一种震灾用音频生命探测设备的制作方法

本发明属于生命救援领域技术领域，具体来讲是涉及一种震灾用音频生命探测设备。

背景技术：

地震灾害是指由地震引起的强烈地面振动及伴生的地面裂缝和变形，使各类建(构)筑物倒塌和损坏，设备和设施损坏，交通、通讯中断和其他生命线工程设施等被破坏，以及由此引起的火灾、爆炸、瘟疫、有毒物质泄漏、放射性污染、场地破坏等造成人畜伤亡和财产损失的灾害。地震灾害具有突发性和不可预测性，以及频度较高，并产生严重次生灾害，对社会也会产生很大影响等特点。地震灾害包括自然因素和社会因素。其中有震级、震中距、震源深度、发震时间、发震地点、地震类型、地质条件、建筑物抗震性能、地区人口密度、经济发展程度和社会文明程度等。

近几年自然灾害频发，灾难救援变得尤为重要。大部分自然灾害发生，都导致地表结构的损害，导致人体被掩埋。音频生命探测仪采用特殊的微电子处理器，能够识别在空气或固体中传播的微小震动，适合搜寻被困在混凝土、瓦砾或其他固体下的幸存者，能准确识别来自幸存者的声音如呼喊、拍打、刻划或敲击等。与此同时，还可以将周围的背景噪音做过滤处理。灾难过后，搜索幸存者的过程是一个与时间的赛跑。生命探测仪可以帮助救助人员定位那些通过移动，敲击或者呼叫求救的幸存者。

震后的地形情况比较复杂，现有的音频生命探测仪无法深入到复杂的地形环境中，并且探测信号较弱，当被掩埋深度较深，仅仅依靠音频信号使无法对话的，现有的音频生命探测仪主要采用探头对废墟等狭小空间进行搜索探测，并把采集的狭小空间内的声音传输给后端的监视器或者耳机进行实时显示或者监听，但是无法让搜救人员了解到狭小空间内的真实情况。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种设计新颖，功能全面可选择，通过远程移动控制使得多种探头进入复杂的地形环境，并使用摄像头来观察空间环境分布的震灾用音频生命探测设备。

本发明的技术方案为：一种震灾用音频生命探测设备，主要包括：探测装置和主控设备，所述的探测装置通过无线网络与主控设备之间进行传输；所述的探测装置主要包括防撞杠、gps、摄像头、语音传感器探头、无线接收器、微振传感器探头、位移控制器、功放、摄像控制器、动力轮、电机、电池,探测装置整体为可以远程操控的微型遥控车，所述的遥控车安装有四个动力轮，所述的动力轮依靠电机提供动力，所述的电机与电池电连接，所述的电池与无线接收器、位移控制器、功放、摄像控制器电连接，所述的摄像控制器与摄像头连接，所述的功放与语音传感器探头连接，所述的位移控制器与动力轮连接；所述的主控设备为盒式箱体，所述的盒式箱体包括主机体和主机上盖两个部分，所述的主机上盖的左侧上端设置有摄像显示器，所述的摄像显示器的下方设置有音响，所述的音响的右侧设置有微震信号显示屏，所述的微震信号显示屏的上方设置有声波显示屏；所述的主机体顶面的左侧设置有控制键盘，所述的控制键盘的右侧设置有录音装置，所述的录音装置的右侧设置有方向控制触屏，所述的方向控制触屏的上方设置有功率调节旋钮，主机体的正面中心位置设置有开关，所述的开关的右侧设置有耳麦插孔。

