CN103646522A - 消防救援现场数据传输通信系统及数据判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消防救援现场数据传输通信系统，包括单兵数据终端、主数据传输通道、备选数据通道以及数据处理终端，其中，所述单兵数据终端用于采集数据信息，并将采集到的数据信息通过主数据传输通道和备选数据通道传送至数据处理终端；同时还提供了上述消防救援现场数据传输通信系统的数据判断方法。本发明采用了数字化技术，有效的设计了实时，可靠的现场数据传输通信系统，可用于灭火救援现场指挥工作中。对成功处置灾害事故和保护消防人员生命安全有着积极作用，将从根本上改变目前灭火救援工作现状。

Description

消防救援现场数据传输通信系统及数据判断方法

技术领域

本发明涉及消防救援现场指挥控制技术领域，具体是一种消防救援现场数据传输通信系统及数据判断方法。

背景技术

目前，消防救援现场指挥主要采用350MHz～370MHz数字手持式对讲机作为主要通信设备，在救援现场实战中发挥了积极作用，但目前使用的手持式对讲机通信手段也存在一些问题，主要包括：

(1)信息传递方式相对单一，难以全面掌握火场情况

目前消防部队主要通过数字手持式对讲机通过语音传递消息，对火场的温度和压力等基本情况、战斗员的体征和装备情况、战斗员位置、灭火剂和器材的使用情况等都难以通过语音方式清楚的表述，语言表述所产生的各种偏差使指挥员不能全面掌握火场的基本情况，因此急需设计一种可靠的数据传输通信系统和产品来弥补目前消防救援现场所存在的不足。

(2)通信手段过于单一，缺少备用通信方式

消防救援现场通过350MHz～370MHz数字手持式对讲机通信设备进行常规语音通信，通信功耗低，覆盖范围有限，在火情严重和火场情况复杂时难以满足要求，缺少备用通道使火场内的情况及时被指挥人员获得。

随着科学技术的发展，提供稳定可靠的消防救援现场数据传输通信系统将成为必然，该技术的应用是消防工作的迫切需要，也将对消防工作产生深远的影响。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种消防救援现场数据传输通信系统，该系统能够稳定地、定时地传输火场内部采集到的数据信息，使消防指挥人员全面、准确地判断灭火救援工作的进展并迅速作出应对策略。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种消防救援现场数据传输通信系统，包括单兵数据终端、主数据传输通道、备选数据通道以及数据处理终端，其中，所述单兵数据终端用于采集数据信息，并将采集到的数据信息通过主数据传输通道和备选数据通道传送至数据处理终端。

所述单兵数据终端包括蓝牙通信模块和GPRS通信模块。

所述主数据传输通道包括依次连接的蓝牙适配器模块、数字手持式对讲机和数据传输接收单元，所述单兵数据终端通过蓝牙通信模块与蓝牙适配其模块相连接，所述数据传输接收单元通过串口与数据处理终端相连接，其中，蓝牙适配其模块将采集到的数据信息进行数据转换后，通过串口发送至数字手持式对讲机，并向数字手持式对讲机后端的数据传输接收单元传送，同时检测数据发送状态，直至数据信息发送至数据处理终端。

所述备选数据传输通道包括移动基站，所述单兵数据终端通过GPRS通信模块与移动基站数据连接，并利用移动基站向数据处理终端发送数据信息。

所述数据处理终端还包括3G通信单元，所述3G通信单元分别与主数据传输通道和备选数据通道数据连接。

所述数据处理终端内部设有通道数据传输单元，所述通道数据传输单元用于显示获得的数据信息的具体含义，并通过分析数据信息做出紧急情况和危险情况的有效提示，同时排列并记录救援全过程数据信息，用于日后查询和分析。

所述单兵数据终端、主数据传输通道和数据处理终端之间的数据传输以及单兵数据终端、备选数据传输通道和数据处理终端之间的数据传输采用常规的标准传输协议格式和用于紧急危险情况下的紧急传输协议格式。

