CN105105406A - 一种多功能消防头盔 - Google Patents

Abstract

一种多功能消防头盔，包括头盔本体，还包括无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统；所述无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统均匹配安装在头盔本体上；所述无线通讯系统包括天线，收发带通滤波器，高频放大器，频率合成器，MFSK调制器，压控振荡器，加密器，ADC，音频放大器，消噪器，骨传导麦克风，主控IC，BMS电源管理系统，聚合物电池，选频放大器，鉴频器，混频器，本振器，音频解码器，解密器，扬声器。本发明能够使消防队员双手被解放出来，增强消防员黄金施救能力。解决了传统佩戴头盔很难佩戴空呼防毒面具的尴尬。实现数据通讯做为头盔整体的一部分。使消防员穿戴方便，操作简便，便于维护。

Description

一种多功能消防头盔

技术领域

本发明涉及消防设备领域，尤其涉及一种多功能消防头盔。

背景技术

目前市场消防头盔只有简单头部防护功能，不具有其他功能。消防员通讯需要另配通信设备。消防员常配备的通讯设备为模拟对讲机，该机机型笨重，上传信号采用话筒作为声源易被干扰，通用功能多，操作繁琐，不利紧急情况下使用。消防人员不能够完全解放双手，耽误救援时间，救援效率低，不再使用对讲机大声喊话。

现已配备使用的消防头盔用送话器做为声音源，声源叠加许多噪声。语言处理采用模拟处理技术，在噪声干扰严重环境中，噪声覆盖消防员说话声。现场人也听不清楚指挥中心命令部署，在实战中暴露出来的通讯干扰严重，火灾现场情况不能及时反馈到指挥中心，延误了指挥中心及时有效的做出更好的应对突变救灾方案等弊病。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种多功能消防头盔，能够使消防队员双手被解放出来，消防员可以一边施救一边和指挥中心对话，增强消防员黄金施救能力。能够解决了传统佩戴头盔很难佩戴空呼防毒面具的尴尬。能够实现数据通讯做为头盔整体的一部分。能够使消防员穿戴方便，操作简便，便于维护。

为实现上述目的，本发明提出一种多功能消防头盔，包括头盔本体，还包括无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统；所述无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统均匹配安装在头盔本体上；所述无线通讯系统包括天线，收发带通滤波器，高频放大器，频率合成器，MFSK调制器，压控振荡器，加密器，ADC，音频放大器，消噪器，骨传导麦克风，主控IC，BMS电源管理系统，聚合物电池，选频放大器，鉴频器，混频器，本振器，音频解码器，解密器，扬声器；所述骨传导麦克风将收到的信息和消噪器处理后的信息传输给音频放大器，音频放大器将处理后的信息传输给ADC；所述ADC将经过加密器处理后的信息传输给MFSK调制器，同时，压控振荡器将信息处理后也传输给MFSK调制器，MFSK调制器将信息处理后传输给高频放大器；所述频率合成器经处理后的信息也传输给高频放大器；所述高频放大器将信息处理后传输给收发带通滤波器；所述聚合物电池通过BMS电源管理系统与主控IC连接，主控IC再与收发带通滤波器连接；所述收发带通滤波器将收到的信息传输给选频放大器，选频放大器同时接收来自鉴频器传输的信息，选频放大器将接收到的信息处理后传输给混频器，混频器同时接收来自本振的传输信息，混频器将接收到的信息处理后再经过解密器处理后，传输给音频解码器；所述音频解码器与音频放大器连接，音频解码器将处理后的信息传输给音频放大器；所述音频放大器再将接收到的信息处理后传输给扬声器；所述收发带通滤波器将处理后的信息通过天线实时传输。