进一步的，所述的微振传感器探头为无线式探头，所述的无线式探头采用数字微波模式传输，微振传感器探头主要包括压电式加速度传感器、前置信号调理电路、电源电压转换电路、恒流源电路、adc电路，所述的压电式加速度传感器是一种将地面振动转变为电信号的传感器，能把地震波引起的地面震动转换成电信号；所述的前置信号调理电路包括rc电路、cr电路和放大电路，所述的rc电路和cr电路滤掉一部分噪声，然后放大电路将从压电式加速度传感器传过来的信号进行放大处理，所述的放大电路采用ada4897芯片；所述的电源电压转换电路为各芯片提供各种电压；所述的恒流源电路为压电式加速度传感器提供4.5ma的电流源，所述的恒流源电路采用lm334sm芯片；所述的adc电路将模拟信号转化为数字信号，adc电路采用的芯片为ad7606，8通道，16位；微振传感器探头感知地表层传来的微弱的地震波信号，当幸存者被掩埋较深，并且具备一定活动空间，可以敲击刚体废墟，发出信号。

进一步的，所述的数字微波是将信号编码压缩，通过数字微波信道调制，再利用天线发射出去，接收端则相反，由天线接收信号，随后微波解扩及解压缩，最后还原为模拟的信号传输出去，数字微波的伸缩性大，通信容量最少可用十几个频道，且建构相对较易，通信效率较高，运用灵活。抗干扰能力强、保密性好，同样的发射功率传输距离更远，受地形或障碍物影响较小，接口丰富，扩展能力强。

进一步的，所述的语音传感器探头包括功放电路、扬声器和麦克风，所述的功放采用国产8002ab类高效功放芯片调试，音质完美，功率强劲，无任何干扰，所述的扬声器电阻为8欧姆，功率为2w；语音传感器探头能够在废墟内部，幸存者可以通过语音传感器探头与救援人员。

进一步的，所述的主控设备包括数据处理系统和用户操作控制系统，所述的数据处理系统包括fpga数据处理装置和arm处理器，所述的fpga数据处理装置中设置有fpga处理器和adc转换器，所述的fpga处理器驱动adc转换器，将接收到的adc转换结果进行处理分析，然后将处理后结果送至arm处理器，所述的arm处理器驱动用户操作控制系统进行相关的操控指令；所述的用户操作控制系统与控制键盘、功率调节旋钮、方向控制触屏电连接，用于输入用户指令。

进一步的，所述的adc转换器用来进行adc结果数据处理，首先将adc结果翻译成声音，并通过输出设备输出，adc结果幅度跟声音响度成正比；同时具有滤波功能，能将目标频率外的声音都当成噪声滤除，因此，可以通过手动设置滤波窗口，滤除救援现场的环境噪声，只接收救援讯息。

进一步的，所述的摄像显示器采用10寸tft高清屏，实时显示摄像头拍摄的图像和gps在地图上的具体位置信息，通过手工操作进行显示状态切换；所述的微震信号显示屏和声波显示屏采用5寸液晶显示屏，来显示微震信号的声波的波形图，根据波形图的强弱可以控制探测装置无限接近幸存者，更加准确的确定幸存者的位置。

进一步的，所述的耳麦插孔连接高隔离度、三防、降噪监听耳麦，在混乱的情况下，更加精确的确定幸存者的救援声音，有效阻挡外接因素的干扰。

进一步的，所述的摄像头设置有自动对焦系统、分辨率调节系统和光学防抖系统，所述的自动对焦包括主动式对焦装置和对焦辅助光发射装置，所述的发射装置发射带红外带条纹的光束，对不同质地的被摄体自动对焦；所述的分辨率调节系统可对摄像内容的分辨率进行调节，调节范围为360p、720p、1080p；所述的摄像头下方安装有旋转底座，所述的旋转底座的旋转方向为水平方向，旋转角度为360度；所述的光学防抖系统是通过电子陀螺仪运动的反向运动补偿来实现的，多角度的观察幸存者周围的地形情况，从而制定更加周全的救援方案。

