一种消防员智能救援导向系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种消防员智能救援导向系统，包括：消防员个人终端、便携中继、抛投式无线环境检测仪和后场中心指挥平台；消防员个人终端包括：跌倒报警模块、定位模块、生命体征监测模块、终端无线传输模块和终端数据处理模块；便携中继包括：中继数据处理模块、中继无线传输模块、中继传感器模块和指示模块；抛投式无线环境检测仪包括：环境检测数据处理模块、环境检测传感模块及环境检测无线传输模块；后场中心指挥平台包括：指挥平台无线传输模块和上位机。本实用新型的特点在于，具有导向、广播、通信、定位、方位、呼救、轨迹、感温、感烟及单兵定位等功能，且采用动态自适应动态组网技术，组网自由，传输灵活，传输距离远。
【专利说明】
一种消防员智能救援导向系统
技术领域
[0001]本实用新型属于消防系统领域，具体地，涉及一种消防员智能救援导向系统。
【背景技术】
[0002]传统救援中，消防官兵通常会配备通信装置、救生绳、呼救器、生命体征检测仪，现场布设环境监测仪，以保障消防官兵的生命安全。但是这些装备纷繁而沉重，不利于消防官兵救援工作的正常开展，同时这些设备相互独立不成系统且均在前场，后场指挥人员无法直接了解前场实际情况，不便于正确指挥决策。
[0003]对此，目前国内主要存在如下专利文献:
[0004]中国专利号:201520620326.4，公开了一种消防员用三维定位指挥系统。所述系统，包括定位数据采集传输模块、音视频采集网络传输模块、人的体征信息采集传输模块、无线中继传输模块、无线接收模块和显示模块;所述定位数据采集传输模块与无线接收模块连接，无线接收模块通过数据线与显示模块连接;所述音视频采集网络传输模块是通过网络传输的方式与显示模块连接;所述人的体征信息传输模块通过蓝牙传输的方式与定位数据采集传输模块连接。由于采用了以上指挥系统，能够实时监测每个消防员的情况，同时也能够将火灾现场的情况实时的显示出来，指挥人员及时调整救援方案，指挥消防员有效、有序的进行灭火。同时还能保证消防员自身安全。然而，该系统功能单一，且采用的是蓝牙方式传输，信号强度受干扰因素较多，定位不准确。
[0005]中国专利号:200720029730.X，公开了一种基于ZIGBEE的无线定位系统，包括子节点、接收子节点发出信息的主节点、接收主节点发出信息的网络节点，及连接所述网络节点的上位机，并且所述子节点与主节点及主节点与网络节点之间低层均采用ZIGBEE标准通信。本实用新型由于采用了 ZIGBEE标准进行无线通讯，保证了通讯的质量，并且由于ZIGBEE标准为免费使用的无线通信标准，因此节省了大量许可使用费，进而降低了成本。另一方面，由于ZIGBEE标准的特性，其系统各部分的组成都相对简单、功耗低，因而又进一步降低了成本。然而该专利只是利用当前的信息来定位，而不是将历史数据和现在数据融合进行定位，误差较大。
[0006]中国专利号:200920043829.4，公开了一种基于无线传感器网络的矿井监控管理设备，该设备包括井上信息中心、交换机、布置在井下的工业以太网、设置在工业以太网上的无线传感器网关节点、设置在矿井巷道中的无线传感器锚节点和携带在人员身上以及设置在生产设备上的无线传感器移动节点，对环境参数进行监测的节点将监测到信号直接或者间接传达至井上信息中心，井上信息中心将监测到的参数处理后经以太网反馈给井下的无线传感器网关节点、无线传感器锚节点和无线传感器移动节点，对其发出警报和控制。本实用新型简单有效，可有效的对井下环境参数、人员定位等信息进行监控，在危险情况下能预警，防止事故的发生。然而该设备在实际中无法应用，该设备未解决传感器的标定问题，因此容易经常导致误报;且无有效的定位方案。
[0007]中国专利号:200810022612.5，公开了一种煤矿井下无线传感器网络节点设备。该煤矿井下无线传感器网络节点设备有无线传感器固定节点(I)和无线传感器移动节点(2)，固定传感器节点(I)安放在煤矿井下巷道壁上，每隔一段距离安放一个，移动传感器节点
