一种智能火场消防救援系统及控制方法与流程

本发明属于消防救援领域，尤其涉及一种智能火场消防救援系统及控制方法。

背景技术：

1、在灭火救援作业中，消防员操作水枪体力消耗大，易造成疲劳损伤，灭火过程需要两名消防员协同灭火，作业效率较低。室内救援时建筑结构对信号的遮挡，造成在室内环境下gps、北斗等卫星导航是不能定位的；wifi和蓝牙在这种环境下基本上是没有办法正常使用。野外救援时，由于树高林密，也会对gps、北斗信号造成屏蔽，影响定位效果。为了便于指挥和保障消防员安全，指挥人员需要知道消防员位置信息。火灾救援现场出现的高温造成人员伤亡，跌倒前及时预警可以让消防员及时做出体态调整，做出应对。一旦需要救助，消防员可以紧急呼救。指挥人员通过位置和消防员生命体征信息，及时指定救援方案，提高救援效率。因此消防救援作业不仅对消防助力有需求，而且对于综合定位、高温预警、跌倒预警、紧急呼救和体征监测具有迫切需求，同时对救援方案和安全撤离评估以及火场态势感知判断的智能化提出了更高的要求。

2、

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种智能火场消防救援系统及控制方法,以解决高效进行火场救援，智能化评估应对的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的智能火场消防救援系统及控制方法的具体技术方案如下：

3、一种智能消防火场救援的单兵系统，单兵系统包括传感器模块，数据交换模块，单兵控制模块；数据交换模块和单兵控制模块上设置与传感器模块连接的快速插口和无线模块，用于连接各种传感器；

4、单兵系统的数据交换模块、单兵控制模块和电源，设置在基架上的两层基板中间，两层基板起到保护作用，防止在救援过程中对上述装设备的损伤；

5、基架上还设置有与消防设备连接的支撑架、传感器基架、背带；背带内置有数据传输天线供数据传输使用；

6、背带上设有接扣用于安装各种临时设备；

7、支撑架设置于基架前部，传感器基架位于基架上部，背带固定于基架上的两层基板两侧边。

8、进一步地；传感器模块，包括生命体征检测模块和火场态势感知模块；通过数据交换模块与单兵控制模块和计算决策中心进行数据交互；

9、生命体征检测模块主要完成对消防员生命体征监测功能，

10、火场态势感知模块探测方式包括温度探测、气压探测、图像采集、定位跟踪、危险品探测。

11、进一步地；数据交换模块，用于各个模块和系统的数据进行交互，传输指令，同时具备实时通讯模块和影像显示功能；

12、实时通讯模块采用无线语音通信和实时图像传输，可以采用头盔中的话机、蓝牙耳机、无线麦克风灯，以及头盔中的微距显示屏或液晶反射屏等。

13、进一步地；单兵控制模块具备信息数据处理能力同时控制供电电路为各个模块进行能源匹配，当遇到电源低于阈值时优先保障生命体征检测模块和数据传输的供电；

14、单兵控制模块，用来保障人员的安全和接收相关控制模型和指令、数据；同时具备装备编号识别系统和人员匹配系统；

15、单兵控制模块，通过采集传感器模块的监测数据，调用已经存储在模块中的预制运行模型库，控制单兵系统的运行，如接收到计算决策中心下发的救援方案和运行参数，可以选用最新的运行方案和参数；

16、预制运行模型库，存储计算决策中心发送的运行预制库，和模块自带的运行参数库；

17、模块自带的运行参数库用来防止出现突发状况，无法按照计算决策中心发送的运行预制库进行运行的同时还无法与计算决策中心进行数据通信的情况下运行设备；优先级高于应急处理预案。