本发明的工作原理为：采用特殊的微电子处理器，能够识别在空气或固体中传播的微小震动，适合搜寻被困在混凝土、瓦砾或其他固体下的幸存者，能准确识别来自幸存者的声音如呼喊、拍打、刻划或敲击等；将主控设备放置在安全区域后，通过方向控制触屏控制探测装置进入救援区域，摄像头实时拍摄传输地形图像，微振传感器探头和语音传感器探头将信息传输到微震信号显示屏和声波显示屏，微振传感器探头感知地表层传来的微弱的地震波信号，当幸存者被掩埋较深，并且具备一定活动空间，可以敲击刚体废墟，发出信号，语音传感器探头能够与救援者进行语音通话；主控设备通过fpga处理器，arm处理器实现数字信号处理，将解析后的微振信号，以音频信号的形式传递给探测人员，将语音信号直接传递给探测人员；根据信号强度无限接近救援者，然后快速制定详细的救援计划。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：在诸如地震、爆炸、山崩、矿难或者建筑物倒塌等灾难事故中现场搜寻被掩埋的幸存者或遇难者时，可以本发明的设备通过音频、视频、地震波等多种监测方式对幸存者或遇难者的具体位置进行定位。本发明的设备可以探测人力无法到达的区域，把采集的狭小空间内的声音传输给后端的监视器或者耳机进行实时显示或者监听，便于搜救人员了解到狭小空间内的真实情况，快速查找和定位幸存者或遇难者，能够为营救工作争取更多的时间。

附图说明

图1是本发明的外观结构示意图；

图2是本发明的微振传感器探头设计电路关系图；

图3是本发明的部件连接关系图；

图4是本发明的主控设备关系图；

其中，1-探测装置,101-防撞杠,102-gps,103-摄像头,104-语音传感器探头,105-无线接收器,106-微振传感器探头,107-位移控制器,108-功放,109-摄像控制器,110-动力轮,111-电机,112-电池,2-主控设备,201-主机体,202-主机上盖,203-微震信号显示屏,204-声波显示屏,205-摄像显示器,206-音响,207-控制键盘,208-功率调节旋钮,209-耳麦插孔,210-方向控制触屏,211-开关,212-录音装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例：如图1所示，一种震灾用音频生命探测设备，主要包括：探测装置1和主控设备2，探测装置1通过无线网络与主控设备2之间进行传输；

探测装置1主要包括防撞杠101、gps102、摄像头103、语音传感器探头104、无线接收器105、微振传感器探头106、位移控制器107、功放108、摄像控制器109、动力轮110、电机111、电池112,探测装置1整体为可以远程操控的微型遥控车，遥控车安装有四个动力轮110，动力轮110依靠电机111提供动力，电机111与电池112电连接，电池112与无线接收器105、位移控制器107、功放108、摄像控制器109电连接，摄像控制器109与摄像头103连接，功放108与语音传感器探头104连接，位移控制器107与动力轮110连接；

其中，如图2所示，微振传感器探头106为无线式探头，无线式探头采用数字微波模式传输，微振传感器探头106主要包括压电式加速度传感器、前置信号调理电路、电源电压转换电路、恒流源电路、adc电路，压电式加速度传感器是一种将地面振动转变为电信号的传感器，能把地震波引起的地面震动转换成电信号；前置信号调理电路包括rc电路、cr电路和放大电路，rc电路和cr电路滤掉一部分噪声，然后放大电路将从压电式加速度传感器传过来的信号进行放大处理，放大电路采用ada4897芯片；电源电压转换电路为各芯片提供各种电压；恒流源电路为压电式加速度传感器提供4.5ma的电流源，恒流源电路采用lm334sm芯片；adc电路将模拟信号转化为数字信号，adc电路采用的芯片为ad7606，8通道，16位；微振传感器探头106感知地表层传来的微弱的地震波信号，当幸存者被掩埋较深，并且具备一定活动空间，可以敲击刚体废墟，发出信号。

语音传感器探头104包括功放电路、扬声器和麦克风，功放108采用国产8002ab类高效功放芯片调试，音质完美，功率强劲，无任何干扰，扬声器电阻为8欧姆，功率为2w；语音传感器探头104能够在废墟内部，幸存者可以通过语音传感器探头104与救援人员。