(2)佩带在井下人员身上。优点:I)定位精度高。人员携带的移动节点发射无线信号与临近固定节点通信，确定其位置，提高了定位的精度;2)无线传感器固定节点和无线传感器移动节点均具有双向通信的能力，能够准确定位人员的位置。3)无线传感器节点的设计成本比较低，能够大量布置节点，避免定位和监测得漏区和盲点。4)布置无线传感器固定节点之间不需要有线连接，成本低。然而该设备并没有解决有效的利用现有条件组网问题，因为无线信号在井下干扰大，有时无法发送数据，无法实现救援导向功能。
【实用新型内容】
[0008]为解决上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种消防员智能救援导向系统。
[0009]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，包括:消防员个人终端、便携中继、抛投式无线环境检测仪和后场中心指挥平台；消防员个人终端包括:跌倒报警模块、定位模块、生命体征监测模块、终端无线传输模块和终端数据处理模块;所述终端数据处理模块包括终端微处理器、终端存储器、按键和液晶显示器，所述终端存储器、按键和液晶显示器均与终端微处理器对应I/O 口连接;所述终端无线传输模块通过数据线与终端微处理器连接;所述跌倒报警模块包括:陀螺仪、喇叭和方位指示灯，所述陀螺仪、喇叭和方位指示灯分别通过数据线与终端微处理器连接;所述定位模块包括一用于定位的三维定位模块，所述三维定位模块通过数据线与终端微处理器连接;所述生命体征监测模块包括心率带以及监测模块无线收发器，所述心率带与监测模块无线收发器连接，并通过无线传输方式向终端微处理器传输数据;便携中继包括:中继数据处理模块、中继无线传输模块、中继传感器模块和指示模块;所述中继数据处理模块包括:中继微处理器和中继存储器;所述中继传感器模块包括:中继温度传感器和中继气体传感器;所述中继温度传感器和中继气体传感器通过数据线与中继微处理器连接;所述中继无线传输模块通过数据线与中继微处理器通信连接;所述指示模块包括:喇叭和红绿双色强光源;所述喇叭和红绿双色强光源通过数据线与中继微处理器连接;抛投式无线环境检测仪包括:环境检测数据处理模块、环境检测传感模块及环境检测无线传输模块;所述检测仪数据处理模块包括:环境检测微处理器和环境监测存储器;所述环境检测无线传输模块通过数据线与环境检测微处理器连接;所述环境检测传感模块包括:环境检测温度传感器和有毒气体传感器，所述检测温度传感器和有毒气体传感器通过数据线与环境检测微处理器连接;后场中心指挥平台包括:指挥平台无线传输模块和上位机;所述指挥平台无线传输模块与终端无线传输模块、中继无线传输模块以及环境检测无线传输模块通过无线传输方式通信连接;所述指挥平台无线传输模块与上位机通过数据线连接。
[0010]进一步地，所述消防员个人终端的液晶显示器的主界面上侧部分显示窗口设置、串口开关、文件存储、信息保存、地图设置、方位校准、系统设置、关机操作;所述主界面中心部分为现场定位轨迹显示部分;所述主界面右侧部分显示消防员的ID序列号、姓名、运动状态、现场温度，定位收发模块的电池电压、体温和心律、经度和玮度、运动所在的楼层和高度信息;所述主界面左侧部分分为两部分，左侧上部为楼层追踪显示部分，左侧下部为主界面中心部分调整控制部分。
[0011 ]另，所述监测模块无线收发器通过2.4G传输方式传输数据。
[0012]另有，所述微处理器采用M⑶芯片。
[0013]另有，所述终端无线传输模块、中继无线传输模块和环境检测无线传输模块均采用自适应动态组网技术。
[0014]再，所述心率带穿戴在消防员身上。
[0015]再有，所述心率带采集消防员的心率和体温数据。
[0016]且，所述上位机为笔记本电脑。
[0017]本实用新型的有益效果在于:具有导向、广播、通信、定位、方位、呼救、轨迹、感温、感烟及单兵定位等功能。
[0018]1、导向功能:便携中继之间通过高亮光线连接，形成“光路”，“光路”分绿色和红色，分别代表进攻线路和撤退线路，当显示为绿色时作战人员可以沿着光路和箭头指示的方向进行进攻，当显示为红色时则要求场内人员沿着光路和箭头指示的方向撤退。
[0019]2、广播功能:所有火场内的便携中继和消防员个人终端均具有语音广播功能，场外人员通过后场中心指挥平台向场内人员发布作战指令。
[0020]3、通信功能:后场中心指挥平台通过便携中继和消防员个人终端实时接收场内环境和人员的信息，及时了解场内情况，以便做出决策。
[0021]4、定位功能:便携中继可以测定消防员是否离开通信范围，并发出警报，可以判定消防员的方位，方便后场指挥人员指挥。