一种消防救援现场数据传输通信系统的数据判断方法，包括以下步骤：

步骤1，单兵数据终端进行实时数据采集；

步骤2，采集后的数据信息通过主数据传输通道和／或备选数据传输通道传送至数据处理终端，并通过对数据信息的格式和校验位的判断得到传送结果，如果结果为成功传送，则进入步骤3，如果结果为传送失败，则返回步骤1，重新执行数据采集及传送；

步骤3，数据处理终端对接收到的数据信息进行标准帧或紧急帧判断，如果为紧急帧，则进入步骤4.1，如果为标准帧，则进入步骤4.2；

步骤4.1，读取紧急帧中的系统时间，判断报警是否有效，如果有效，则进入步骤5，如果无效，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；

步骤5，判断报警类型，并将判断结果在数据处理终端进行显示；

步骤4.2，读取标准帧中的数据顺序数和系统时间，同时调用后台的数据库，判断该标准帧中的数据顺序数和系统时间是否已有记录，如果有，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；如果没有，则进入步骤6；

步骤6，向后台数据库记录该标准帧数据，并通过数据的顺序数判断该帧是否为最新帧，如果是，则进入步骤7，如果不是，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；

步骤7，解析运算该标准帧数据中的各数据位，并通过数据阀值对比，判断各数据位是否超限；

步骤8，将解析后的数据通过数据处理终端进行显示，超限数据进行显示报警。

与现有技术相比，本发明提供的消防救援现场数据传输通信系统，具有以下技术特点：

1、将消防救援现场单兵数据终端采集到的数据通过数据通道传输到后端控制和显示平台，由后端平台进行数据分析和显示，向后端指挥人员提供前方现场的真实情况；

2、当消防救援现场前端队员遇到紧急危险时，最短时间通过数据通道提示后端指挥人员了解前方的危险情况；

3、在不影响语音通道使用的情况下，尽可能完整的回传数据信息，排列并记录消防救援全过程的数据信息。

本发明提供的消防救援现场数据传输通信系统，采用了数字化技术，有效的设计了实时，可靠的现场数据传输通信系统，可用于灭火救援现场指挥工作中，对成功处置灾害事故和保护消防人员生命安全有着积极作用，将从根本上改变目前灭火救援工作现状。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明处理程序流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

请同时参阅图1和图2。

本实施例提供了一种消防救援现场数据传输通信系统，包括包括单兵数据终端、主数据传输通道、备选数据通道以及数据处理终端，其中，所述单兵数据终端用于采集数据信息，并将采集到的数据信息通过主数据传输通道和备选数据通道传送至数据处理终端。

进一步地，所述单兵数据终端包括蓝牙通信模块和GPRS通信模块。

进一步地，所述主数据传输通道包括依次连接的蓝牙适配器模块、数字手持式对讲机和数据传输接收单元，所述单兵数据终端通过蓝牙通信模块与蓝牙适配其模块相连接，所述数据传输接收单元通过串口与数据处理终端相连接，其中，蓝牙适配其模块将采集到的数据信息进行数据转换后，通过串口发送至数字手持式对讲机，并向数字手持式对讲机后端的数据传输接收单元传送，同时检测数据发送状态，直至数据信息发送至数据处理终端。

进一步地，所述备选数据传输通道包括移动基站，所述单兵数据终端通过GPRS通信模块与移动基站数据连接，并利用移动基站向数据处理终端发送数据信息。

进一步地，所述数据处理终端还包括3G通信单元，所述3G通信单元分别与主数据传输通道和备选数据通道数据连接。

进一步地，所述数据处理终端内部设有通道数据传输单元，所述通道数据传输单元用于显示获得的数据信息的具体含义，并通过分析数据信息做出紧急情况和危险情况的有效提示，同时排列并记录救援全过程数据信息，用于日后查询和分析。