所述电子罗盘指南针包括电池，ＤＣ－ＤＣ电源模块，电源隔离模块，存储器，微处理器，信号隔离处理模块，传感器，下载接口模块，ＬＣＤ电源驱动模块，ＬＣＤ模块；所述电池与ＤＣ－ＤＣ电源模块连接；所述ＤＣ－ＤＣ电源模块与电源隔离模块连接；所述电源隔离模块分别与存储器和信号隔离处理模块连接；所述传感器与信号隔离处理模块连接；所述存储器与微处理器连接；所述信号隔离处理模块将接收到的信息处理后传输给微处理器；所述微处理器接收来自存储器和下载接口模块的信息，微处理器将接收到的信息处理后再传输给ＬＣＤ模块。

所述环境显示系统包括电池，ＤＣ－ＤＣ电源模块，电源隔离模块，存储器，视频处理器，信号隔离处理模块，ＯＤＢ接口模块，协处理器模块，ＣＡＮ接口模块，GPS模块，通讯模块，ＬＣＤ模块，无线发射器；所述电池与ＤＣ－ＤＣ电源模块连接；所述ＤＣ－ＤＣ电源模块与电源隔离模块连接；所述电源隔离模块分别与存储器和信号隔离处理模块连接；所述ＯＤＢ接口模块与信号隔离处理模块连接；所述信号隔离处理模块将接收到的信息处理后传输给视频处理器；所述视频处理器同时接收来自存储器和协处理器模块的传输信息；所述视频处理器将接收到的信息处理后再传输给ＬＣＤ模块；所述ＣＡＮ接口模块、GPS模块和通讯模块分别与协处理器模块连接；所述协处理器模块将接收到的信息分别传输给视频处理器和无线发射器。

所述头盔本体包括防毒呼吸面罩；所述防毒呼吸面罩是高透亮聚碳酸酯球形面屏，在防毒呼吸面罩边缘设置有反向折边的突起。

所述防毒呼吸面罩的表面设置有一层镀膜；所述镀膜的折射率是1.8至2.2。

所述骨传导麦克风是电容式麦克风；所述电容式麦克风包括振动膜；所述振动膜是金属或镀金的塑料薄膜。

所述无线通讯系统配合设置在头盔本体的一侧，无线通讯系统还包括与主控IC连接的功能按键；所述功能按键是三个匹配设置在头盔本体内侧表面的按键。

有益效果：

本发明通过设置在头盔本体内的无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统；能使消防队员双手被解放出来，消防员可以一边施救一边和指挥中心对话，增强消防员黄金施救能力；同时解决了传统佩戴头盔很难佩戴空呼防毒面具的尴尬。并能够实现数据通讯做为头盔整体的一部分；使消防员穿戴方便，操作简便，便于维护。

附图说明

图1是本发明的原理方框图；

图2是本发明电子罗盘指南针的原理方框图；

图3是本发明环境显示系统的原理方框图。

图4是本发明的原理电路连接图（a）;

图5是本发明的原理电路连接图（b）;

图6是本发明的原理电路连接图（c）;

图7是本发明的原理电路连接图（e）;

图8是本发明的原理电路连接图（f）;

图9是本发明的原理电路连接图（g）;

图10是本发明的原理电路连接图（h）。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，一种多功能消防头盔，包括头盔本体，还包括无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统；所述无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统均匹配安装在头盔本体上；所述无线通讯系统包括天线，收发带通滤波器，高频放大器，频率合成器，MFSK调制器，压控振荡器，加密器，ADC，音频放大器，消噪器，骨传导麦克风，主控IC，BMS电源管理系统，聚合物电池，选频放大器，鉴频器，混频器，本振器，音频解码器，解密器，扬声器；所述骨传导麦克风将收到的信息和消噪器处理后的信息传输给音频放大器，音频放大器将处理后的信息传输给ADC；所述ADC将经过加密器处理后的信息传输给MFSK调制器，同时，压控振荡器将信息处理后也传输给MFSK调制器，MFSK调制器将信息处理后传输给高频放大器；所述频率合成器经处理后的信息也传输给高频放大器；所述高频放大器将信息处理后传输给收发带通滤波器；所述聚合物电池通过BMS电源管理系统与主控IC连接，主控IC再与收发带通滤波器连接；所述收发带通滤波器将收到的信息传输给选频放大器，选频放大器同时接收来自鉴频器传输的信息，选频放大器将接收到的信息处理后传输给混频器，混频器同时接收来自本振的传输信息，混频器将接收到的信息处理后再经过解密器处理后，传输给音频解码器；所述音频解码器与音频放大器连接，音频解码器将处理后的信息传输给音频放大器；所述音频放大器再将接收到的信息处理后传输给扬声器；所述收发带通滤波器将处理后的信息通过天线实时传输。

