CN103127633B - 多功能防毒面罩综合通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于防毒面罩领域，具体涉及一种多功能防毒面罩综合通讯系统，包括扩音模块、通讯模块、照明模块、呼救模块，其特征在于：还包括气瓶气体剩余量抬头可视模块和现场音视频记录模块。本发明具有扩音、通讯、照明、呼救、气瓶气体剩余量抬头可视和现场记录等六大功能，实现了小产品上的大集成；拓宽面罩使用范围、降低客户使用成本；保证了对讲通讯的稳定可靠性，又极大地满足了各种不同的使用场合的实际需要；可有效抑制呼吸噪声，提高通讯语音质量；可有效指示气瓶气体剩余量，并在气瓶气体剩余量不够十分钟使用的危险时刻提示佩戴者及时撤离，从而提高产品安全性能；加装了摄录仪，可以有效记录作业现场情况，以便事后处理。

Description

多功能防毒面罩综合通讯系统

技术领域

本发明属于防毒面罩领域，具体涉及一种多功能防毒面罩综合通讯系统。

背景技术

现有防毒面罩通讯系统一般只有扩音和通信功能，少量的防毒面罩通讯系统还具有照明和呼救功能，现有的具可拆卸功能模块的空呼型面罩包括扩音、通讯、照明、报警等四大功能，这四个功能可以单独使用，也可以多个任意搭配组合，在功能基板上设有扩音模块，由伸入至面罩体内的麦克风，语音处理单元和扬声器组成；在一侧功能基板上设有照明模块；一侧功能基板上设有通信模块，由伸入至面罩体内的麦克风和受送话器处理单元组成，只能手动PTT（Push-To-Talk，按讲，一按即可通话）触发且与对讲机有线连接；设有报警装置，包括报警控制单元和振动传感器。

现有防毒面罩通讯系统的技术缺点主要有如下几点：

通讯功能是与外接对讲机有线连接利用手动PTT触发实现对讲通讯的，如此虽然可以稳定可靠实现对讲通讯功能，但是佩戴者在需要用双手作业的场合就无法同时作业和对讲通讯，另外，在某些特定场合与对讲机有线连接也会给正常作业带来不便，所以现有技术方案的通讯功能在使用场合上具有很大的局限性。针对此技术缺点，除了保留对讲机有线连接和手动PTT触发之外，还增加了数字声控触发功能和无线PTT触发功能，利用蓝牙技术实现与对讲机、手机无线连接并实现通讯功能。此外为适合特殊场合使用，本发明还可外接有线PTT大按钮和无线PTT大按钮。如此设计，本发明既保证了对讲通讯的稳定可靠性，又极大地满足了各种不同的使用场合的实际需要；

通讯功能的麦克风安装在呼吸进出气通道上，佩戴者的正常呼吸会在麦克风上产生很大的呼吸噪声，如果不加处理，会严重影响通讯语音质量，现有技术方案完全忽视了这一技术缺点。本发明针对此技术缺点，利用了DSP（Digital Signal Processor芯片，也称数字信号处理器， 是一种具有特殊结构的微处理器）数字降噪技术对麦克风采集的语音信号加以处理以有效抑制呼吸噪声；

没有气瓶气体剩余量抬头可视功能，佩戴者必须通过刻意侧头才能获知当前配备的气瓶气体剩余量，这样对于在紧张的消防战斗中会带来极大地安全隐患。本发明针对此技术缺点，利用蓝牙技术和相应声光提示单元指示当前配备的气瓶气体剩余量，以便佩戴者随时掌握，实现抬头可视功能，并在气瓶气体剩余量不够十分钟使用的危险时刻提示佩戴者及时撤离； 

没有现场音视频记录功能，无法记录作业现场情况；

现有防毒面罩通讯系统功能多不可拆解，客户可能会增加无用功能的成本。本发明针对此技术缺点，可根据客户需求定制功能：其中任何一个功能都可单独使用，也可多个组合使用，从而降低客户使用成本；

