CN108337666B - 电子信标及消防内攻通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了电子信标及消防内攻通讯系统，电子信标包括指南针及气压传感器，用于检测方向及气压，其连接MCU；第一显示单元，用于显示表示不同信息的代码，其连接MCU；第二显示单元，用于通过箭头显示前后左右方向，其连接MCU；第三显示单元，用于进行指南针及气压传感器的结果显示，其连接MCU；一组按键，用于产生控制信号，其连接所述MCU；电源模块，用于为所述指南针及气压传感器、MCU、第一显示单元、第二显示单元及第三显示单元供电。本发明使得方向可视化，为消防队员在火灾环境中辨识方位提供准确的数据，通过方向箭头和不同代码来指明不同方向上火灾扑救情况信息，能够保证消防队员之间的火情信息快速和准确的传递。

Description

电子信标及消防内攻通讯系统

技术领域

本发明涉及消防设备领域，尤其是电子信标及消防内攻通讯系统。

背景技术

火灾是指在时间或空间上失去控制的灾害性燃烧现象。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。随着我国经济的快速发展，越来越多的高层大厦拔地而起，然而高楼大厦由于其自身的建筑结构及高度因素等，造成其在火灾发生时的扑救工作成为一大难点，往往要采取内攻搜救的方式进行处理。

但是在进行内攻搜救时，由于火灾现场内烟雾环境的影响，消防人员往往不易准确的识别自身的方向，因此需要辅助设备来进行方向的识别，同时，由于各消防队员在佩戴面罩等设备的条件下，不易通过语言交流进行沟通，而采用手势沟通的方式由于受现场环境的影响，也影响了沟通效率和有效性，这就导致消防队员之间缺少有效的沟通，因此对于一些已经进行搜救或某一位置有异常情况时，消防队员之间无法有效的进行信息传递，从而造成重复搜救或无法有效配合搜救的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供电子信标及消防内攻通讯系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

电子信标，包括

指南针及气压传感器，用于检测方向及气压，其连接MCU；

第一显示单元，用于显示表示不同信息的代码，其连接MCU；

第二显示单元，用于通过箭头显示前后左右方向，其连接MCU；

第三显示单元，用于进行指南针及气压传感器的结果显示，其连接MCU；

一组按键，用于产生控制信号，其连接所述MCU；

电源模块，用于为所述指南针及气压传感器、MCU、第一显示单元、第二显示单元及第三显示单元供电。

优选的，所述电子信标中，所述第一显示单元包括一组八段数码管，每个所述八段数码管连接数码管控制芯片，所述数码管控制芯片由电源模块供电并连接所述MCU。

优选的，所述电子信标中，所述第二显示单元包括指向上下左右四个方向的可发光箭头，每个所述可发光箭头可显示至少一种颜色。

优选的，所述电子信标中，所述第三显示单元包括n行*（n+1）列的LED构成的LED显示屏，其中n为不小于10的整数，所述LED显示屏连接LED控制芯片,所述LED控制芯片连接MCU。

优选的，所述电子信标中，所述电源模块包括电池，所述电池通过充电电路连接USB接口，所述电池还接MOS管的漏极，所述MOS管的门级通过第一电阻接母线电压端以及通过第二电阻接地，所述MOS管的源极通过三个并联的电容接地，且接电压转换电路，所述电压转换电路接稳压电路并输出3.3V直流电。

优选的，所述电子信标中，还包括与所述MCU连接的LORA模块。

优选的，所述电子信标中，还包括与所述MCU连接的蓝牙模块、联网模块及报警装置。

优选的，所述电子信标中，还包括与所述MCU连接的录音装置及音箱。

消防内攻通讯系统，包括一组上述任一的电子信标，一组电子信标可互相通信。

优选的，所述消防内攻通讯系统中，各所述电子信标之间及各电子信标与指挥中心之间通过LORA网络进行通信。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本发明设计精巧，结构简单，通过指南针传感器及对应的显示单元，使得东西南北方向可视化，能够为消防队员在火灾环境中辨识方位提供准确的数据，同时结合两种显示单元，通过显示不同颜色、方向的箭头和不同代码来指明不同方向上火灾扑救情况信息，从而能够解决消防队员之间受现场环境影响无法有效、准确的进行火灾现场情况的近距离沟通的问题，便于直观的观察，保证了火情信息快速和准确的传递，有利于提高扑救的效率和保障消防队员自身的安全。