所述电子罗盘指南针包括电池，ＤＣ－ＤＣ电源模块，电源隔离模块，存储器，微处理器，信号隔离处理模块，传感器，下载接口模块，ＬＣＤ电源驱动模块，ＬＣＤ模块；所述电池与ＤＣ－ＤＣ电源模块连接；所述ＤＣ－ＤＣ电源模块与电源隔离模块连接；所述电源隔离模块分别与存储器和信号隔离处理模块连接；所述传感器与信号隔离处理模块连接；所述存储器与微处理器连接；所述信号隔离处理模块将接收到的信息处理后传输给微处理器；所述微处理器接收来自存储器和下载接口模块的信息，微处理器将接收到的信息处理后再传输给ＬＣＤ模块。

所述环境显示系统包括电池，ＤＣ－ＤＣ电源模块，电源隔离模块，存储器，视频处理器，信号隔离处理模块，ＯＤＢ接口模块，协处理器模块，ＣＡＮ接口模块，GPS模块，通讯模块，ＬＣＤ模块，无线发射器；所述电池与ＤＣ－ＤＣ电源模块连接；所述ＤＣ－ＤＣ电源模块与电源隔离模块连接；所述电源隔离模块分别与存储器和信号隔离处理模块连接；所述ＯＤＢ接口模块与信号隔离处理模块连接；所述信号隔离处理模块将接收到的信息处理后传输给视频处理器；所述视频处理器同时接收来自存储器和协处理器模块的传输信息；所述视频处理器将接收到的信息处理后再传输给ＬＣＤ模块；所述ＣＡＮ接口模块、GPS模块和通讯模块分别与协处理器模块连接；所述协处理器模块将接收到的信息分别传输给视频处理器和无线发射器。

所述头盔本体包括防毒呼吸面罩；所述防毒呼吸面罩是高透亮聚碳酸酯球形面屏，在防毒呼吸面罩边缘设置有反向折边的突起。

所述防毒呼吸面罩的表面设置有一层镀膜；所述镀膜的折射率是1.8至2.2。

所述骨传导麦克风是电容式麦克风；所述电容式麦克风包括振动膜；所述振动膜是金属或镀金的塑料薄膜。

所述无线通讯系统配合设置在头盔本体的一侧，无线通讯系统还包括与主控IC连接的功能按键；所述功能按键是三个匹配设置在头盔本体内侧表面的按键。

消防队员在有毒烟雾场所经常无法辨别方向，就需要指南针，本发明设计的头盔配备指南针功能。目前电子罗盘按照有无倾角补偿可以分为平面电子罗盘和三维电子罗盘,本发明采用精度最高的霍尔效应传感器。当我们把通有电流的导体放在磁场当中时，电流就会受到磁场的作用力，而电流是由自由电子定向运动形成的，因此本质上是电子受到磁场的作用力。如果我们不让导线运动，那么其中的电子就会拥挤在导线的一侧，带上多余的负电荷；而另一侧因缺少了电子，带上正电荷。这样就在导线的两侧建立起了一个电场，这种现象就是“霍尔效应”。

在电流和磁场一定时，“霍尔效应”的强弱与导体在磁场中的方位有关，导体与磁场的夹角越大，霍尔效应越强，正是利用这一简单的物理原理，衍生出了灵敏轻巧的磁传感器，能帮助我们找到正确的方向。

电子罗盘指南针的数据投射在头盔的防毒呼吸面罩上，与眼睛成45度角，防毒呼吸面罩采用透明的高折射率镀膜，保证了成像的清晰度。它的折射率介于1.8至2.2之间，大于普通1.52的折射率，所以表面的反射率就可以增大，再经过多次光干涉就可以远处成像。

