己的通信范圍時，向自己報警提醒。
[0028]另外，在無線網絡架構中，中繼、個人終端及拋投式無線環境監測儀中的無線傳輸模塊均采用動態自適應動態組網技術，每個無線傳輸模塊既可以是終端也可以是中繼節點，組網自由，傳輸靈活，傳輸距離遠。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型所提供的一種消防員智能救援導向系統的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0030]以下實施例用于說明本實用新型，但不能用來限制本實用新型的范圍。
[0031]參照圖1，本實用新型所提供的一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，包括:消防員個人終端、便攜中繼、拋投式無線環境檢測儀和后場中心指揮平。
[0032]消防員個人終端包括:跌倒報警模塊、定位模塊、生命體征監測模塊、終端無線傳輸模塊和終端數據處理模塊;所述終端數據處理模塊包括終端微處理器、終端存儲器、按鍵和液晶顯示器，所述終端存儲器、按鍵和液晶顯示器均與終端微處理器對應I/O 口連接，通過喇叭發出命令、液晶顯示屏顯示隊友位置;終端數據處理模塊具有消防員姿態報警、方位指示、生命體征采集及顯示、語音提示及單兵定位顯示等功能。所述終端無線傳輸模塊通過數據線與終端微處理器連接;所述跌倒報警模塊包括:陀螺儀、喇叭和方位指示燈，所述陀螺儀、喇叭和方位指示燈分別通過數據線與終端微處理器連接，可以實時監測消防員的工作姿態，如果消防員連續30分鐘靜止或是跌倒狀態，微處理通過控制喇叭和方位指示燈自動發出聲光報警并通過無線傳輸模塊將報警信號傳送到后場中心指揮平臺處理，消防員也可以在自己遇到危險的時候，通過長按按鍵來實現手動報警并將報警信號傳送到后場中心指揮平臺處理;所述定位模塊包括一用于定位的三維定位模塊，所述三維定位模塊通過數據線與終端微處理器連接，微處理器將三維定位模塊提供的坐標信息通過無線傳輸模塊傳送給后場中心指揮平臺處理;所述生命體征監測模塊包括心率帶以及監測模塊無線收發器，所述心率帶與監測模塊無線收發器連接，并通過無線傳輸方式向終端微處理器傳輸數據，微處理器得到佩戴者心率及體溫數據后利用液晶顯示模塊顯示并通過無線傳輸模塊傳送給后場中心指揮平臺處理。
[0033]便攜中繼包括中繼數據處理模塊、中繼無線傳輸模塊、中繼傳感器模塊和指示模塊，用于在消防員行進的路上布置，建立消防員和后場中心指揮平臺的數據通道，并通過光電和語音進行作戰指令的下達，根據需要，中繼也可以完成環境溫度和有毒氣體濃度的采集;所述中繼數據處理模塊包括:中繼微處理器和中繼存儲器;所述中繼傳感器模塊包括:中繼溫度傳感器和中繼氣體傳感器;所述中繼溫度傳感器和中繼氣體傳感器通過數據線與中繼微處理器連接，用以檢測便攜中繼周邊的溫度及有毒氣體含量等參數;所述中繼無線傳輸模塊通過數據線與中繼微處理器連接，可以將測得的溫度及有毒氣體含量等參數傳送到后場中心指揮平臺，也可以無線接收后場中心指揮平臺發來的指令;所述指示模塊包括:喇叭和紅綠雙色強光源;所述喇叭和紅綠雙色強光源通過數據線與中繼微處理器連接，用以傳達后場中心指揮平臺的指令，當后場傳來進攻命令時，微處理器控制強光源發出綠色光線，用以指示進攻方向，喇叭輸出進攻命令，當后場傳來撤退命令時，微處理器控制強光源發出紅色光線，用以指示撤退方向，喇叭輸出撤退命令。
[0034]拋投式無線環境檢測儀包括環境檢測數據處理模塊、環境檢測傳感模塊及環境檢測無線傳輸模塊，通過拋投方式可以監測險情最前端的溫度和有毒氣體濃度，并將數據傳輸給后場中心指揮平臺，指揮人員根據檢測數據合理指揮搶險救援，進而減少救援人員的傷亡;所述檢測儀數據處理模塊包括:環境檢測微處理器和環境監測存儲器;所述環境檢測傳感模塊包括:環境檢測溫度傳感器和有毒氣體傳感器，所述檢測溫度傳感器和有毒氣體傳感器通過數據線與環境檢測微處理器連接，以檢測拋投式無線環境監測儀周邊的溫度及有毒氣體含量等參數;所述環境檢測無線傳輸模塊通過數據線與環境檢測微處理器連接，可以將測得的溫度及有毒氣體含量等參數傳送到后場中心指揮平臺。