18、本发明同时提供了一种智能消防火场救援系统，包括单兵系统，中央数据库，网络服务器；计算决策中心；

19、单兵系统主要完成人员状态检测、对火场的态势感知和数据交互；

20、网络服务器用于传输计算决策中心的指令和数据，同时将所有单兵数据交换模块传回的数据回传中央数据库，丰富完善各项数据，为未来的决策提供依据；

21、中央数据库存储收集的信息包括：

22、救援人员数据库存储救援人员的体貌体征数据、身体状态数据、心理评估数据、婚姻家庭状态等数据；历史身体状态的记录；身体三维扫描数据和携带装备后的身体三维数据；

23、设备信息数据库包括单兵系统的配置参数、运行状态数据、历史运行数据；

24、历史救援数据库包括历史火场数据库、历史火情数据库、历史救援方案数据库；应急处理预案数据库，物质燃烧数据库、火场态势演化预估模型；

25、危险数据库包括危险品数据库；危险品危害数据库；历史危险品燃烧危害数；

26、地理信息数据数据库包括，所属辖区域的道路、楼宇、基础设施等各项数据、历史和当前气象信息、环境变化信息、人口情况、企事业单位基本信息；

27、数据库收集的实时跟踪数据包括进场人员的体征参数，单兵系统采集和交互的各项数据，进入火场的时长，所带装备的情况包括种类、负重、生存保障系统支持物料的剩余量检测

28、计算决策中心负责对单兵系统收集的火场数据通过调用中央数据库和计算模型，通过比对和验算，针对火场态势进行判断给出人员选择、救援方案、火场态势分析、救援撤离方案。

29、进一步地；计算决策中心的分析模块包括火情预判分析模块、救援方案和人员选择模块、撤离路径规划模块、危险分析模块。

30、本发明同时还提供了一种智能消防火场救援系统的控制方法，

31、s1计算决策中心，根据上报的火场情况，调用各个数据库的数据，对救援区域进行分解，评估各个火场区域的救援风险和方案可行性；

32、s2根据可出勤的人员的所有参数和人员装备运行参数对火场情况以及危险品危害等数据进行匹配决策，选用实施本次救援的人员和每个火场区域的人员配置，以及各个区域的搜索、救援、撤离方案；

33、s3通过数据交换模块和网络服务器实时跟踪人员和火场数据变化与设备运行状态，针对参数进行对比，如果人员和设备运行状态参数出现与预设运行状态偏差较大，超过警戒阈值的情况，计算决策中心将向救援人员发出确认指令，进行人工确认，得到确认将启动应急撤离或应急救援预案；

34、s4决策的控制目标为人员优化计算设定时，危险品报警优先级为1、人员体征安全优先级为2、撤离路径规划优先级为3、其他危险或物资安全优先级为4，救援费用最低化为5，优化算法中优先级数字越低优先级越高。

35、进一步地；s1-s2中计算中心根据火情初步数据调用数据中心的所有符合本次火情的数据库数据，通过火场态势预估模型计算，调取当前可参战的人员信息包括人员体征、家庭状况、心理状态和变化数据、健康状态和变化数据，根据火情初步数据调用数据中心的火场态势预估模型，选择合适执行本次火情救援任务的人员进行救援，经过指挥中心确认后将救援方案下发到单兵装备；

36、s2-s4中通过进入火场各单兵装备实时传回的图像数据、火场场景数据、人员状态数据，将火场图像分为红外热图像、场景深度图像、可见光成像、烟尘扣除后场景图像，将采集后的图像传输给计算中心；；-实时进行计算调整救援方案给出优化后的方案供指挥中心判断选择；在模型预估中出现危险品或危险气体传感器触发危险阈值的情形时同时向指挥中心和处于或潜在处于危险中的单兵系统发出警报；

37、s1-s4中危险报警阈值由历史火情数据库存储设定，包括但不限于发现易燃易爆品、有毒有害气体、燃烧或反应后有毒有害物质、根据火场情况调用历史火情数据计算出的其他可能在预估撤离时间内可能发生的险情，例如爆炸、坍塌、氧气浓度超底线、生命保持系统余量不足等。

38、本发明的一种智能火场消防救援系统及控制方法具有以下优点：

39、本方案在消防通用装备上开展集成设计，使其具备人员室内外一体化定位、高温预警、跌倒预警、紧急呼救和体征监测功能，可在远程终端实时监测消防员位置、火场温度、异常状态和消防员生命体征状态，便于指挥部开展指挥部署和提升消防员作业安全。同时由于智能化的设计可以实时获取火场的态势，结合人员状态给出救援方案和撤离路径规划以及各项风险预案提示。。