本头盔的发射部分

锁相环和压控振荡器（VCO）产生发射的射频载波信号，经过缓冲放大，激励放大、功放，产生额定的射频功率，经过天线低通滤波器，抑制谐波成分，然后通过天线发射。

接收部分

接收部分将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片，与第二本振信号再次混频生成第二中频信号，第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后，被放大和鉴频，产生音频信号。音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路，进入音量控制电路和功率放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。

调制及解调

采用针孔电容式麦克风是利用导体间的电容充放电原理，以超薄的金属或镀金的塑料薄膜为振动膜感应音压，以改变导体间的静电压直接转换成电能讯号，经由电子电路耦合获得实用的输出阻抗及灵敏度设计而成。能直接将声音转换成电能讯号，先天上就具有极优越的特性，所以成为追求原音重现者的最佳选择。COTT-C5先进的针孔型拾音器专业环境声音数字化监听探头，隐蔽安装。

本发明采用高级树脂PVC材料“蜂窝状集音”设计，彻底消除“嘶嘶”电子噪音。原装进口美国KaBoni镀银震膜电容咪头，50平方内高保真、高灵敏、噪音低。拾音器采用0.8mm微孔式设计，其内部共振声腔经过精确计算，收音更清晰。独特杜比全向逻辑环绕声标准设计，高速语音DSP处理单元，两级动态降噪处理。内置AGC数字语音降噪信号处理电路。内置ALC微处理芯片控制电路，自动抑制高强度声音，可靠保护后端音频监控设备。

本发明的性能音频传输距离3000米

频率响应20Hz～20kHz

灵敏度－45dB

信噪比52dB（1米40dB音源）42dB（10米40dB音源）1KHzat1Pa

指向特性全指向性

动态范围80dB（1KHzatMaxdBSPL）

最大承受音压120dBSPL（1KHz,THD1%）

输出阻抗600～1000欧姆非平衡

输出信号幅度2.5Vpp/-25db

麦克风美国KaBoni镀银震膜电容咪头

信号处理电路DSP数字降噪，AGC自动增益，ALC自动抑制

本发明多功能消防头盔的性能指标如下：

性能指标

本发明高度集成：空呼防毒面具、电子罗盘数据HUD反射显示、语音通讯与头盔高度集成一体，穿戴方便，操作简便。根据消防头盔的应用场合的特殊性，无线通讯模块嵌入头盔一侧，减轻头盔自重。对讲功能按键由原来的二十个简化成三个。以前通讯模块作为头盔的可选配件，较笨重，故障率高，同时通信部件和指挥中心需要协调配合调试，不同批次不配套。并且老式笨重通讯配件额外增加了头盔的重量。采用电容式麦克风是利用导体间的电容充放电原理，以超薄的金属或镀金的塑料薄膜为振动膜感应音压，以改变导体间的静电压直接转换成电能讯号，经由电子电路耦合获得实用的输出阻抗及灵敏度设计而成。能直接将声音转换成电能讯号，先天上就具有极优越的特性。采用新型复合材料：重量减轻60%，坚硬度增加，抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7到9倍，抗拉弹性模量为230到430G帕亦高于钢；因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000兆帕以上，而A3钢的比强度仅为59兆帕左右，其比模量也比钢高。造就了它耐冲击、耐热、耐穿透、耐燃烧等等特性。现有的通讯设备以锂电池居多，在高温环境安全隐患可见一斑。本发明使用防爆电池，杜绝一切安全隐患。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多功能消防头盔，包括头盔本体，其特征在于：还包括无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统；所述无线通讯系统，电子罗盘指南针和环境显示系统均匹配安装在头盔本体上；所述无线通讯系统包括天线，收发带通滤波器，高频放大器，频率合成器，MFSK调制器，压控振荡器，加密器，ADC，音频放大器，消噪器，骨传导麦克风，主控IC，BMS电源管理系统，聚合物电池，选频放大器，鉴频器，混频器，本振器，音频解码器，解密器，扬声器；所述骨传导麦克风将收到的信息和消噪器处理后的信息传输给音频放大器，音频放大器将处理后的信息传输给ADC；所述ADC将经过加密器处理后的信息传输给MFSK调制器，同时，压控振荡器将信息处理后也传输给MFSK调制器，MFSK调制器将信息处理后传输给高频放大器；所述频率合成器经处理后的信息也传输给高频放大器；所述高频放大器将信息处理后传输给收发带通滤波器；所述聚合物电池通过BMS电源管理系统与主控IC连接，主控IC再与收发带通滤波器连接；所述收发带通滤波器将收到的信息传输给选频放大器，选频放大器同时接收来自鉴频器传输的信息，选频放大器将接收到的信息处理后传输给混频器，混频器同时接收来自本振的传输信息，混频器将接收到的信息处理后再经过解密器处理后，传输给音频解码器；所述音频解码器与音频放大器连接，音频解码器将处理后的信息传输给音频放大器；所述音频放大器再将接收到的信息处理后传输给扬声器；所述收发带通滤波器将处理后的信息通过天线实时传输。