[0035]后場中心指揮平臺包括指揮平臺無線傳輸模塊和上位機，用于與火場內的便攜中繼、消防員個人終端、拋投式環境檢測儀的通信聯絡，接受來自火場內的數據，對數據進行分析，提供輔助決策的依據，并可以對火場內的終端和中繼進行控制，發布作戰指揮命令；所述指揮平臺無線傳輸模塊與終端無線傳輸模塊、中繼無線傳輸模塊以及環境檢測無線傳輸模塊通過無線傳輸方式通信連接;所述指揮平臺無線傳輸模塊與上位機通過數據線連接，無線傳輸模塊接收到的數據傳送到上位機處理，上位機可以通過專用軟件發布命令，命令指令通過無線傳輸模塊傳送到各個消防員個人終端、便攜中繼。
[0036]進一步地，所述消防員個人終端的液晶顯示器的主界面上側部分顯示窗口設置、串口開關、文件存儲、信息保存、地圖設置、方位校準、系統設置、關機操作;所述主界面中心部分為現場定位軌跡顯示部分;所述主界面右側部分顯示消防員的ID序列號、姓名、運動狀態、現場溫度，定位收發模塊的電池電壓、體溫和心律、經度和瑋度、運動所在的樓層和高度信息;所述主界面左側部分分為兩部分，左側上部為樓層追蹤顯示部分，左側下部為主界面中心部分調整控制部分。
[0037]另，所述監測模塊無線收發器通過2.4G傳輸方式傳輸數據。
[0038]另有，所述微處理器采用M⑶芯片。
[0039]另有，所述終端無線傳輸模塊、中繼無線傳輸模塊和環境檢測無線傳輸模塊均采用自適應動態組網技術。
[0040]再，所述心率帶穿戴在消防員身上。
[0041]再有，所述心率帶采集消防員的心率和體溫數據。
[0042]且，所述上位機為筆記本電腦。
[0043]本實用新型的有益效果在于:具有導向、廣播、通信、定位、方位、呼救、軌跡、感溫、感煙及單兵定位等功能。
[0044]導向功能:便攜中繼之間通過高亮光線連接，形成“光路”，“光路”分綠色和紅色，分別代表進攻線路和撤退線路，當顯示為綠色時作戰人員可以沿著光路和箭頭指示的方向進行進攻，當顯示為紅色時則要求場內人員沿著光路和箭頭指示的方向撤退。
[0045]廣播功能:所有火場內的便攜中繼和消防員個人終端均具有語音廣播功能，場外人員通過后場中心指揮平臺向場內人員發布作戰指令。
[0046]通信功能:后場中心指揮平臺通過便攜中繼和消防員個人終端實時接收場內環境和人員的信息，及時了解場內情況，以便做出決策。
[0047]定位功能:便攜中繼可以測定消防員是否離開通信范圍，并發出警報，可以判定消防員的方位，方便后場指揮人員指揮。
[0048]方位攻能:消防員個人終端具有方位燈的功能，可以在濃煙情況下，顯示自己的位置，取代原先的單獨的方位燈。
[0049]呼救功能:消防員個人終端會根據消防員的姿態給出自動報警聲音，同時后場可以接收到消防員的姿勢狀態。
[0050]軌跡功能:便攜中繼可以檢測消防員個人終端發出的信號，從而確定消防員的運動軌跡。
[0051]感溫功能:所有便攜中繼以及拋投式環境監測儀可以收集附近的溫度并回傳后場中心指揮平臺，系統建立場內的溫度分布圖，分析火點的位置和火勢的發展方向。
[0052]感煙功能:所有便攜中繼以及拋投式環境監測儀可以收集附近的有毒氣體的濃度并回傳后場中心指揮平臺，分析煙氣濃度的分布、火點的位置和火勢發展的方向，并根據濃度值的大小向場內人員發布預警。
[0053]定位顯示功能:作戰小組每個人可以通過個人終端看到隊友的相對位置，當有可能要離開自己的通信范圍時，向自己報警提醒。
[0054]另外，在無線網絡架構中，中繼、個人終端及拋投式無線環境監測儀中的無線傳輸模塊均采用動態自適應動態組網技術，每個無線傳輸模塊既可以是終端也可以是中繼節點，組網自由，傳輸靈活，傳輸距離遠。
[0055]需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍中。
【主權項】