现有防毒面罩结构不可拆解，空呼型和氧呼型不可互换。

为了解决上述现有技术的缺点，本次发明的多功能防毒面罩综合通讯系统具有扩音、通讯、照明、呼救、气瓶气体剩余量抬头可视和现场音视频记录等六大功能，实现了小产品上的大集成，并可根据客户需求定制功能：其中任何一个功能都可单独使用，也可多个组合使用。本发明的防毒面罩结构为拆解式，只需更换中间连接壳体即可实现空呼型面罩和氧呼型面罩的互换。

通讯方面，为了保证在需要双手作业的场合也能顺利实现对讲通讯，本发明在对讲通讯方面除了保留手动PTT触发功能，还增加了数字声控触发功能、无线PTT触发功能、利用蓝牙技术实现与对讲机、手机无线连接并实现通讯功能。为适合特殊场合使用，本发明还可外接有线PTT大按钮和无线PTT大按钮。为提高通讯语音质量，本发明还增加了DSP数字降噪技术以有效抑制呼吸噪声。

本发明还利用蓝牙技术和相应声光提示单元指示当前配备的气瓶气体剩余量，以便佩戴者随时掌握，实现抬头可视功能，并在危险时刻提示佩戴者及时撤离。

此外，本发明还加装了摄录仪，可以有效记录作业现场情况，以便事后处理。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有扩音、通讯、照明、呼救、气瓶气体剩余量抬头可视和现场音视频记录等六大功能、并可根据客户需求定制功能、可拆解、拓宽面罩使用范围、降低用户使用成本的多功能防毒面罩综合通讯系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：多功能防毒面罩综合通讯系统，包括扩音模块、通讯模块、照明模块、呼救模块，其特征在于：还包括气瓶气体剩余量抬头可视模块和现场音视频记录模块。

前述的多功能防毒面罩综合通讯系统，所述的扩音模块由电源模块、扩音部分和电池欠压检测模块构成，电源模块为扩音部分和电池欠压检测模块提供电源，电池欠压检测模块和扩音部分同时与单片机控制单元连接。

前述的多功能防毒面罩综合通讯系统，所述的扩音部分由麦克风、带通滤波器、音频功率放大器、扬声器构成，单片机控制单元分别与带通滤波器、音频功率放大器连接，单片机控制单元还与电源指示灯连接。

前述的多功能防毒面罩综合通讯系统，所述的通讯模块包括模式选择旋钮、手动PTT单元、无线PTT模块、DSP声控触发及静噪处理单元、对讲机接口、蓝牙模块、DSP静噪处理单元。

前述的多功能防毒面罩综合通讯系统，所述的对讲机接口包括语音输入端口、PTT信号输入端口和语音输出端口；所述的通讯模块包括五条通讯线路，麦克风、语音输入端口、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机组成第一通讯线路，对应于手动PTT触发挡，与对讲机有线连接；麦克风、DSP静噪处理单元、语音输入端口、无线PTT模块、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机构成第二通讯线路，对应于无线PTT触发档，与对讲机有线连接；麦克风、DSP静噪处理单元、语音输入端口、无线PTT模块、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、蓝牙模块、对讲机构成第三通讯线路，对应于无线PTT触发档，与对讲机无线连接；麦克风、DSP声控触发及静噪处理单元、PTT信号输入端口、语音输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机构成第四通讯线路，对应于声控触发档，与对讲机有线连接；麦克风、DSP声控触发及静噪处理单元、PTT信号输入端口、语音输入端口、语音输出端口、耳机、蓝牙模块、对讲机构成第五通讯线路，对应于声控触发档，与对讲机无线连接。

前述的多功能防毒面罩综合通讯系统，所述的照明模块由照明开关、单片机控制单元、衡流驱动电路和高亮发光二极管组成。

前述的多功能防毒面罩综合通讯系统，所述的呼救模块设有由照明开关控制的自动呼救模式和普通工作模式，呼救模块包括照明开关、单片机控制单元以及并列设置的衡流驱动电路和高亮发光二极管/音频功放器和扬声器/电源指示灯，单片机控制单元设定三种级别报警信号。