多个八段数码管可以组合成多种代码，结合可以显示多种颜色的发光箭头，最大程度的增加了它们组合的形式，从而能够最大程度的表示火场可能存在的各种情况，有利于提高显示的全面性。

本发明的结构紧凑，设备集成度高、功能多元化，并且通过对各显示单元的合理有效布局，使得整体的显示界面更加合理、美观，充分利用了显示界面的有限空间。

本发明集成了蓝牙、GPRS、LORA多种通讯技术，从而保证了近距离和远距离通信的有效性，同时有效的实现了电子信标之间以及电子信标与外部环境之间的可靠通信，为消防队员之间以及消防队员与外部指挥员之间的沟通提供了保证，并且LORA网络具有定位功能，能够在一定范围内提供消防队员的定位数据，便于通过定位数据进行有效的扑救指挥。

本发明集成有语音广播功能，能够进一步便于消防队员之间进行火情的沟通，并且有效的实现了一对多的沟通，提高了火情的传递速度，从而保证了扑救的及时性。

附图说明

图1是本发明的电子标签及消防内攻通讯系统的示意图；

图2 是本发明的电子标签的显示界面图；

图3是本发明的电子标签中指南针及气压传感器、温湿度传感器、按键、蜂鸣器的示意图；

图4是本发明的MCU的示意图；

图5是本发明的第一显示单元的示意图；

图6是本发明的第二显示单元的示意图；

图7是本发明的第三显示单元的示意图；

图8是本发明的电源模块的示意图；

图9是本发明的联网模块的示意图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示时所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图对本发明的电子信标进行阐述，如附图1所示，其包括

指南针及气压传感器M1，用于检测方向及气压，其连接MCU2；

第一显示单元3，用于显示表示不同信息的代码，其连接MCU2；

第二显示单元4，用于通过箭头显示前后左右方向，其连接MCU2；

第三显示单元5，用于进行指南针及气压传感器的结果显示，其连接MCU2；

一组按键6，用于产生控制信号，其连接所述MCU2；

电源模块7，用于为所述指南针及气压传感器M1、MCU2、第一显示单元3、第二显示单元4及第三显示单元5供电，当然也用于为其他用电设备供电。

工作时，每个内攻搜救的消防队员佩戴所述电子标签，电子标签启动后，由电源模块7进行供电，此时，指南针及气压传感器M1实时检测消防队员周围的气压值并确定东南西北方向，所述MCU2接收信号并通过所述第三显示单元进行东南西北等方向及气压显示；同时，通过操作按键6来设置第一显示单元3显示不同的指令代码及使第二显示单元4显示相应颜色和指向的箭头，从而配合向其他消防队员提供相应的信息，例如告知其他消防队员在哪个方向上还有什么问题存在，比如：是否有贵重物品、是否已经搜索、是否为危险区域、是否有人要被困、是否需要帮助等信息，从而实现现场火灾信息的快速、准确的传递。

具体来说，附图3、附图4所示的是本实施例中优选的指南针及气压传感器M1及MCU2以及它们的引脚关系，当然它们也可以是已知的其他各种厂家和型号的传感器和微控单元。

如附图2、附图5所示，所述第一显示单元3包括一组八段数码管31，优选为6个且均分为两组，它们等高设置于所述电子信标显示界面的中上方位置，其中每个所述八段数码管31连接数码管控制芯片U8，所述数码管控制芯片U8由电源模块7供电并连接所述MCU2。