进一步地，所述单兵数据终端、主数据传输通道和数据处理终端之间的数据传输以及单兵数据终端、备选数据传输通道和数据处理终端之间的数据传输采用常规的标准传输协议格式和用于紧急危险情况下的紧急传输协议格式。

本实施例具体为：

如图1所示，本实施例提供的消防救援现场数据传输通信系统，包括：单兵数据终端、主数据传输通道、备选数据传输通道以及数据处理终端；

单兵数据终端，包括蓝牙通信模块和GPRS通信模块，用于将单兵终端采集到的数据信息通过蓝牙通信经过主数据通道向数据处理终端发送，或通过GPRS通信模块利用移动基站经备选数据通道向数据处理终端发送；蓝牙适配器模块，用于将单兵终端通过蓝牙发送的数据进行转换后由串口发送给数字手持式对讲机，同时监测数字手持式对讲机是否被语音占用和发送的数据是否成功被数据传输接收单元接收，如数字手持式对讲机被占用或发送数据不成功，则间隔一段时间后重新发送数据，直至数据发送成功为止；数字手持式对讲机与数据传输接收单元，数字手持式对讲机由消防救援现场的单兵持有，与蓝牙适配器连接，利用手台的语音通话间歇向后端传送数据，数据传输接收单元与数据处理终端连接，可同时接收多台数字手持式对讲机传回的现场数据，负责对前端数据的接收。数据处理终端，通过串口与接收手台连接，并具有3G通信单元，可以接收由主数据通道和备选数据通道传回的数据，包括键盘、鼠标、显示屏，具有人机交互功能；数据传输协议，用于数据传输中各单元为进行数据交换而建立的规则；通道数据软件处理，用于对前端传输回的数据进行处理，显示数据含义，排列并记录整个消防救援的全过程数据信息。

单兵数据终端由开机开始，在采集完成所需数据后分别从蓝牙通信模块和GPRS通信模块，将所需传输数据以相应标准帧的协议格式发送出来，如图1所示。标准数据格式以固定间隔时间采集数据并发送，数据格式内包含灭火救援全程唯一的顺序数来表示数据帧的前后关系，数据中并包含发送时的当前系统时间。通过GPRS通道发送的数据协议1与通过蓝牙数传通道发送的数据协议2所包含的数据内容、顺序数和系统时间完全相同。由GRPS发送的标准数据格式协议1数据利用移动基站由数据处理终端的3G单元接收；通过蓝牙数传通道发送的标准数据格式协议2经过蓝牙适配器的串口发送给数字手持式对讲机，经数字手持式对讲机数据传输，由数据传输接收单元接收到数据并传输给数据处理终端计算机。在数字手持式对讲机的传输过程中，因为不能影响其正常的语音通话，我们通过监测发射频段当前是否被占用，在频段空闲间歇传送数据，并通过检验数据是否接收成功的回码来解决数话竞争问题，确保数据的传输不影响话音传输。数据处理终端将接收到的数据经过数据软件处理，分析并显示数据的真实含义提供给消防指挥人员，通过顺序数和系统时间排列并记录整个灭火现场全过程的数据信息。

当在火场内消防人员发出手动报警和长期处于不动状态下将触发紧急报警功能，单兵终端通过上述两数据通道以相应格式发送紧急报警帧，后台显示单元接收紧急报警数据帧后将通过声音和闪灯提示消防指挥人员，紧急报警数据帧以固定间隔时间发送，直至报警解除。

本实施例提供的消防救援现场数据传输通信系统，其数据判断方法包括以下步骤：

步骤1，单兵数据终端进行实时数据采集；

步骤2，采集后的数据信息通过主数据传输通道和／或备选数据传输通道传送至数据处理终端，并通过对数据信息的格式和校验位的判断得到传送结果，如果结果为成功传送，则进入步骤3，如果结果为传送失败，则返回步骤1，重新执行数据采集及传送；

