一种基于AR技术的消防救援设备及其控制方法

本发明涉及消防救援，特别是涉及一种基于ar技术的消防救援设备及其控制方法。

背景技术：

1、目前，消防头盔主要有无帽沿式头盔和有帽沿式头盔两类，其结构组成包括外壳、内衬、面罩、调整带和防护眼罩等元素，功能较为单一，只能靠头盔外部手电筒照明，无法解决消防员被火场中的浓烟干扰视野的问题。其次，由于火场浓烟中含有大量有毒气体，如何为消防员持续提供可吸入氧气也是一个关键问题。目前，消防呼吸面罩主要有正压式呼吸面罩以及过滤式呼吸面罩两种。正压式呼吸器由面罩、气瓶、调节器和正压装置组成。气瓶中装有高压空气，通过调节器将气瓶内气体供应给面罩。其缺点在于：一、正压式呼吸器通常由气瓶和正压装置组成，这使得它们相对较重且体积较大，这可能会给消防员的行动和机动性带来一定的限制，尤其在狭小空间或需要灵活移动的情况下。二、正压式呼吸器依赖气瓶中的压缩空气作为供气源。气瓶的容量是有限的，消防员在使用过程中需要时刻关注气瓶的剩余空气量，以确保足够的工作时间。如果气瓶耗尽，消防员需要及时更换气瓶，否则会导致供气中断，增加危险。

2、综上所述，目前的消防营救主要存在以下缺点：(1)火场中可见性差：因火灾产生大量烟雾，烟雾蔓延速度快，火场能见度降低；(2)氧气供应不足：火场产生大量有毒气体，消防员不能得到充足的氧气供应；(3)通讯设施不够完善：传统消防头盔未配置通讯设备，不利于营救人员于外界的信息交流，增大救援的危险；(4)面部暴露在毒气中：长时间暴露在毒气中会对生命安全造成威胁。

3、现阶段，消防营救中消防头盔的缺点为无法为消防员提供清晰的现场视野，并且无法保证为消防员提供充足的氧气；另一方面现今的消防头盔的功能单一，保护性差，不仅会增加消防难度，还不利于保障消防员生命安全。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于ar技术的消防救援设备及其控制方法，能够提供清晰的现场视野，使消防员合理安排救援工作，降低消防员救援难度，保障消防员生命安全。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于ar技术的消防救援设备，所述消防救援设备，包括：头戴部分和后背部分；

4、所述头戴部分，包括：

5、头盔；

6、红外摄像机，固定于所述头盔的顶部，用于拍摄红外图像，根据所述红外图像确定环境温度；

7、有害气体传感器，固定于所述头盔的上表面，用于检测有害气体浓度；

8、ar眼镜，设置于所述头盔的眼部区域，与所述红外摄像机和所述有害气体传感器连接，用于显示所述环境温度和所述有害气体浓度；

9、呼吸面罩，设置于所述头盔的面部区域；

10、所述后背部分，包括：

11、背带；

12、氧气瓶，固定于所述背带上，与所述呼吸面罩通过氧气输送管道连接，用于提供氧气；

13、控制器，与所述氧气瓶、所述红外摄像机、所述有害气体传感器和所述ar眼镜连接，用于根据所述红外图像生成三维重现控制信号，以及当所述环境温度大于预设温度或所述有害气体浓度大于预设浓度时，控制所述氧气瓶提供氧气；

14、所述ar眼镜还用于根据所述三维重现控制信号确定现场三维数据。

15、可选地，所述消防救援设备的后背部分，还包括：

16、防火保护单元，固定于所述氧气瓶上，用于保护所述控制器。

17、可选地，所述消防救援设备的后背部分，还包括：

18、数据传输单元，固定于所述氧气瓶上，且分别设置在所述控制器与所述红外摄像机之间、所述控制器与所述有害气体传感器之间以及所述控制器与所述ar眼镜之间，用于所述控制信号、所述环境温度和所述有害气体浓度的传输。