[0022]5、方位攻能:消防员个人终端具有方位灯的功能，可以在浓烟情况下，显示自己的位置，取代原先的单独的方位灯。
[0023]6、呼救功能:消防员个人终端会根据消防员的姿态给出自动报警声音，同时后场可以接收到消防员的姿势状态。
[0024]7、轨迹功能:便携中继可以检测消防员个人终端发出的信号，从而确定消防员的运动轨迹。
[0025]8、感温功能:所有便携中继以及抛投式环境监测仪可以收集附近的温度并回传后场中心指挥平台，系统建立场内的温度分布图，分析火点的位置和火势的发展方向。
[0026]9、感烟功能:所有便携中继以及抛投式环境监测仪可以收集附近的有毒气体的浓度并回传后场中心指挥平台，分析烟气浓度的分布、火点的位置和火势发展的方向，并根据浓度值的大小向场内人员发布预警。
[0027]10、定位显示功能:作战小组每个人可以通过个人终端看到队友的相对位置，当有可能要离开自己的通信范围时，向自己报警提醒。
[0028]另外，在无线网络架构中，中继、个人终端及抛投式无线环境监测仪中的无线传输模块均采用动态自适应动态组网技术，每个无线传输模块既可以是终端也可以是中继节点，组网自由，传输灵活，传输距离远。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型所提供的一种消防员智能救援导向系统的电路原理框图。
【具体实施方式】
[0030]以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
[0031]参照图1，本实用新型所提供的一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，包括:消防员个人终端、便携中继、抛投式无线环境检测仪和后场中心指挥平。
[0032]消防员个人终端包括:跌倒报警模块、定位模块、生命体征监测模块、终端无线传输模块和终端数据处理模块;所述终端数据处理模块包括终端微处理器、终端存储器、按键和液晶显示器，所述终端存储器、按键和液晶显示器均与终端微处理器对应I/O 口连接，通过喇叭发出命令、液晶显示屏显示队友位置;终端数据处理模块具有消防员姿态报警、方位指示、生命体征采集及显示、语音提示及单兵定位显示等功能。所述终端无线传输模块通过数据线与终端微处理器连接;所述跌倒报警模块包括:陀螺仪、喇叭和方位指示灯，所述陀螺仪、喇叭和方位指示灯分别通过数据线与终端微处理器连接，可以实时监测消防员的工作姿态，如果消防员连续30分钟静止或是跌倒状态，微处理通过控制喇叭和方位指示灯自动发出声光报警并通过无线传输模块将报警信号传送到后场中心指挥平台处理，消防员也可以在自己遇到危险的时候，通过长按按键来实现手动报警并将报警信号传送到后场中心指挥平台处理;所述定位模块包括一用于定位的三维定位模块，所述三维定位模块通过数据线与终端微处理器连接，微处理器将三维定位模块提供的坐标信息通过无线传输模块传送给后场中心指挥平台处理;所述生命体征监测模块包括心率带以及监测模块无线收发器，所述心率带与监测模块无线收发器连接，并通过无线传输方式向终端微处理器传输数据，微处理器得到佩戴者心率及体温数据后利用液晶显示模块显示并通过无线传输模块传送给后场中心指挥平台处理。
[0033]便携中继包括中继数据处理模块、中继无线传输模块、中继传感器模块和指示模块，用于在消防员行进的路上布置，建立消防员和后场中心指挥平台的数据通道，并通过光电和语音进行作战指令的下达，根据需要，中继也可以完成环境温度和有毒气体浓度的采集;所述中继数据处理模块包括:中继微处理器和中继存储器;所述中继传感器模块包括:中继温度传感器和中继气体传感器;所述中继温度传感器和中继气体传感器通过数据线与中继微处理器连接，用以检测便携中继周边的温度及有毒气体含量等参数;所述中继无线传输模块通过数据线与中继微处理器连接，可以将测得的温度及有毒气体含量等参数传送到后场中心指挥平台，也可以无线接收后场中心指挥平台发来的指令;所述指示模块包括:喇叭和红绿双色强光源;所述喇叭和红绿双色强光源通过数据线与中继微处理器连接，用以传达后场中心指挥平台的指令，当后场传来进攻命令时，微处理器控制强光源发出绿色光线，用以指示进攻方向，喇叭输出进攻命令，当后场传来撤退命令时，微处理器控制强光源发出红色光线，用以指示撤退方向，喇叭输出撤退命令。