如附图2、附图6所示，所述第二显示单元4包括指向上下左右四个方向的可发光箭头U9，它们分布于所述电子信标显示界面靠近边缘的位置，具体位于显示界面的0点、3点、6点、9点位置，且两两的箭头背对，其中一个指向上方的可发光箭头位于两组所述八段数码管31之间，每个所述可发光箭头可显示至少一种颜色，优选每个可发光箭头可以显示红、绿、蓝三种颜色，并且，每个可发光箭头通过三个三极管VT1、VT2、VT3及电阻R132、R133、134接MCU的IO接口，其中每个三极管的集电极接可发光箭头的对应引脚，基极接电阻，发射极接地。

通过按键向所述MCU2发送信号从而可以控制四个可发光箭头中的某个或某些显示相应的颜色，从而提供相应的方向信息。

进一步，如附图2、附图7所示，所述第三显示单元5包括n行*（n+1）列的LED构成的LED显示屏U15，其中n为不小于10的整数，优选n为15，所述LED显示屏51连接LED控制芯片U14，从而所述MCU2根据所述指南针及气压传感器M1的检测结果，发信号给所述LED控制芯片U14控制相应的LED灯点亮从而进行方向的显示，并且所述第三显示单元5位于四个可发光箭头围合的区域之间，从而使整体的显示界面更加的紧凑和合理。

另外，所述按键优选为6个，如附图3所示，为按键S1、S2、S3、S4、S5、S6，每个按键的一端接地，另一端接MCU2的对应引脚，每个按键的量两端之间连接一电容，即电容C14、C15、C16、C17、C18、C19。

并且，如附图8所示，所述电源模块7包括USB接口J1及电池71，所述USB接口J1通过USB接口识别电路75连接MCU2，所述电池71通过充电电路72连接所述USB接口J1，所述电池71还接MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的门级通过第一电阻R7接母线电压端VBUS以及通过第二电阻R8接地，所述MOS管Q1的源极通过三个并联的电容C9、C10、C11接地，且接电压转换电路73及稳压电路74并输出3.3V直流电。

详细来看，如附图8所示，所述USB接口识别电路75包括识别芯片U2，所述识别芯片U2的1脚通过电阻R4接所述USB接口J1的2脚，所述识别芯片的10脚和6脚通过电阻R5接所述USB接口J1的3脚，所述识别芯片U2的2脚通过电容C3接地，且连接所述USB接口J1的1脚，所述识别芯片U2的3脚通过电容C6接地，其4脚和8脚分别接所述MCU2；其5脚为空，9脚接地，7脚接3.3V直流电输出端及通过电容C4接地。

所述充电电路72包括充电控制芯片U1 及USB接口识别芯片2，所述充电控制芯片U1的1脚、4脚及5脚接母线电压端VBUS，所述充电控制芯片U1的2脚接地，其6脚通过电阻R6接地，其3脚接电池71并通过并联的电容C7、C8接地。

所述电压转换电路73包括转换控制芯片UV1，其3脚接母线电压端VBUS，其5脚通过电阻R1接母线电压段VBUS，其1脚接地，其6脚通过电容C1接其2脚，其2脚接电感L1的一端，所述电感L1的另一端接电源端VBAT且通过电容C5接地,所述转换控制芯片UV1的4脚通过电阻R2接地，其还通过并联的电阻R3及电容C2接所述电容C5。

所述稳压电路包括稳压芯片UV2，其1脚和3脚接所述电源端VBAT，其2脚接地，其4脚通过电容C12接地，其5脚通过并联的极性电容C22及电容C13接地，并输出3.3V直流电。

其中，连接到母线电压端VBUS的电路彼此连接，连接到所述电源端VBAT的电路相互连接。

同时，由于火灾环境中，温度、湿度参数对灭火的各种操作有着重要的影响，因此消防人员需要实时知道周围环境的温度和湿度，以采取针对性的措施，对应的，如附图3所示，所述电子信标还包括与所述MCU2连接的温湿度传感器U4，所述温湿度传感器U4的1脚和6脚分别接MCU2的对应引脚，其2脚接地，3脚、4脚为空，5脚接3.3V直流电输出端且通过电容C25接地。