步骤3，数据处理终端对接收到的数据信息进行标准帧或紧急帧判断，如果为紧急帧，则进入步骤4.1，如果为标准帧，则进入步骤4.2；

步骤4.1，读取紧急帧中的系统时间，判断报警是否有效，如果有效，则进入步骤5，如果无效，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；

步骤5，判断报警类型，并将判断结果在数据处理终端进行显示；

步骤4.2，读取标准帧中的数据顺序数和系统时间，同时调用后台的数据库，判断该标准帧中的数据顺序数和系统时间是否已有记录，如果有，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；如果没有，则进入步骤6；

步骤6，向后台数据库记录该标准帧数据，并通过数据的顺序数判断该帧是否为最新帧，如果是，则进入步骤7，如果不是，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；

步骤7，解析运算该标准帧数据中的各数据位，并通过数据阀值对比，判断各数据位是否超限；

步骤8，将解析后的数据通过数据处理终端进行显示，超限数据进行显示报警。

为了便于理解，下面将更详细的描述一下本实施例提供的消防救援现场数据传输通信系统中的各构成模块和工作原理。

(1)单兵数据终端；

单兵数据终端由ARM核心控制芯片控制，包括蓝牙通信模块和G PRS通信模块组成。工作时，单兵终端蓝牙通信模块作为蓝牙主设备会不断向蓝牙适配器的蓝牙从设备发起连接，建立连接后发送采集到的数据帧；GPRS通信模块以短消息方式通过移动基站向数据处理终端发送采集到的数据帧。

(2)蓝牙适配器模块；

蓝牙适配器由单片机控制，带有蓝牙接收模块，完成将蓝牙模块接收到的数据帧从串口按照数字手持式对讲机规定数据格式发送给数字手持式对讲机功能，并检测和判断数据回码来确定数据是否发送成功，如数据发送不成功或长时间无回应，则再次发送直至发送成功。

(3)数字手持式对讲机与数据传输接收单元；

数字手持式对讲机具有数据传输功能，数字手持式对讲机与数据传输接收单元负责灭火现场前端和后端的语音和数据通信，接收到由蓝牙适配器发送来的数据后，实时检测发送频段是否正在被使用，并在检测频段空闲时将数据帧发送出去，数据传输接收单元在接收到数据后发送经数据监测发送数据发送成功或失败的相应回码。

(4)数据处理终端；

数据处理终端由凌华AQR系列工控机构成，内部扩展3G通信模块，可以接收由移动基站发送过来的短消息协议1数据帧；同时与数据传输接收单元通过串口连接，也可以接收由手台发送过来的协议3数据帧。终端还配备液晶屏，键盘和鼠标等配件，具有人机交互功能。

(5)数据传输协议；

数据传输协议通过统一的规定有效地使各单元之间建立联系，完成信息的传递；本实施例中的数据传输协议具备用于常规的标准传输协议格式和用于紧急危险情况下的紧急传输协议格式，其中协议1为传输标准数据格式，协议2按照数字手持式对讲机格式要求添加后的数据格式，协议3为按照数字手持式对讲机规定接收到的数据格式。标准传输协议各项数据具体含义解析如表1所示：

表1

标号	说明	备注	单位
				1	帧头	0x7e	-
2	数据个数	显示数据包中的数据个数	-
				3	数据占位	0x55，表示当前为标准数据包	-
4	队员标号	灭火现场队员的编号	-
				5	设备状态	显示设备是否正常及电量是否过低	-
6	队员心率	显示所采集到的队员心率数据	次／分
				7	呼吸率	显示所采集到的队员呼吸率数据	次／分
8	姿态	显示所采集到的队员目前身体姿态	-
				9	体温	显示所采集到的队员体温数据	℃