[0034]抛投式无线环境检测仪包括环境检测数据处理模块、环境检测传感模块及环境检测无线传输模块，通过抛投方式可以监测险情最前端的温度和有毒气体浓度，并将数据传输给后场中心指挥平台，指挥人员根据检测数据合理指挥抢险救援，进而减少救援人员的伤亡;所述检测仪数据处理模块包括:环境检测微处理器和环境监测存储器;所述环境检测传感模块包括:环境检测温度传感器和有毒气体传感器，所述检测温度传感器和有毒气体传感器通过数据线与环境检测微处理器连接，以检测抛投式无线环境监测仪周边的温度及有毒气体含量等参数;所述环境检测无线传输模块通过数据线与环境检测微处理器连接，可以将测得的温度及有毒气体含量等参数传送到后场中心指挥平台。
[0035]后场中心指挥平台包括指挥平台无线传输模块和上位机，用于与火场内的便携中继、消防员个人终端、抛投式环境检测仪的通信联络，接受来自火场内的数据，对数据进行分析，提供辅助决策的依据，并可以对火场内的终端和中继进行控制，发布作战指挥命令；所述指挥平台无线传输模块与终端无线传输模块、中继无线传输模块以及环境检测无线传输模块通过无线传输方式通信连接;所述指挥平台无线传输模块与上位机通过数据线连接，无线传输模块接收到的数据传送到上位机处理，上位机可以通过专用软件发布命令，命令指令通过无线传输模块传送到各个消防员个人终端、便携中继。
[0036]进一步地，所述消防员个人终端的液晶显示器的主界面上侧部分显示窗口设置、串口开关、文件存储、信息保存、地图设置、方位校准、系统设置、关机操作;所述主界面中心部分为现场定位轨迹显示部分;所述主界面右侧部分显示消防员的ID序列号、姓名、运动状态、现场温度，定位收发模块的电池电压、体温和心律、经度和玮度、运动所在的楼层和高度信息;所述主界面左侧部分分为两部分，左侧上部为楼层追踪显示部分，左侧下部为主界面中心部分调整控制部分。
[0037]另，所述监测模块无线收发器通过2.4G传输方式传输数据。
[0038]另有，所述微处理器采用M⑶芯片。
[0039]另有，所述终端无线传输模块、中继无线传输模块和环境检测无线传输模块均采用自适应动态组网技术。
[0040]再，所述心率带穿戴在消防员身上。
[0041]再有，所述心率带采集消防员的心率和体温数据。
[0042]且，所述上位机为笔记本电脑。
[0043]本实用新型的有益效果在于:具有导向、广播、通信、定位、方位、呼救、轨迹、感温、感烟及单兵定位等功能。
[0044]导向功能:便携中继之间通过高亮光线连接，形成“光路”，“光路”分绿色和红色，分别代表进攻线路和撤退线路，当显示为绿色时作战人员可以沿着光路和箭头指示的方向进行进攻，当显示为红色时则要求场内人员沿着光路和箭头指示的方向撤退。
[0045]广播功能:所有火场内的便携中继和消防员个人终端均具有语音广播功能，场外人员通过后场中心指挥平台向场内人员发布作战指令。
[0046]通信功能:后场中心指挥平台通过便携中继和消防员个人终端实时接收场内环境和人员的信息，及时了解场内情况，以便做出决策。
[0047]定位功能:便携中继可以测定消防员是否离开通信范围，并发出警报，可以判定消防员的方位，方便后场指挥人员指挥。
[0048]方位攻能:消防员个人终端具有方位灯的功能，可以在浓烟情况下，显示自己的位置，取代原先的单独的方位灯。
[0049]呼救功能:消防员个人终端会根据消防员的姿态给出自动报警声音，同时后场可以接收到消防员的姿势状态。
[0050]轨迹功能:便携中继可以检测消防员个人终端发出的信号，从而确定消防员的运动轨迹。
[0051]感温功能:所有便携中继以及抛投式环境监测仪可以收集附近的温度并回传后场中心指挥平台，系统建立场内的温度分布图，分析火点的位置和火势的发展方向。
[0052]感烟功能:所有便携中继以及抛投式环境监测仪可以收集附近的有毒气体的浓度并回传后场中心指挥平台，分析烟气浓度的分布、火点的位置和火势发展的方向，并根据浓度值的大小向场内人员发布预警。
[0053]定位显示功能:作战小组每个人可以通过个人终端看到队友的相对位置，当有可能要离开自己的通信范围时，向自己报警提醒。
[0054]另外，在无线网络架构中，中继、个人终端及抛投式无线环境监测仪中的无线传输模块均采用动态自适应动态组网技术，每个无线传输模块既可以是终端也可以是中继节点，组网自由，传输灵活，传输距离远。
