一种安全智能防护消防服装

1.本发明为防护类功能服装技术领域，具体为一种智能调控的安全防护消防服装及其控制方法。


背景技术：

2.众所周知，消防服装属于消防人员从事火灾救援过程中穿着的防护服装，其使用场景是一种明火、浓烟与高温高辐射热复合作用的恶劣环境，故其人员工作过程中很容易出现身体大量产热现象。而且，消防人员在救援过程中也要从事攀爬救援、搬运重物、快走疾跑等高强度活动，进一步加剧了身体的热量产生与汗液排出现象。如果身体产生的大量热量与汗液不能被及时消除，很容易导致人体体核温度上升到人体承受范围的危险临界温度(40℃)，人体自身的体温调节机制停止工作，出现中暑、热痉挛、瞬态热疲劳、晕倒、中枢神经系统功能紊乱甚至死亡问题，故开发具有热感知和智能调控衣下空气层温度且保证其微环境温度恒定舒适功能的消防服装是十分必要的。同时，消防队员在灭火救援的过程中，往往也会面临明火、浓烟现象，导致其不慎跌倒或高空坠落的风险。而且，在救援过程中(尤其是高空救援)，消防员会使用保险绳或救援安全带，如果火焰接触到保险绳或救援安全带或者其所处环境温度过高，将会出现保险绳或救援安全带熔断问题，引发救援人员高空坠落伤亡事故，严重威胁消防人员自身安全，故消防人员穿着其服装的防摔性能也不容忽视。另外，随着我国城镇化进程的不断推进，在改善了人们的生活条件的同时，住宅和商场等建筑的高度、规模和密集程度也在不断增加，使得火灾的危险性和救援难度也大幅增加，尤其是热应激和高空坠落的问题。综上可知，解决消防救援人员工作中防高温、防摔伤问题至关重要。因此，本发明提供了提供一种智能调控安全防护消防服装及其生产方式，以解决上述背景技术中存在的消费服装热应激和高空坠落容易摔伤摔死的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种智能调控安全防护消防服装及其生产方式，以解决上述背景技术中存在的消费服装热应激和高空坠落容易摔伤摔死的问题，具体实现方法为在消防服装的舒适层和隔热层之间布置柔软弹性可伸缩的管道(涤纶、芳纶、氨纶混纺纤维组成)。当灭火救援过程中，消防服装的舒适层和隔热层之间布置柔软弹性可伸缩的管道作为散热水冷夜管道，用于冷却水的流动，实现消防服装的热感知和智能调控衣下空气层温度且保证其微环境温度恒定舒适功能；当不慎坠落时，柔软弹性可伸缩的管道又可以作为安全气囊，吸收和缓冲外力形成防护作用，达到保护消防人员免受意外坠落伤害。
4.为解决高空坠落易摔伤摔死的问题，本发明提供如下技术方案：利用mpu9250集成惯性传感器采集消防人员多个维度的人体运动姿态数据，并通过i2c总线传输给stm32f103vdt微处理器，微处理器将接收到的信号与高空坠落姿势模型匹配，若判断当前动作姿势属于坠落危险范畴，其微处理器将启动微型高压气瓶，在50ms内完成可伸缩安全气囊的充气，确保不慎坠落时，柔软弹性可伸缩的安全气囊能够吸收和缓冲外力形成防护
作用，达到保护消防人员免受意外坠落伤害。并同时启动安全报警模块，即tmb12a蜂鸣器持续报警和led灯持续闪亮，以便告知周围人员和警方立即采取行动营救坠落的高空消防人员。此外，为最大化保证在不同的突发情况下都能保护消防人员高空坠落时的人身安全。本发明的安全气囊打开方式还增加了手动打开方式。即本发明的气囊启动工作方式分为手动启动方式和自动启动方式，其中手动启动方式：工作人员可以根据实际突发情况手动打开气囊；自动启动方式：通过svm跌倒检测算法判断出工作人员产生异常跌落时会发出控制指令,并由控制器打开气囊。上述两种启动气囊工作方式可独立工作,相互补充。对于手动启动方式,设置为智能安全消防服装打开气囊的最高优先级。