另一方面，由于电子信标应用环境的特殊性，其除了要满足内攻消防队员之间通过灯光等进行信息传递外，各电子信标之间及外部环境也需要进行通信，从而实现信息的有效传递，保证扑救的效率，所以，如附图1所示，所述电子信标还包括与所述MCU2连接的LORA模块9、蓝牙模块、联网模块8及报警装置10，从而所述电子信标之间可以通过LORA模块实现远距离沟通，以及通过蓝牙模块进行近距离的沟通，并且可以通过联网模块实现和外部直接拨号通讯，例如与外部的指挥中心进行远程沟通。

具体而言，所述LORA模块9、蓝牙模块可以是已知的各种具有蓝牙通信功能的装置，在此不再赘述；

如附图9所示，所述联网模块8 包括与所述MCU2连接的GPRS模块U5以及与所述GPRS模块U5连接的SIM卡电路和GPRS模块开关电路，所述SIM卡电路包括卡槽SIM1，所述卡槽SIM1的1脚通过三个并联的电容C31处4处7接地及接GPRS模块U5的SIM_VDD引脚，其2脚通过电阻R150接所述GPRS模块U5的SIM-RST引脚及通过电容C35接地，其3脚接所述GPRS模块U5的SIM-CLK引脚及通过电容C36接地，其4脚接所述GPRS模块U5的SIM-DATA引脚，且通过电容C38接地及通过电阻R153接所述GPRS模块U5的SIM-VDD，其5脚为空，6脚接地。

所述GPRS模块开关电路包括开关控制芯片U7，其1脚通过并联的电容C26、C33、C32接地及二极管VD1的阴极，所述二极管VD1的阳极接所述GPRS模块U5的VDDIO引脚，所述开关控制芯片U7的2脚接所述GPRS模块U5的VDDIO引脚，其3脚为空，其4脚通过电阻R148接所述GPRS模块U5的VDDIO引脚，且通过电容C30接地及接所述GPRS模块U5的UART1_CTS/GPIO_3/SPI2_DO引脚，其5脚通过稳压二极管接所述GPRS模块U5的RESET引脚，其6脚通过电阻R151接所述GPRS模块U5的VDDIO引脚且接所述GPRS模块U5的UART2_RTS/GPIO_6/I2C3_SCL引脚，其7脚通过电阻接三级管VT14的基极，所述三级管VT14的发射极基底，其集电极接所述GPRS模块U5的PWRKEY引脚。

所述报警装置10可以是各种能够发出声和/或光和/或电的装置，本实施例中优选其包括蜂鸣器U6，所述蜂鸣器U6的一端接3.3V直流电输出端，另一端接三极管VT1的集电极，所述三极管VT1的发射极接地，其基极通过电阻R132接MCU2，因此当需要内攻战士快速撤离现场时，外部指挥员可以通过网络对各电子信标发送远程控制信号，从而启动所述蜂鸣器U6，实现声光报警功能。

进一步，所述电子信标还包括与所述MCU2连接的录音装置11及音箱12，所述录音装置11优选是硅麦克风，因此在必要时，可以通过按键及相应的软件程序配合，通过录音装置11进行录音，并通过联网模块及互联网将所在位置情况的信息广播给其他消防队员，实现火情信息的快速的、全员之间的共享。

如附图1所示，本发明进一步揭示的消防内攻通讯系统，包括一组上述的电子信标1，所述电子信标1之间通过LORA技术进行通信；当某一消防队员需要将其所在的某一方向的火情传递时，该消防队员可以通过按键来使第一显示单元3显示代表相应火情的代码并使第二显示单元4指明对应的方向，然后通过电子信标中的LORA模块将第一显示单元3和第二显示单元4的信息通过LORA网关连接互联网并传递到数据中心、远程控制端、中央服务器等，并且由于LORA模块具有定位功能，因此能够把发送信号的节点的位置一并发送给指挥中心、远程控制端等，所述指挥中心、远程控制端等可以把相应的火情信息和位置信息发送给其他电子信标，从而实现火情信息的远距离和全员覆盖的传递，有效实现火情信息的共享。

当然，各所述电子信标1之间通过LORA技术进行通信的具体形式可以根据实际需要从已有模式中进行筛选，在此不再赘述。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.电子信标，其特征在于：包括