[0055]需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
【主权项】
1.一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，包括:消防员个人终端、便携中继、抛投式无线环境检测仪和后场中心指挥平台； 消防员个人终端包括:跌倒报警模块、定位模块、生命体征监测模块、终端无线传输模块和终端数据处理模块； 所述终端数据处理模块包括终端微处理器、终端存储器、按键和液晶显示器，所述终端存储器、按键和液晶显示器均与终端微处理器对应I/o 口连接； 所述终端无线传输模块通过数据线与终端微处理器连接； 所述跌倒报警模块包括:陀螺仪、喇叭和方位指示灯，所述陀螺仪、喇叭和方位指示灯分别通过数据线与终端微处理器连接； 所述定位模块包括一用于定位的三维定位模块，所述三维定位模块通过数据线与终端微处理器连接； 所述生命体征监测模块包括心率带以及监测模块无线收发器，所述心率带与监测模块无线收发器连接，并通过无线传输方式向终端微处理器传输数据； 便携中继包括:中继数据处理模块、中继无线传输模块、中继传感器模块和指示模块； 所述中继数据处理模块包括:中继微处理器和中继存储器； 所述中继传感器模块包括:中继温度传感器和中继气体传感器;所述中继温度传感器和中继气体传感器通过数据线与中继微处理器连接； 所述中继无线传输模块通过数据线与中继微处理器通信连接； 所述指示模块包括:喇叭和红绿双色强光源；所述喇叭和红绿双色强光源通过数据线与中继微处理器连接； 抛投式无线环境检测仪包括:环境检测数据处理模块、环境检测传感模块及环境检测无线传输模块； 所述检测仪数据处理模块包括:环境检测微处理器和环境监测存储器； 所述环境检测无线传输模块通过数据线与环境检测微处理器连接； 所述环境检测传感模块包括:环境检测温度传感器和有毒气体传感器，所述检测温度传感器和有毒气体传感器通过数据线与环境检测微处理器连接； 后场中心指挥平台包括:指挥平台无线传输模块和上位机； 所述指挥平台无线传输模块与终端无线传输模块、中继无线传输模块以及环境检测无线传输模块通过无线传输方式通信连接； 所述指挥平台无线传输模块与上位机通过数据线连接。2.根据权利要求1所述的一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，所述消防员个人终端的液晶显示器的主界面上侧部分显示窗口设置、串口开关、文件存储、信息保存、地图设置、方位校准、系统设置、关机操作;所述主界面中心部分为现场定位轨迹显示部分;所述主界面右侧部分显示消防员的ID序列号、姓名、运动状态、现场温度，定位收发模块的电池电压、体温和心律、经度和玮度、运动所在的楼层和高度信息;所述主界面左侧部分分为两部分，左侧上部为楼层追踪显示部分，左侧下部为主界面中心部分调整控制部分。3.根据权利要求1所述的一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，所述监测模块无线收发器通过2.4G传输方式传输数据。4.根据权利要求1所述的一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，所述微处理器采用MCU芯片。5.根据权利要求1所述的一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，所述终端无线传输模块、中继无线传输模块和环境检测无线传输模块均采用自适应动态组网技术。6.根据权利要求1所述的一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，所述心率带穿戴在消防员身上。7.根据权利要求1所述的一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，所述心率带采集消防员的心率和体温数据。8.根据权利要求1所述的一种消防员智能救援导向系统，其特征在于，所述上位机为笔记本电脑。
【文档编号】H04B7/155GK205508063SQ201620159931
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月3日
【发明人】杨扬, 钱峻, 万军, 王新文
【申请人】南京正泽科技有限公司