10	空呼压力	显示所采集到的队员空呼剩余压力数据	MPa
				11	火场温度	显示所采集到的环境温度数据	℃
12	二氧化硫	显示所采集到的环境危险气体浓度数据	PPM
				13	氢化氢	显示所采集到的环境危险气体浓度数据	PPM
14	氨气	显示所采集到的环境危险气体浓度数据	PPM
				15	磷化氢	显示所采集到的环境危险气体浓度数据	PPM
16	甲烷	显示所采集到的环境危险气体浓度数据	PPM
				17	一氧化碳	显示所采集到的环境危险气体浓度数据	PPM
18	氧气	显示所采集到的环境氧气浓度数据	PPM
				19	系统时间	系统当前时间数据	-
20	帧顺序数	数据帧的顺序个数，开机为1，每次累加1	-
				21	校验位	数据帧各数据位经异或后产生的校验位	-

紧急传输协议各项数据具体含义解析如表2所示：

表2

(6)通道数据软件处理。

数据处理终端接收到通道数据后即进入软件处理程序，判断标准数据帧和紧急报警帧，在显示界面将相应的数据显示出来，并在后台数据库中排列记录，具体程序流程如图2所示。

本实施例提供的消防救援现场数据传输通信系统，采用了数字化技术，有效的设计了实时，可靠的现场数据传输通道，可用于灭火救援现场指挥工作中，对成功处置灾害事故和保护消防人员生命安全有着积极作用，将从根本上改变目前灭火救援工作现状。

本实施例提供的消防救援现场数据传输通信系统，综合应用了数字化无线通信技术，通过建立模块化、数字化、多功能的技术架构，实现了灭火救援现场指挥效果的有效提高，系统设计中采用模块化设计方法使系统能够支持数据传输的同时不会影响现有的语音通信，具有多种功能的灵活应用和扩展。

在本实施例中，单兵数据终端，具有蓝牙通信模块和GPRS通信模块，用于将单兵终端采集到的数据信息通过蓝牙通信经过主数据通道向数据处理终端发送，或通过GPRS通信模块利用移动基站经备选数据通道向数据处理终端发送。

蓝牙适配器模块，用于将单兵终端通过蓝牙发送的数据进行转换后由串口发送给数字手持式对讲机并向后端传送，同时监测手台是否被语音占用和发送数据是否成功，如被语音占用或发送不成功则间隔一段时间后重新发送数据，直至数据发送成功为止。

数字手持式对讲机与数据传输接收单元，数字手持式对讲机由消防救援现场的单兵持有，与蓝牙适配器连接，负责将蓝牙适配器转发的数据向后端发送；数据传输接收单元与数据处理终端连接，可同时接收多台数字手持式对讲机传回的现场数据，负责对前端数据的接收工作。

数据处理终端，通过串口与数据传输接收单元连接，并具有3G通信单元，可以接收由主数据通道和备选数据通道传回的数据，包括键盘、鼠标、显示屏，具有人机交互功能。

数据传输协议，用于数据传输中各单元为进行数据交换而建立的规则。

通道数据软件处理，用于对前端传回的数据进行处理，显示数据真实含义，排列并记录整个消防救援的全过程数据信息。

在本实施例中，主数据传输通道，用于数字化消防救援现场数据传输的主要通道；备选数据传输通道，用于数字化消防救援现场数据传输的备选通道；数据传输协议格式，用于数据传输中各单元为进行数据交换而建立的规则、标准集合；数据传输的软件处理，用于对前端传出的数据进行处理，显示数据含义，危险情况报警，排列并记录消防救援全过程的数据信息；所述主数据传输通道应具有无线数据传输功能，实时传输性能好，同时应能够确保语音通道的正常使用。具体设备包括：单兵数据终端，蓝牙适配器模块，数字手持式对讲机，数据传输接收单元和数据处理终端；所述备选数据传输通道应具有无线数据传输性能，较少受到环境影响，辅助完成数据传输功能。具体设备包括：单兵数据终端和数据处理单元；所述数据传输协议格式应有效地使各单元之间建立联系，完成信息的传递；具备用于常规的标准传输协议格式和用于紧急危险情况下的紧急传输协议格式；所述通道数据传输的软件处理根植于数据处理终端设备，应能够显示获得数据的具体含义，遇到紧急情况和危险情况对指挥人员做出有效提示，排列并记录整个消防救援的全过程数据信息，以便于以后查询和分析。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种消防救援现场数据传输通信系统，其特征在于，包括单兵数据终端、主数据传输通道、备选数据通道以及数据处理终端，其中，所述单兵数据终端用于采集数据信息，并将采集到的数据信息通过主数据传输通道和备选数据通道传送至数据处理终端。