前述的多功能防毒面罩综合通讯系统，所述的气瓶气体剩余量抬头可视模块包括气瓶气压检测装置、蓝牙模块、单片机控制单元以及并列设置的音频功放器和扬声器/抬头可视指示灯。

前述的多功能防毒面罩综合通讯系统，所述的现场记录模块包括现场记录开关、摄像头/内置麦克风、存储器和USB插口。

本发明具有扩音、通讯、照明、呼救、气瓶气体剩余量抬头可视和现场音视频记录等六大功能，实现了小产品上的大集成；可根据客户需要定制功能，其中任何一个功能都可单独使用，也可多个组合使用，从而降低客户使用成本；本发明结构为拆解式，只需更换中间连接壳体即可实现空呼型面罩和氧呼型面罩的互换，从而拓宽面罩使用范围、降低客户使用成本。通讯方面除保留手动PTT触发和与对讲机有线连接的传统技术特点外，还新增了声控触发功能和无线PTT触发功能，利用蓝牙技术实现与对讲机、手机无线连接并实现通讯功能。此外为适合特殊场合使用，本发明还可外接有线PTT大按钮和无线PTT大按钮。如此设计，本发明既保证了对讲通讯的稳定可靠性，又极大地满足了各种不同的使用场合的实际需要。通讯方面还引进了DSP数字降噪技术，可有效抑制呼吸噪声，提高通讯语音质量。新增了气瓶气体剩余量抬头可视功能，可有效指示气瓶气体剩余量，并在气瓶气体剩余量不够十分钟使用的危险时刻提示佩戴者及时撤离，从而提高产品安全性能。加装了摄录仪，可以有效记录作业现场情况，以便事后处理。

附图说明

图1为多功能防毒面罩综合通讯系统扩音模块原理框图；

图2为多功能防毒面罩综合通讯系统的通讯模块原理框图；

图3为多功能防毒面罩综合通讯系统的照明模块原理框图；

图4为多功能防毒面罩综合通讯系统的呼救模块原理框图；

图5为多功能防毒面罩综合通讯系统的气瓶气体剩余量抬头可视模块原理框图；

图6为多功能防毒面罩综合通讯系统的现场记录模块的原理框图；

图7为多功能防毒面罩综合通讯系统结构示意图；

图8为空呼面罩、氧呼面罩互换时的中间连接壳体示意图；

其中，1面罩，2抬头可视指示灯，3电源开关，4电源指示灯，5扬声器，6电池仓，7手拧螺钉，8音量调节孔，9照明开关，10灯筒，11空呼按钮，12摄像头，13现场记录开关，14蓝牙指示灯，15内置麦克风，16蓝牙开关，17受话器，18手动PTT按键，19手拧螺钉，20模式指示灯，21WIFI指示灯，22模式选择旋钮，23无线PTT对码按钮，24对讲机连接线插口，25USB插口，26中间连接壳体。

具体实施方式

   下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的描述。

   根据图7，多功能防毒面罩综合通讯系统，包括面罩1、抬头可视指示灯2、电源开关3、电源指示灯4、扬声器5、电池仓6、手拧螺钉7、音量调节孔8、照明开关9、灯筒10、空呼按钮11、摄像头12、现场记录开关13、蓝牙指示灯14、内置麦克风15、蓝牙开关16、受话器17、手动PTT按键18、手拧螺钉19、模式指示灯20、WIFI指示灯21、模式选择旋钮22、无线PTT对码按钮23、对讲机连接线插口24、USB插口25、中间连接壳体26。