此时,不管是否发生高空跌落,穿戴者都可以通过拉动装置触发气囊工作,增强了保护力度。当消防人员不慎发生高空跌落时，如果此时双手被占用而无法手动打开保护装置。此时自动启动方式将会启动，即借助mpu9250集成惯性传感器采集消防人员多个维度的人体运动姿态数据，并通过i2c总线传输给stm32f103vdt微处理器，微处理器将接收到的信号与高空坠落姿势模型匹配，若判断当前动作姿势属于坠落危险范畴，其微处理器将启动微型高压气瓶，在50ms内完成可伸缩安全气囊的充气，确保不慎坠落时，柔软弹性可伸缩的安全气囊能够吸收和缓冲外力形成防护作用，达到保护消防人员免受意外坠落伤害。并同时启动安全报警模块，即tmb12a蜂鸣器持续报警和led灯持续闪亮，以便告知周围人员和警方立即采取行动营救坠落的高空消防人员。
5.为解决消防服热应激问题，本发明提供如下技术方案；以半导体制冷技术为核心，消防服装的舒适层和隔热层之间布置柔软弹性可伸缩的管道作为散热水冷夜管道，用于冷却水的流动，利用市场常见电子元件设计一套经济实惠、小型高效、穿着舒适、热感知且自动调控的消防服装，其原理如下所示：半导体制冷片冷面贴合水冷头，热面贴合散热器，电源给设备供电，冷面产生的冷量通过水冷头导入水冷液，水冷液通过水泵在散冷水管中循环进而进入舒适层内部与人体发生热交换，从而对机体产生降温效应；与机体接触发生热交换被机体升温的液体又在水泵的驱动下返回水冷头并再次降温，这样往复循环，实现对机体的持续降温。水管均从后腰部分进出，不影响人体活动和精密操作，温度传感器通过感知消防服装内部微小气候温度，智能变化调节半导体制冷片功率及水泵水量控制阀，实现水流水温和流动速率的调控，进而实现消防服装内微小气候的温度恒定。其特点概括为热传导散热，半导体制冷，温控智能化，整体轻量化。此外，由于人体不同部位的体表温度和舒适温度不同，故本发明的不同部位的换热管道的排布稀疏程度不同，温度比较高的部位(热应激问题相对较严重的)，换热管道相对较密集，温度比较低(热应激问题相对较轻的)，换热管道排布较稀疏。
附图说明
6.图1为服装整体前视图；
7.图2为服装整体后视图；
8.图3为充气前后对比图；
9.图4为管路充气前后对比截面图；
10.图5为安全防护消防服装管道布局图；
11.图6为防护服本体层结构示意图；
12.图7为充气后服装前视图；
13.图8为充气后服装后视图；
14.图9为充器发生装置结构示意图；
15.图10为制冷装置结构示意图；
16.图11为控制总成原理图；
17.图12为高空坠落智能调控流程图；
18.图13为衣下温度智能调控流程图
19.上述图中的标记均为：手动拉环装置1、led灯2、tmb12a蜂鸣器3、燃防护层4、防水透气层5、隔热层6、吸湿透气舒适层7、调温管路8、基础服装层9、调温管路8、人体皮肤10、充器发生装置11、制冷装置12。
具体实施方式
20.下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
21.请参阅图1-13，本发明提供一种智能调控的安全防护消防服装及其控制方法，整个服装进行一体式设计，如图1、2所示，其中包括手动拉环装置1、led灯2、tmb12a蜂鸣器3、服装本体由内到外依次设有燃防护层4、防水透气层5、隔热层6、吸湿透气舒适层7、基础服装层9，调温管路8、人体皮肤10、充器发生装置11、制冷装置12，为了同时满足恒温和防护的要求，将调温管路8固定在隔热层6和吸湿透气舒适层7和之间，吸湿透气舒适层7和隔热层6采用周边密封，中间少了连接，避免连接过于紧密而压迫调温管路8涨开，调温管路8为柔软弹性可伸缩的管道(涤纶、芳纶、氨纶混纺纤维组成)，当灭火救援过程中，消防服装的吸湿透气舒适层7和隔热层6之间布置柔软弹性可伸缩的调温管路8作为散热水冷夜管道，用于冷却水的流动，实现消防服装的热感知和智能调控衣下空气层温度且保证其微环境温度恒定舒适功能；当不慎坠落时，柔软弹性可伸缩的调温管路8又可以作为安全气囊，吸收和缓冲外力形成防护作用，达到保护消防人员免受意外坠落伤害，调温管路8均匀的盘绕再服装内，整个装置的控制核心分为充器发生装置11和制冷装置12，固定在安全防护消防服装的后腰位置。