指南针及气压传感器（M1），用于检测方向及气压，其连接MCU（2）；

第一显示单元（3），用于显示表示不同信息的代码，其连接MCU（2）；

第二显示单元（4），用于通过箭头显示前后左右方向，其连接MCU（2）；

第三显示单元（5），用于进行指南针及气压传感器的结果显示，其连接MCU（2）；

一组按键（6），用于产生控制信号，其连接所述MCU（2）；

电源模块（7），用于为所述指南针及气压传感器（M1）、MCU（2）、第一显示单元（3）、第二显示单元（4）及第三显示单元（5）供电；

所述第一显示单元（3）包括一组八段数码管（31），每个所述八段数码管（31）连接数码管控制芯片（U8），所述数码管控制芯片（U8）由电源模块（7）供电并连接所述MCU（2）；所述第二显示单元（4）包括指向上下左右四个方向的可发光箭头(U9、U10、U11、U12)，每个所述可发光箭头可显示至少一种颜色；所述第三显示单元（5）包括n行*（n+1）列的LED构成的LED显示屏（U15），其中n为不小于10的整数，所述LED显示屏（51）连接LED控制芯片（U14）；

所述电源模块（7）包括USB接口（J1）及电池（71），所述USB接口（J1）通过USB接口识别电路（75）连接MCU（2），所述电池（71）通过充电电路（72）连接所述USB接口（J1），所述电池（71）还接MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的门级通过第一电阻（R7）接母线电压端VBUS以及通过第二电阻（R8）接地，所述MOS管Q1的源极通过三个并联的电容（C9、C10、C11）接地，且接电压转换电路（73）及稳压电路（74）并输出3.3V直流电；

所述USB接口识别电路（75）包括识别芯片（U2），所述识别芯片（U2）的1脚通过电阻R4接所述USB接口（J1）的2脚，所述识别芯片的10脚和6脚通过电阻R5接所述USB接口（J1）的3脚，所述识别芯片（U2）的2脚通过电容C3接地，且连接所述USB接口（J1）的1脚，所述识别芯片（U2）的3脚通过电容C6接地，其4脚和8脚分别接所述MCU（2）；其5脚为空，9脚接地，7脚接3.3V直流电输出端及通过电容C4接地；

所述充电电路（72）包括充电控制芯片（U1 ）及USB接口识别芯片（2），所述充电控制芯片（U1）的1脚、4脚及5脚接母线电压端VBUS，所述充电控制芯片（U1）的2脚接地，其6脚通过电阻R6接地，其3脚接电池（71）并通过并联的电容（C7、C8）接地；

所述电压转换电路（73）包括转换控制芯片（UV1），其3脚接母线电压端VBUS，其5脚通过电阻R1接母线电压段VBUS，其1脚接地，其6脚通过电容C1接其2脚，其2脚接电感L1的一端，所述电感L1的另一端接电源端VBAT且通过电容C5接地,所述转换控制芯片（UV1）的4脚通过电阻R2接地，其还通过并联的电阻R3及电容C2接所述电容C5；

所述稳压电路包括稳压芯片（UV2），其1脚和3脚接所述电源端VBAT，其2脚接地，其4脚通过电容C12接地，其5脚通过并联的极性电容C22及电容C13接地，并输出3.3V直流电。

2.根据权利要求1所述的电子信标，其特征在于：还包括与所述MCU（2）连接的LORA模块。

3.根据权利要求2所述的电子信标，其特征在于：还包括与所述MCU(2)连接的蓝牙模块、联网模块（8）及报警装置（10）。

4.根据权利要求3所述的电子信标，其特征在于：还包括与所述MCU（2）连接的录音装置（11）及音箱（12）。

5.消防内攻通讯系统，其特征在于：包括一组权利要求1-4任一所述的电子信标（1），一组电子信标可互相通信。

6.根据权利要求5所述的消防内攻通讯系统，其特征在于：各所述电子信标（1）之间及各电子信标（1）与指挥中心之间通过LORA网络进行通信。