    多功能防毒面罩综合通讯系统具有扩音、通讯、照明、呼救、气瓶气体剩余量抬头可视和现场音视频记录等六大功能，并可根据客户需求定制功能：其中任何一个功能都可单独使用，也可多个组合使用。本发明结构为拆解式，只需更换中间连接壳体26即可实现空呼型面罩（图8左）和氧呼型面罩（图8右）的互换，从而拓宽面罩使用范围、降低用户使用成本。

根据图1，本发明的扩音模块主要包括电源模块、扩音部分和电池欠压检测模块三部分。电源部分由两节松下CR123A锂电池提供，经电源开关3给单片机控制单元和电池欠压检测电路供电。电源指示灯4为红绿双色灯且由单片机控制单元控制，开机亮（指示灯颜色由工作模式决定，工作模式详见后述的呼救模块），关机灭。当电池欠压时，单片机控制单元控制电源指示灯4闪烁并通过扬声器5产生相应嘀音，以提示面罩佩戴者及时撤离作业场所。电池经电源开关3通过单片机控制的模拟开关为扩音部分其他各电路供电。扩音功能的实现过程如下：麦克风采集语音信号，采集的语音信号经过带通滤波器滤除较多的低频成分和高频干扰，滤波后的语音信号由音频功放放大后由扬声器输出；音量大小，用户可用专用工具于音量调节孔8处自行调节；音频功放的打开与关断由单片机的模数转换引脚是否检测到语音信号决定，有语音信号音频功放打开，反之，则关断，从而可以减小系统功耗延长电池使用寿命；如果单片机检测到麦克风连续30分钟无语音输入，单片机通过断开模拟开关切断扩音部分其他各电路电源的方式自动关机。

根据图2，通讯方面，本发明利用双刀三掷开关组成的模式选择旋钮22的三个档位来实现手动PTT触发（手动档）、无线PTT触发（手动静噪档）和声控触发（自动静噪或VOX档）3个功能的切换。具体如图2所示。

a、      当模式选择旋钮22拨在手动PTT触发档时，由麦克风、语音输入端口、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机组成第一通讯线路。麦克风直接和对讲机接口的麦克风信号输入端（即语音输入端口）相连并利用该输入端给麦克风提供偏置电压，手动PTT按键18直接控制对讲机接口的PTT信号输入端口，对讲机接口通过有线连接的方式与外接对讲机相连实现通讯功能，外接对讲机输出的语音信号经对讲机接口的语音输出端口传输至耳机以实现通讯，对讲机接口与外接对讲机有线连接。手动PTT档通讯部分由外接对讲机供电不消耗电池电量，此种方式保证了即使在多功能防毒面罩综合通讯系统的电池没电的情况下也可实现正常通讯。

b、      当模式选择旋钮22拨在无线PTT触发档时，麦克风、DSP静噪处理单元、语音输入端口、无线PTT模块、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机构成第二通讯线路，麦克风采集的语音信号送给DSP静噪处理单元进行降噪处理抑制呼吸噪声，处理后的语音信号送到对讲机接口的麦克风信号输入端，无线PTT模块控制对讲机接口的PTT信号输入端口，对讲机接口可以通过有线连接的方式与外接对讲机相连实现讲的功能通讯功能，外接对讲机输出的语音信号经对讲机接口的语音输出端口传输至耳机以实现通讯，对讲机接口与外接对讲机有线连接。如果某些特定场合有线连接会带来应用上不便时，也可以利用蓝牙模块与对讲机（或手机）无线连接实现通讯功能，由麦克风、DSP静噪处理单元、语音输入端口、无线PTT模块、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、蓝牙模块、对讲机构成第三通讯线路，具体实现方式为：麦克风采集的语音信号送给DSP静噪处理单元进行降噪处理抑制呼吸噪声，处理后的语音信号通过蓝牙模块传输到对讲机（或手机）的麦克风信号输入端，无线PTT模块通过蓝牙模块将相应PTT信号传输到对讲机（或手机），外接对讲机（手机）输出的语音信号经蓝牙模块传输至耳机以实现通讯，通讯系统与对讲机无线连接。

