專利名稱：數字化消防單兵作業指揮系統的制作方法
技術領域：
數字化消防單兵作業指揮系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種數字化消防單兵作業指揮系統，可應用于消防火場作業、污染源/危險物質監測探測、防化等領域的信息探測及安全防護領域等。
背景技術：
[0002]現有的消防、危險物質檢測作業均使用手持式探測器、化驗車等裝備，探測范圍小、體積大、需要獨立操作，不能與勤務人員無縫交互，難以做到即時使用。現有作業設備和人員的通信方式均為傳統語音電臺，傳輸信息量有限，僅能傳輸語音和極少數據，不能為信息/指揮節點提供充分的指揮憑據。[0003]這些問題的原因在于:[0004]1、滿足使用的高精度的探測器體積較大且沉重，多用于固定式安裝。基于信號增強的能量分配平均原則，探測器的精度和探測范圍呈一個接近反比的關系，即探測器精度越高，其探測范圍就越小，精度極高時可能僅能夠對一個物質點或一個分子/原子進行檢測；反之若探測范圍越大(能夠同時檢測的物質、空間)，探測精度就越低。[0005]2、常規的單兵通信設備由于發射功率、電源電量的限制，功能和性能上就是語音電臺和步話機的效果，產品雖然成熟但功能少、性能低下，僅能進行常規語音交互和極短的命令字傳輸。實用新型內容[0006]本實用新型提供了一種數字化消防單兵作業指揮系統，結合了新型高質量微型紅外熱成像儀和微波無線圖傳設備，將信息采集、傳輸和指揮憑據有機結合，平衡了測量精度與探測范圍的矛盾，具有高精度指向性寬范圍溫度檢測功能，形成了一套多維信息收集、多點信息集群式匯總通信的數字化消防單兵作業指揮系統。[0007]為完成以上目標，本實用新型提出以下基本技術方案:[0008]一種數字化消防單兵作業指揮系統，其特殊之處在于:該系統包括后端設備、無線通信單元、前端設備以及設置在前端設備的光學單元，所述光學單元包括視頻圖像采集單元以及與視頻圖像采集單元相連的紅外熱成像儀，所述紅外熱成像儀是基于像元中心開窗原理的紅外熱成像儀；前端設備通過無線通信單元與后端設備相連。[0009]本實用新型通過前端設備的視頻圖像采集單元和紅外熱成像儀，將采集到的視頻圖像經無線通信單元傳輸至后端設備，因此，后端設備可以即時了解到前端設備采集到的前方情況，為本實用新型的下一步工作提供依據。[0010]基于上述基本技術方案，本實用新型還做了如下優化限定和改進:[0011]上述系統還包括廣角鏡頭，廣角鏡頭與紅外熱成像儀相連。讓攜帶本實用新型的人員視野更寬廣，能夠更有效的作業并保護自身安全。[0012]上述無線通信單元是微波無線圖傳設備，該微波無線圖傳設備包括無線發射單元和無線接收單元，無線發射單元通過視頻圖像采集單元與紅外熱成像儀相連，無線接收單元與后端設備相連，無線發射單元與無線接收單元之間無線連接。[0013]上述光學單元還包括單眼OLED顯示器和放大器，無線發射單元和單眼OLED顯示器均通過放大器與視頻圖像采集單元相連。[0014]上述微波無線圖傳設備是基于COFDM原理的微波無線圖傳設備。因此，本實用新型可以將多點采集到的信息發送至后端設備，形成多種媒體方式共同作用的集群指揮模式。[0015]上述后端設備包括調度單元，該調度單元與無線接收單元相連。[0016]上述調度單元包括顯示單元和控制單元，顯示單元和控制單元均與無線接收單元相連。[0017]上述顯示單元為加固顯示屏，控制單元為集群對講功能的語音通話系統。[0018]上述紅外熱成像儀是非制冷型氧化釩紅外焦平面陣列熱成像儀。[0019]上述單兵系統還包括獨立的供電單元，該供電單元與前端設備和/或后端設備相連。[0020]本實用新型具有以下技術效果:[0021]數字化消防單兵作業指揮系統采用了前端一體化結構設計，勤務人員攜帶非常方便，熱成像精度高并帶有指向性寬范圍測溫功能，可更有效的完成任務目標。微波圖像傳輸覆蓋性能好，后方通信指揮接收機具備集群調度功能，可為行動指揮提供可靠的憑據。