制冷装置12的出水口和回水口之间设有水冷机构，控制总成内设有压缩气体瓶，压缩气体瓶通过设有电磁阀的管路接入到出水口，调温管路8为一根循环用的管路，调温管路8一端连接控制总成的出水口，另一端连接控制总成的回水口，即首尾连接在控制总成上，构成一个循环回路，在正常使用情况下，作为冷却液的循环回路，而当异常时(出现跌落)，充器发生装置11工作，调温管道8又会作为保护管路，立刻涨开，形成一个保护层，在一定程度上降低消防人员跌落的伤害。
22.具体工作原理如下:
23.针对高空坠落易摔伤摔死问题，采用充器发生装置11中包含的mpu9250集成惯性传感器采集消防人员多个维度的人体运动姿态数据，并通过i2c总线传输给stm32f103vdt微处理器，微处理器将接收到的信号与高空坠落姿势模型匹配，若判断当前动作姿势属于坠落危险范畴，其微处理器将启动微型高压气瓶，在50ms内完成调温管路8中可伸缩安全气
囊的充气，确保不慎坠落时，柔软弹性可伸缩的安全气囊能够吸收和缓冲外力形成防护作用，达到保护消防人员免受意外坠落伤害。并同时启动安全报警模块，即tmb12a蜂鸣器持续报警3和led灯2持续闪亮，以便告知周围人员和警方立即采取行动营救坠落的高空消防人员。此外，为最大化保证在不同的突发情况下都能保护消防人员高空坠落时的人身安全，本发明的安全气囊打开方式还增加了手动打开方式。即本发明的气囊启动工作方式分为手动启动方式和自动启动方式，其中手动启动方式：工作人员可以根据实际突发情况手动打开气囊；自动启动方式：通过svm跌倒检测算法判断出工作人员产生异常跌落时会发出控制指令,并由控制器打开气囊。上述两种启动气囊工作方式可独立工作,相互补充。对于手动启动方式,设置为智能安全消防服装打开气囊的最高优先级，此时,不管是否发生高空跌落,穿戴者都可以通过拉动手动拉环装置1触发气囊工作,增强了保护力度。
24.针对消防服热应激问题，采用以半导体制冷技术为核心，消防服装的舒适层和隔热层之间布置柔软弹性可伸缩的调温管道8作为散热水冷夜管道，用于冷却水的流动，制冷装置12原理如下所示：半导体制冷片冷面贴合水冷头，热面贴合散热器，电源给设备供电，冷面产生的冷量通过水冷头导入水冷液，水冷液通过水泵在散冷水管中循环进而进入舒适层内部与人体发生热交换，从而对机体产生降温效应；与机体接触发生热交换被机体升温的液体又在水泵的驱动下返回水冷头并再次降温，这样往复循环，实现对机体的持续降温。水管均从后腰部分进出，不影响人体活动和精密操作，温度传感器连接控制器，通过感知消防服装内部微小气候温度，智能变化调节半导体制冷片功率及水泵水量控制阀，实现水流水温和流动速率的调控，进而实现消防服装内微小气候的温度恒定。其特点概括为热传导散热，半导体制冷，温控智能化，整体轻量化。此外，由于人体不同部位的体表温度和舒适温度不同，故本发明的不同部位的调温管道8的排布稀疏程度不同，温度比较高的部位(热应激问题相对较严重的)，调温管道8相对较密集，温度比较低(热应激问题相对较轻的)，调温管道8排布较稀疏。
25.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。