c、      当模式选择旋钮22拨在声控触发档时，由麦克风、DSP声控触发及静噪处理单元、PTT信号输入端口、语音输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机构成第四通讯线路，麦克风采集的语音信号送给DSP声控触发及静噪处理单元，声控触发产生的控制信号控制对讲机接口的PTT信号输入端，降噪处理后的语音信号送到对讲机接口的麦克风信号输入端，对讲机接口可以通过有线连接的方式与外接对讲机相连实现通讯功能，外接对讲机输出的语音信号经对讲机接口的语音输出端口传输至耳机以实现通讯，对讲机接口与外接对讲机有线连接。如果某些特定场合有线连接会带来应用上不便时，也可以利用蓝牙模块与对讲机（或手机）无线连接实现通讯功能，麦克风、DSP声控触发及静噪处理单元、PTT信号输入端口、语音输入端口、语音输出端口、耳机、蓝牙模块、对讲机构成第五通讯线路，具体实现方式为：麦克风采集的语音信号送给DSP声控触发及静噪处理单元，处理后的语音信号通过蓝牙模块传输到对讲机（或手机）的麦克风信号输入端，声控触发产生的控制信号通过蓝牙模块传输到对讲机（或手机），外接对讲机（手机）输出的语音信号经蓝牙模块传输至耳机以实现通讯，通讯系统与对讲机无线连接。

   数字声控触发（即DSP声控触发）是利用作业员的讲话，触发对讲机自动发射，从而真正达到解放双手的目的。采用的技术是先进的DSP智能语音识别技术，只识别人的讲话，同时不会有丢字现象。周围和其他的噪音不会触发对讲机发射，从而保证了通信的可靠性和完整性。

d、      为满足某些特定场合的需要，本发明可以在对讲机接口与对讲机的连接线上外接有线PTT大按钮，该按钮与手动PTT并联实现手动触发功能，也可以利用外置无线PTT大按钮控制内部无线PTT模块产生相应PTT信号实现无线PTT触发功能。

e、      备注：手动PTT触发功能在3个档位均有效，无线PTT触发在手动静噪档和自动静噪档有效，声控触发只在自动静噪档有效；电池只在无线PTT触发档和声控触发档时给通讯部分供电而在手动PTT触发档时不给通讯部分供电。

本发明利用高亮发光二极管实现照明功能，高亮发光二极管由衡流驱动电路驱动，单片机控制单元根据单击照明开关9切换高亮发光二极管的亮灭，实现照明功能的开关，如图3所示。

对于呼救模块，设有自动呼救模式和普通工作模式，双击照明开关9切换工作模式，电源指示灯4的颜色指示当前工作模式，亮红灯为自动呼救模式，亮绿灯为普通工作模式，默认模式为自动呼救模式，亮红灯指示。自动呼救模式利用两个水银开关检测面罩佩戴者是否有作业活动，如果有则视为无险情，如果连续30秒面罩佩戴者没有作业活动，则视为有险情发生，单片机控制单元自动发出3种级别报警信号（分别为30S不动、40S不动和50S以上不动三种情况，这三个时间均可设定）通过音频功放发出报警声响并控制由衡流驱动电路驱动的高亮发光二极管发出与之呼应的光亮从而形成声光报警，前两个级别的报警信号可以通过再次作业活动撤销，第3级别的报警只能通过手动单击照明开关9来撤销。面罩佩戴者也可长按照明开关3秒以上来发出手动报警，该报警信号可通过照明开关9来撤销。普通工作模式不会自动呼救，佩戴者如遇险情，可通过手动报警方式呼救，通过单击照明开关9来撤销。具体如图4所示。

对于气瓶气体剩余量抬头可视模块，由气瓶气压检测装置检测气瓶气压并将相关数据通过蓝牙模块无线传输到多功能防毒面罩综合通讯系统的蓝牙接收模块，单片机控制单元根据接收数据通过抬头可视指示灯2的状态指示当前气瓶气体剩余量，当气瓶气体剩余量不足维持面罩佩戴者十分钟使用时，单片机控制抬头可视指示灯2闪烁并产生急促“嘀”音经音频功放后由扬声器5输出以提示佩戴者及时撤离作业场所。具体如图5所示。