[0022]圖1為本實用新型的結構示意圖；[0023]附圖標記:1-后端設備；2_前端設備；3_視頻圖像米集單兀；4_紅外熱成像儀；5-無線發射單元；6_無線接收單元；7_單眼OLED顯示器；8_放大器；9_顯示單元；10-控制單兀；11_供電單兀；12_廣角鏡頭。
具體實施方式
[0024]如圖1所示，本實用新型提供了一種數字化消防單兵作業指揮系統，該系統包括后端設備1、前端設備2以及設置在前端設備的光學單元，該光學單元包括視頻圖像采集單元3以及與視頻圖像采集單元相連的紅外熱成像儀4，其中，紅外熱成像儀可以采用基于像元中心開窗原理的紅外熱成像儀，具體可以采用非制冷型氧化釩紅外焦平面陣列熱成像儀。[0025]本實用新型的紅外熱成像儀利用紅外的測溫成像原理，克服了特殊環境下的視線遮擋。使用像元中心開窗的方法，平衡了測量精度與探測范圍的矛盾，具有高精度指向性寬范圍溫度檢測功能，可以使作業人員更迅速的發現火源、放射源、危險源等目標物。[0026]由于在消防環境中，往往可見度較低，還會存在一些不易發現的安全隱患，為了保障消防人員在工作過程中的安全性，提高工作質量，避免留下安全隱患，紅外熱成像儀還與廣角鏡頭12相連，讓攜帶本實用新型的人員視野更寬廣，能夠更有效的作業并保護自身安全。[0027]為了保證后端設備可以即時了解到前端設備采集到的前方情況，為本實用新型的下一步工作提供依據，前端設備通過無線通信單元與后端設備相連。該無線通信單元可以采用微波無線圖傳設備，該微波無線圖傳設備包括無線發射單元5和無線接收單元6，無線發射單元通過視頻圖像采集單元與紅外熱成像儀相連，無線接收單元與后端設備相連，無線發射單元與無線接收單元之間無線連接。[0028]其中，該微波無線圖傳設備可以采用基于COFDM原理的微波無線圖傳設備，能夠將多點采集到的信息發送至一個信息節點，形成集群指揮模式；后端設備包括與無線接收單元相連的調度單元。因此，本實用新型能夠將多點采集到的信息發送至后端設備，形成了多種媒體方式共同作用的集群指揮模式。該調度單元包括顯示單元9和控制單元10，顯示單元和控制單元均與無線接收單元相連，以實現對前端設備采集到的信息進行查看并綜合處理的目的。其中，顯示單元可以采用加固顯示屏，控制單元可以采用集群對講功能的語音通話系統。[0029]本實用新型的光學單元還包括單眼OLED顯示器7和放大器8，無線發射單元和單眼OLED顯示器均通過放大器與視頻圖像采集單元相連。當使用本實用新型工作時，可以將單眼OLED顯示器裝在工作人員的頭盔上、或攜帶在手上等，根據具體工作環境具體選擇。這樣就將采集、顯示設備集成在一個很小的空間內，解決了單人便攜和實時使用的問題；有時前端設備采集到信號較弱，通過設置放大器，起到放大前端設備采集到的信號的作用。[0030]本實用新型通過視頻圖像采集單元、單眼OLED顯示器、紅外熱成像儀以及基于COFDM原理的微波無線圖傳設備，能夠將前端設備所采集的勤務人員前方的紅外圖像，并可由勤務人員直接觀看，采集到的圖像可以實時的無線傳輸到后端設備的后方通信指揮節點，每個節點可接收多路圖像，即時了解前方情況，并予以調度，形成多種媒體方式共同作用的集群指揮。[0031]為了保障本實用新型的使用時間，根據系統功耗情況設計了專用獨立的供電單元11，該供電單元與前端設備和/或后端設備相連，可以提供本實用新型至少3個小時的工作時間，其中，該供電單元可以采用電池。[0032]其中，本實用新型的部分工作參數及規格參數可以滿足如下條件:[0033]光學性能:紅外探測器:320 X 240，非制冷焦平面探測器，[0034]溫度分辨率85mK，測溫范圍:0 500°C，[0035]探測距離:50m，工作波段:8 14 μ m,[0036]視場角:51° (水平)X 41° (垂直)，放大率:1X，[0037]鏡頭:f = 6.3mm,光圈指數:F = I,[0038]圖像顯示:LCD+目鏡，出瞳距離:20_，出瞳直徑:10_ ；[0039]無線傳輸:工作頻段:300 800MHz，工作帶寬:2MHz，[0040]碼流速率'2 6Mbps,發射功率:1 5W ;[0041]傳輸距離:城市環境下> 1km，視通條件下不小于3km ；[0042]環境溫度:工作溫度:-10°C 60°C，存貯溫度:-20°C 70°C ；[0043]重量:熱成像部分365g，無線設備約1kg，電池約0.5kg。