19、进一步地，所述消防救援设备的头戴部分，还包括：

20、语音对讲装置，设置在所述头盔的面部内侧，用于语音交流。

21、进一步地，所述消防救援设备的头戴部分，还包括：

22、照明灯具，固定在所述头盔的上表面，用于照明。

23、进一步地，所述消防救援设备，还包括：

24、电磁阀，设置在所述氧气输送管道上；

25、所述电磁阀用于控制所述氧气瓶开始或中止提供氧气。

26、更进一步地，所述控制器还与远端控制台连接；所述远端控制台用于远程获取现场三维数据、环境温度和有害气体浓度。

27、为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

28、一种基于ar技术的消防救援设备的控制方法，所述控制方法用于控制上述实施例所述的基于ar技术的消防救援设备；所述控制方法，包括：

29、获取目标现场的红外图像、环境温度和有害气体浓度；所述环境温度是根据所述红外图像确定的；

30、将所述红外图像输入火灾现场重建模型，确定三维重现控制信号；所述三维重现控制信号用于确定现场三维数据；所述现场三维数据用于表征所述目标现场的情况；

31、判断所述有害气体浓度是否大于预设浓度，并判断所述环境温度是否大于预设温度；

32、当所述环境温度大于预设温度或所述有害气体浓度大于预设浓度时，控制所述氧气瓶提供氧气。

33、可选地，所述火灾现场重建模型是基于红外图像训练集，对pidinet模型训练得到的；所述pidinet模型，包括：依次连接的主干网络模块、激活函数模块、池化层模块和图像处理模块；

34、所述主干网络模块用于根据卷积机制对所述红外图像训练集进行处理，确定第一输出图；

35、所述激活函数模块用于根据激活函数对所述第一输出图进行特征提取，确定特征输出图；

36、所述池化层模块用于对所述特征输出图进行池化处理，确定第二输出图；

37、所述图像处理模块用于对所述第二输出图进行滤波去噪处理和直方图处理，确定三维重现控制信号。

38、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

39、本发明公开的实施例，通过ar眼镜确定现场三维数据，通过有害气体传感器确定有害气体浓度，通过红外摄像机拍摄的红外图像确定环境温度，能够当环境温度大于预设温度或有害气体浓度大于预设浓度时，自动控制氧气瓶供氧，确保消防员救援过程中氧气充足；并且当现场存在大量烟雾导致视野不清晰时，消防员根据现场三维数据，能够快速判断当前情况，合理安排救援工作。本发明基于ar眼镜确定现场三维数据，能够提供清晰的现场视野，使消防员合理安排救援工作，降低消防员救援难度，提高救援效率的同时保障消防员生命安全。

技术特征：

1.一种基于ar技术的消防救援设备，其特征在于，所述消防救援设备，包括：头戴部分和后背部分；

2.根据权利要求1所述的基于ar技术的消防救援设备，其特征在于，所述消防救援设备的后背部分，还包括：

3.根据权利要求1所述的基于ar技术的消防救援设备，其特征在于，所述消防救援设备的后背部分，还包括：

4.根据权利要求1所述的基于ar技术的消防救援设备，其特征在于，所述消防救援设备的头戴部分，还包括：

5.根据权利要求1所述的基于ar技术的消防救援设备，其特征在于，所述消防救援设备的头戴部分，还包括：

6.根据权利要求1所述的基于ar技术的消防救援设备，其特征在于，所述消防救援设备，还包括：

7.根据权利要求1所述的基于ar技术的消防救援设备，其特征在于，所述控制器还与远端控制台连接；所述远端控制台用于远程获取现场三维数据、环境温度和有害气体浓度。

8.一种基于ar技术的消防救援设备的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制权利要求1-7中任意一项所述的基于ar技术的消防救援设备；所述控制方法，包括：

9.根据权利要求8所述的基于ar技术的消防救援方法，其特征在于，所述火灾现场重建模型是基于红外图像训练集，对pidinet模型训练得到的；所述pidinet模型，包括：依次连接的主干网络模块、激活函数模块、池化层模块和图像处理模块；

技术总结
本发明公开一种基于AR技术的消防救援设备及其控制方法，涉及消防救援领域，所述设备包括头戴部分和后背部分；头戴部分，包括：头盔、红外摄像机、有害气体传感器、AR眼镜和呼吸面罩；后背部分，包括：背带、氧气瓶和控制器；控制器根据红外图像生成三维重现控制信号，以及当环境温度大于预设温度或有害气体浓度大于预设浓度时，控制氧气瓶提供氧气；AR眼镜根据三维重现控制信号确定现场三维数据。本发明能够提供清晰的现场视野，使消防员合理安排救援工作，降低消防员救援难度，保障消防员生命安全。

技术研发人员：李森,李菲,张佳轶,刘合钊,马小飞,左志文,张程荣
受保护的技术使用者：郑州轻工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31