本发明通过安装摄录仪的方法实现现场音视频记录功能，可以有效记录作业现场情况，以便事后处理。现场音视频记录模块由现场记录开关、摄像头12、内置麦克风15、存储器和USB插口25组成，实现摄像录音功能并记录之，影像资料通过USB插口25导出。具体如图6所示。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.多功能防毒面罩综合通讯系统，包括扩音模块、通讯模块、照明模块、呼救模块，其特征在于：还包括气瓶气体剩余量抬头可视模块和现场音视频记录模块；所述的气瓶气体剩余量抬头可视模块包括依序设置的气瓶气压检测装置、蓝牙模块、单片机控制单元以及并列设置的音频功放器和扬声器/抬头可视指示灯，所述的蓝牙模块将气瓶气压检测装置检测到的数据无线传输到通讯模块的蓝牙接收模块，单片机控制单元根据接收数据通过抬头可视指示灯的状态指示当前气瓶气体剩余量；所述的现场音视频记录模块包括依序设置的现场记录开关、摄像头/内置麦克风、存储器和USB插口。

2.根据权利要求1所述的多功能防毒面罩综合通讯系统，其特征在于：所述的扩音模块由电源模块、扩音部分和电池欠压检测模块构成，电源模块为扩音部分和电池欠压检测模块提供电源，电池欠压检测模块和扩音部分同时与单片机控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的多功能防毒面罩综合通讯系统，其特征在于：所述的扩音部分由麦克风、带通滤波器、音频功率放大器、扬声器构成，单片机控制单元分别与带通滤波器、音频功率放大器连接，单片机控制单元还与电源指示灯连接。

4.根据权利要求1所述的多功能防毒面罩综合通讯系统，其特征在于：所述的通讯模块包括模式选择旋钮、手动PTT单元、对讲机接口，还包括无线PTT模块、DSP声控触发及静噪处理单元、蓝牙模块、DSP静噪处理单元中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的多功能防毒面罩综合通讯系统，其特征在于：所述的对讲机接口包括语音输入端口、PTT信号输入端口和语音输出端口；所述的通讯模块包括五条通讯线路，麦克风、语音输入端口、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机组成第一通讯线路，对应于手动PTT触发挡，与对讲机有线连接；麦克风、DSP静噪处理单元、语音输入端口、无线PTT模块、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机构成第二通讯线路，对应于无线PTT触发档，与对讲机有线连接；麦克风、DSP静噪处理单元、语音输入端口、无线PTT模块、PTT信号输入端口、语音输出端口、耳机、蓝牙模块、对讲机构成第三通讯线路，对应于无线PTT触发档，与对讲机无线连接；麦克风、DSP声控触发及静噪处理单元、PTT信号输入端口、语音输入端口、语音输出端口、耳机、对讲机构成第四通讯线路，对应于声控触发档，与对讲机有线连接；麦克风、DSP声控触发及静噪处理单元、PTT信号输入端口、语音输入端口、语音输出端口、耳机、蓝牙模块、对讲机构成第五通讯线路，对应于声控触发档，与对讲机无线连接。

6.根据权利要求1所述的多功能防毒面罩综合通讯系统，其特征在于：所述的照明模块由照明开关、单片机控制单元、衡流驱动电路和高亮发光二极管组成。

7.根据权利要求1所述的多功能防毒面罩综合通讯系统，其特征在于：所述的呼救模块设有由照明开关控制的自动呼救模式和普通工作模式，呼救模块包括照明开关、单片机控制单元以及并列设置的衡流驱动电路和高亮发光二极管/音频功放器和扬声器/电源指示灯，单片机控制单元设定三种级别报警信号。