1.一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，包括:消防員個人終端、便攜中繼、拋投式無線環境檢測儀和后場中心指揮平臺； 消防員個人終端包括:跌倒報警模塊、定位模塊、生命體征監測模塊、終端無線傳輸模塊和終端數據處理模塊； 所述終端數據處理模塊包括終端微處理器、終端存儲器、按鍵和液晶顯示器，所述終端存儲器、按鍵和液晶顯示器均與終端微處理器對應I/o 口連接； 所述終端無線傳輸模塊通過數據線與終端微處理器連接； 所述跌倒報警模塊包括:陀螺儀、喇叭和方位指示燈，所述陀螺儀、喇叭和方位指示燈分別通過數據線與終端微處理器連接； 所述定位模塊包括一用于定位的三維定位模塊，所述三維定位模塊通過數據線與終端微處理器連接； 所述生命體征監測模塊包括心率帶以及監測模塊無線收發器，所述心率帶與監測模塊無線收發器連接，并通過無線傳輸方式向終端微處理器傳輸數據； 便攜中繼包括:中繼數據處理模塊、中繼無線傳輸模塊、中繼傳感器模塊和指示模塊； 所述中繼數據處理模塊包括:中繼微處理器和中繼存儲器； 所述中繼傳感器模塊包括:中繼溫度傳感器和中繼氣體傳感器;所述中繼溫度傳感器和中繼氣體傳感器通過數據線與中繼微處理器連接； 所述中繼無線傳輸模塊通過數據線與中繼微處理器通信連接； 所述指示模塊包括:喇叭和紅綠雙色強光源；所述喇叭和紅綠雙色強光源通過數據線與中繼微處理器連接； 拋投式無線環境檢測儀包括:環境檢測數據處理模塊、環境檢測傳感模塊及環境檢測無線傳輸模塊； 所述檢測儀數據處理模塊包括:環境檢測微處理器和環境監測存儲器； 所述環境檢測無線傳輸模塊通過數據線與環境檢測微處理器連接； 所述環境檢測傳感模塊包括:環境檢測溫度傳感器和有毒氣體傳感器，所述檢測溫度傳感器和有毒氣體傳感器通過數據線與環境檢測微處理器連接； 后場中心指揮平臺包括:指揮平臺無線傳輸模塊和上位機； 所述指揮平臺無線傳輸模塊與終端無線傳輸模塊、中繼無線傳輸模塊以及環境檢測無線傳輸模塊通過無線傳輸方式通信連接； 所述指揮平臺無線傳輸模塊與上位機通過數據線連接。2.根據權利要求1所述的一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，所述消防員個人終端的液晶顯示器的主界面上側部分顯示窗口設置、串口開關、文件存儲、信息保存、地圖設置、方位校準、系統設置、關機操作;所述主界面中心部分為現場定位軌跡顯示部分;所述主界面右側部分顯示消防員的ID序列號、姓名、運動狀態、現場溫度，定位收發模塊的電池電壓、體溫和心律、經度和瑋度、運動所在的樓層和高度信息;所述主界面左側部分分為兩部分，左側上部為樓層追蹤顯示部分，左側下部為主界面中心部分調整控制部分。3.根據權利要求1所述的一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，所述監測模塊無線收發器通過2.4G傳輸方式傳輸數據。4.根據權利要求1所述的一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，所述微處理器采用MCU芯片。5.根據權利要求1所述的一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，所述終端無線傳輸模塊、中繼無線傳輸模塊和環境檢測無線傳輸模塊均采用自適應動態組網技術。6.根據權利要求1所述的一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，所述心率帶穿戴在消防員身上。7.根據權利要求1所述的一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，所述心率帶采集消防員的心率和體溫數據。8.根據權利要求1所述的一種消防員智能救援導向系統，其特征在于，所述上位機為筆記本電腦。
【文檔編號】H04B7/155GK205508063SQ201620159931
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月3日
【發明人】楊揚, 錢峻, 萬軍, 王新文
【申請人】南京正澤科技有限公司