摄像头103设置有自动对焦系统、分辨率调节系统和光学防抖系统，自动对焦包括主动式对焦装置和对焦辅助光发射装置，发射装置发射带红外带条纹的光束，对不同质地的被摄体自动对焦；分辨率调节系统可对摄像内容的分辨率进行调节，调节范围为360p、720p、1080p；摄像头103下方安装有旋转底座，旋转底座的旋转方向为水平方向，旋转角度为360度；光学防抖系统是通过电子陀螺仪运动的反向运动补偿来实现的，多角度的观察幸存者周围的地形情况，从而制定更加周全的救援方案。

如图3所示，主控设备2为盒式箱体，盒式箱体包括主机体201和主机上盖202两个部分，主机上盖202的左侧上端设置有摄像显示器205，摄像显示器205的下方设置有音响206，音响206的右侧设置有微震信号显示屏203，微震信号显示屏203的上方设置有声波显示屏204；主机体201顶面的左侧设置有控制键盘207，控制键盘207的右侧设置有录音装置212，录音装置212的右侧设置有方向控制触屏210，方向控制触屏210的上方设置有功率调节旋钮208，主机体201的正面中心位置设置有开关211，开关211的右侧设置有耳麦插孔209。

其中，如图4所示，主控设备2包括数据处理系统和用户操作控制系统，数据处理系统包括fpga数据处理装置和arm处理器，fpga数据处理装置中设置有fpga处理器和adc转换器，fpga处理器驱动adc转换器，将接收到的adc转换结果进行处理分析，然后将处理后结果送至arm处理器，arm处理器驱动用户操作控制系统进行相关的操控指令；用户操作控制系统与控制键盘207、功率调节旋钮208、方向控制触屏210电连接，用于输入用户指令。

fpga处理器采用的fpga为altera公司cycloneiv系列产品。具体信号为ep4ce30f23c7，封装形式为fbga484，这款芯片，价格低廉，性能优秀，接口丰富，能满足绝大多数常见应用场合。arm处理器为freescale生产的imx6，主要用来接收用户指令，解析指令后，发送给fpga处理器。

adc转换器用来进行adc结果数据处理，首先将adc结果翻译成声音，并通过输出设备输出，adc结果幅度跟声音响度成正比；同时具有滤波功能，能将目标频率外的声音都当成噪声滤除，因此，可以通过手动设置滤波窗口，滤除救援现场的环境噪声，只接收救援讯息。

摄像显示器205采用10寸tft高清屏，实时显示摄像头103拍摄的图像和gps102在地图上的具体位置信息，通过手工操作进行显示状态切换；微震信号显示屏203和声波显示屏204采用5寸液晶显示屏，来显示微震信号的声波的波形图，根据波形图的强弱可以控制探测装置1无限接近幸存者，更加准确的确定幸存者的位置。

耳麦插孔209连接高隔离度、三防、降噪监听耳麦，在混乱的情况下，更加精确的确定幸存者的救援声音，有效阻挡外接因素的干扰。

本发明的工作原理为：采用特殊的微电子处理器，能够识别在空气或固体中传播的微小震动，适合搜寻被困在混凝土、瓦砾或其他固体下的幸存者，能准确识别来自幸存者的声音如呼喊、拍打、刻划或敲击等；将主控设备2放置在安全区域后，通过方向控制触屏210控制探测装置1进入救援区域，摄像头103实时拍摄传输地形图像，微振传感器探头106和语音传感器探头104将信息传输到微震信号显示屏203和声波显示屏204，微振传感器探头106感知地表层传来的微弱的地震波信号，当幸存者被掩埋较深，并且具备一定活动空间，可以敲击刚体废墟，发出信号，语音传感器探头104能够与救援者进行语音通话；主控设备2通过fpga处理器，arm处理器实现数字信号处理，将解析后的微振信号，以音频信号的形式传递给探测人员，将语音信号直接传递给探测人员；根据信号强度无限接近救援者，然后快速制定详细的救援计划。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。