2.根据权利要求1所述的多功能消防头盔，其特征在于：所述电子罗盘指南针包括电池，ＤＣ－ＤＣ电源模块，电源隔离模块，存储器，微处理器，信号隔离处理模块，传感器，下载接口模块，ＬＣＤ电源驱动模块，ＬＣＤ模块；所述电池与ＤＣ－ＤＣ电源模块连接；所述ＤＣ－ＤＣ电源模块与电源隔离模块连接；所述电源隔离模块分别与存储器和信号隔离处理模块连接；所述传感器与信号隔离处理模块连接；所述存储器与微处理器连接；所述信号隔离处理模块将接收到的信息处理后传输给微处理器；所述微处理器接收来自存储器和下载接口模块的信息，微处理器将接收到的信息处理后再传输给ＬＣＤ模块。

3.根据权利要求1所述的多功能消防头盔，其特征在于：所述环境显示系统包括电池，ＤＣ－ＤＣ电源模块，电源隔离模块，存储器，视频处理器，信号隔离处理模块，ＯＤＢ接口模块，协处理器模块，ＣＡＮ接口模块，GPS模块，通讯模块，ＬＣＤ模块，无线发射器；所述电池与ＤＣ－ＤＣ电源模块连接；所述ＤＣ－ＤＣ电源模块与电源隔离模块连接；所述电源隔离模块分别与存储器和信号隔离处理模块连接；所述ＯＤＢ接口模块与信号隔离处理模块连接；所述信号隔离处理模块将接收到的信息处理后传输给视频处理器；所述视频处理器同时接收来自存储器和协处理器模块的传输信息；所述视频处理器将接收到的信息处理后再传输给ＬＣＤ模块；所述ＣＡＮ接口模块、GPS模块和通讯模块分别与协处理器模块连接；所述协处理器模块将接收到的信息分别传输给视频处理器和无线发射器。

4.根据权利要求1所述的多功能消防头盔，其特征在于：所述头盔本体包括防毒呼吸面罩；所述防毒呼吸面罩是高透亮聚碳酸酯球形面屏，在防毒呼吸面罩边缘设置有反向折边的突起。

5.根据权利要求4所述的多功能消防头盔，其特征在于：所述防毒呼吸面罩的表面设置有一层镀膜；所述镀膜的折射率是1.8至2.2。

6.根据权利要求1所述的多功能消防头盔，其特征在于：所述骨传导麦克风是电容式麦克风；所述电容式麦克风包括振动膜；所述振动膜是金属或镀金的塑料薄膜。

7.根据权利要求1所述的多功能消防头盔，其特征在于：所述无线通讯系统配合设置在头盔本体的一侧，无线通讯系统还包括与主控IC连接的功能按键；所述功能按键是三个匹配设置在头盔本体内侧表面的按键。