2.根据权利要求1所述的消防救援现场数据传输通信系统，其特征在于，所述单兵数据终端包括蓝牙通信模块和GPRS通信模块。

3.根据权利要求2所述的消防救援现场数据传输通信系统，其特征在于，所述主数据传输通道包括依次连接的蓝牙适配器模块、数字手持式对讲机和数据传输接收单元，所述单兵数据终端通过蓝牙通信模块与蓝牙适配其模块相连接，所述数据传输接收单元通过串口与数据处理终端相连接，其中，蓝牙适配其模块将采集到的数据信息进行数据转换后，通过串口发送至数字手持式对讲机，并向数字手持式对讲机后端的数据传输接收单元传送，同时检测数据发送状态，直至数据信息发送至数据处理终端。

4.根据权利要求2所述的消防救援现场数据传输通信系统，其特征在于，所述备选数据传输通道包括移动基站，所述单兵数据终端通过GPRS通信模块与移动基站数据连接，并利用移动基站向数据处理终端发送数据信息。

5.根据权利要求1所述的消防救援现场数据传输通信系统，其特征在于，所述数据处理终端还包括3G通信单元，所述3G通信单元分别与主数据传输通道和备选数据通道数据连接。

6.根据权利要求5所述的消防救援现场数据传输通信系统，其特征在于，所述数据处理终端内部设有通道数据传输单元，所述通道数据传输单元用于显示获得的数据信息的具体含义，并通过分析数据信息做出紧急情况和危险情况的有效提示，同时排列并记录救援全过程数据信息，用于日后查询和分析。

7.根据权利要求1所述的消防救援现场数据传输通信系统，其特征在于，所述单兵数据终端、主数据传输通道和数据处理终端之间的数据传输以及单兵数据终端、备选数据传输通道和数据处理终端之间的数据传输采用常规的标准传输协议格式和用于紧急危险情况下的紧急传输协议格式。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的消防救援现场数据传输通信系统的数据判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，单兵数据终端进行实时数据采集；

步骤2，采集后的数据信息通过主数据传输通道和／或备选数据传输通道传送至数据处理终端，并通过对数据信息的格式和校验位的判断得到传送结果，如果结果为成功传送，则进入步骤3，如果结果为传送失败，则返回步骤1，重新执行数据采集及传送；

步骤3，数据处理终端对接收到的数据信息进行标准帧或紧急帧判断，如果为紧急帧，则进入步骤4.1，如果为标准帧，则进入步骤4.2；

步骤4.1，读取紧急帧中的系统时间，判断报警是否有效，如果有效，则进入步骤5，如果无效，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；

步骤5，判断报警类型，并将判断结果在数据处理终端进行显示；

步骤4.2，读取标准帧中的数据顺序数和系统时间，同时调用后台的数据库，判断该标准帧中的数据顺序数和系统时间是否已有记录，如果有，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；如果没有，则进入步骤6；

步骤6，向后台数据库记录该标准帧数据，并通过数据的顺序数判断该帧是否为最新帧，如果是，则进入步骤7，如果不是，则返回步骤1，重新执行步骤1至步骤3；

步骤7，解析运算该标准帧数据中的各数据位，并通过数据阀值对比，判断各数据位是否超限；

步骤8，将解析后的数据通过数据处理终端进行显示，超限数据进行显示报警。

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