權利要求1.一種數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:該系統包括后端設備、無線通信單元、前端設備以及設置在前端設備的光學單元，所述光學單元包括視頻圖像采集單元以及與視頻圖像采集單元相連的紅外熱成像儀，所述紅外熱成像儀是基于像元中心開窗原理的紅外熱成像儀；前端設備通過無線通信單元與后端設備相連。
2.根據權利要求1所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述系統還包括廣角鏡頭，廣角鏡頭與紅外熱成像儀相連。
3.根據權利要求2所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述無線通信單元是微波無線圖傳設備，該微波無線圖傳設備包括無線發射單元和無線接收單元，無線發射單元通過視頻圖像采集單元與紅外熱成像儀相連，無線接收單元與后端設備相連，無線發射單元與無線接收單元之間無線連接。
4.根據權利要求3所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述光學單元還包括單眼OLED顯示器和放大器，無線發射單元和單眼OLED顯示器均通過放大器與視頻圖像采集單元相連。
5.根據權利要求4所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述微波無線圖傳設備是基于COFDM原理的微波無線圖傳設備。
6.根據權利要求5所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述后端設備包括調度單元，該調度單元與無線接收單元相連。
7.根據權利要求6所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述調度單元包括顯示單元和控制單元，顯示單元和控制單元均與無線接收單元相連。
8.根據權利要求7所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述顯示單元為加固顯示屏，控制單元為集群對講功能的語音通話系統。
9.根據權利要求1至8任一權利要求所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述紅外熱成像儀是非制冷型氧化釩紅外焦平面陣列熱成像儀。
10.根據權利要求9所述的數字化消防單兵作業指揮系統，其特征在于:所述系統還包括獨立的供電單元，該供電單元與前端設備和/或后端設備相連。
專利摘要本實用新型提供了一種數字化消防單兵作業指揮系統，該系統包括后端設備、無線通信單元、前端設備以及設置在前端設備的光學單元，所述光學單元包括視頻圖像采集單元以及與視頻圖像采集單元相連的紅外熱成像儀，所述紅外熱成像儀是基于像元中心開窗原理的紅外熱成像儀；前端設備通過無線通信單元與后端設備相連。本實用新型結合了新型高質量微型紅外熱成像儀和微波無線圖傳設備，將信息采集、傳輸和指揮憑據有機結合，平衡了測量精度與探測范圍的矛盾，具有高精度指向性寬范圍溫度檢測功能，形成了一套多維信息收集、多點信息集群式匯總通信的數字化消防單兵作業指揮系統。
文檔編號H04N7/18GK203027373SQ201220620838
公開日2013年6月26日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者馬克, 李哲東 申請人:西安思坦儀器股份有限公司