CN109288186A - 一种基于uwb的消防安全帽 - Google Patents

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鲁卓炜
李林凡
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Abstract

本发明公开一种基于UWB的消防安全帽，包括帽体，连接于帽体边缘的帽檐，连接于帽檐下方的防护罩，设于帽体上的照明灯，连接于帽体上的下颏带，设于帽檐上的风扇，设于帽体内的控制面板；控制面板包括：主控制器、UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、烟雾检测器、报警模块、电源模块；主控制器接收由UWB定位模块确定的位置数据、由姿态传感器获取的姿态数据、由温度传感器获取的温度数据、由烟雾检测器获取的烟雾数据，并通过通信模块将上述数据传输至服务器，通过与服务器电性连接的监控端进行实时监控。本发明可以实时监控安全帽佩戴人员的情况，方便及时处理异常，保障其安全，定位精准、数据传输快。

Description

一种基于UWB的消防安全帽
技术领域
本发明涉及消防安全设备技术领域，尤其涉及一种基于UWB的消防安全帽。
背景技术
近年来，火灾事故频发，在火灾或救援现场，对于消防员来说，在保障自身安全的同时，尽可能短时间地实施安全救援十分重要。
对进入火场的消防员，现场可能会出现二次崩塌等事故，现有的消防安全帽多起到阻隔作用，能在一定程度上保护消防员。但因现场还伴有浓烟，极易造成消防员被困等，复杂的现场环境使得救助人员无法对消防员的位置进行有效定位，减少被救人员的生还希望，同时，在消防员无法及时与外界取得联系时，容易造成伤亡。
因此，确有必要设计一款消防安全帽以解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于UWB的消防安全帽，采用UWB定位能够增加定位的精准度、数据传输快，可实现远程数据传输与监控。
为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：一种基于UWB的消防安全帽，包括帽体，连接于所述帽体边缘的帽檐，连接于所述帽檐下方的防护罩，设于所述帽体上的照明灯，连接于所述帽体上的下颏带，设于所述帽檐上的风扇，设于所述帽体内的控制面板；
所述控制面板包括：主控制器、UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、烟雾检测器、报警模块、电源模块，所述UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、烟雾检测器、报警模块、电源模块均与主控制器电性连接，并均受所述主控制器控制；
所述主控制器接收由UWB定位模块确定的位置数据、由姿态传感器获取的姿态数据、由温度传感器获取的温度数据、由烟雾检测器获取的烟雾数据，并通过所述通信模块将上述数据传输至服务器，通过与所述服务器电性连接的监控端进行实时监控。
进一步地，所述照明灯还包括照明开关，通过所述照明开关控制照明灯的开启/关闭。
进一步地，所述风扇包括扇叶、电机、风扇开关，通过所述电机驱动扇叶旋转，通过所述风扇开关控制风扇的开启/关闭。
进一步地，所述帽檐上还设有通孔，所述扇叶贯穿在通孔中。
进一步地，所述UWB定位模块包括：UWB标签和若干个UWB基站，所述UWB标签向若干个UWB基站发送定位信号，确定所述安全帽的位置数据，所述UWB基站设置在安全帽佩戴人员的工作区域。
进一步地，所述报警模块包括：振动马达和蜂鸣器，通过所述振动马达的振动和蜂鸣器的蜂鸣声，作为危险的预警信息。
进一步地，所述服务器包括：微处理器、存储模块、传输模块，所述存储模块、传输模块均与微处理器电性连接，并均受所述微处理器控制；所述主控制器通过通信模块向微处理器传输姿态数据、温度数据、烟雾数据、位置数据，所述微处理器将接收的上述数据存储于存储模块中，或通过所述传输模块传输至监控端。
进一步地，所述微处理器是STM32单片机。
进一步地，所述UWB定位模块为DWM1000模块。
进一步地，所述监控端为PC端。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)监控人员可以实时监控安全帽的佩戴人员的情况，以便及时处理异常，保障佩戴人员的安全；(2)采用UWB定位能够增加定位的精准度，同时也降低了功耗；(3)为佩戴人员提供危险预警，便于及时自救。
附图说明
图1是本发明的基于UWB的消防安全帽的结构示意图；
图2是本发明的基于UWB的消防安全帽的组成示意图。
图中：1-帽体，2-帽檐，21-通孔，3-防护罩，4-照明灯，41-照明开关，5-下颏带，6-风扇，61-扇叶，62-电机，63-风扇开关，7-控制面板，71-主控制器，72-UWB定位模块，73-通信模块，74-姿态传感器，75-温度传感器，76-烟雾检测器，77-报警模块，771-振动马达，772-蜂鸣器，78-电源模块，8-UWB标签，9-UWB基站，10-服务器，11-微处理器，12-存储模块，13-传输模块，14-监控端。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
如图1-2所示，本发明的实施例公开了一种基于UWB的消防安全帽，包括帽体1，连接于所述帽体1边缘的帽檐2，连接于所述帽檐2下方的防护罩3，设于所述帽体1上的照明灯4，连接于所述帽体1上的下颏带5，设于所述帽檐2上的风扇6，设于所述帽体1内的控制面板7。
佩戴人员在戴上所述安全帽时，通过系好所述下颏带5来稳定佩戴安全帽，所述下颏带5为弹性的，或其长度是可调节的。所述防护罩3可以挡在佩戴人员的面部，起到防护作用，例如，抵挡火苗、烟雾、飘散的杂物等。所述照明灯4起到照明的作用，方便佩戴人员视察周围的情况等，所述照明灯4还包括照明开关41，通过所述照明开关41控制照明灯4的开启/关闭。所述风扇6包括扇叶61、电机62、风扇开关63，通过所述电机62驱动扇叶61旋转，通过所述风扇开关63控制风扇6的开启/关闭，其中，所述帽檐2上还设有通孔21，所述扇叶61贯穿在通孔21中。
所述控制面板7可以包括：主控制器71、UWB定位模块72、通信模块73、姿态传感器74、温度传感器75、烟雾检测器76、报警模块77、电源模块78，所述UWB定位模块72、通信模块73、姿态传感器74、温度传感器75、烟雾检测器76、报警模块77、电源模块78均可以与主控制器71电性连接，并均受所述主控制器71控制。所述照明灯4和风扇6均可以与主控制器71电性连接，并均受所述主控制器71控制。
所述UWB定位模块72可以包括UWB标签8和UWB基站9，所述UWB标签8用于确定安全帽的位置信息，所述UWB标签8向若干个UWB基站9发送定位信号，当若干个UWB基站9接收到定位信号后，通过对接收信号的时间差进行分析处理，得出所述UWB标签8的位置信息，也即确定所述安全帽的位置数据。若干个UWB基站14可以设置在所述安全帽的佩戴人员工作区域，例如，消防员进入的火场区域。优选的，所述UWB定位模块72可以是DWM1000模块。
所述姿态传感器74用以获取佩戴人员的姿态信息，例如，佩戴人员的加速度和角速度等信息，并将其传输给所述主控制器71，所述主控制器71对获取的姿态信息进行处理得到姿态数据，例如，佩戴人员的偏向、俯仰、翻转等姿态数据。所述温度传感器75用以获取现场的温度数据，并将其传输给所述主控制器71。所述烟雾检测器76用以获取现场的烟雾数据(例如，烟雾浓度等)，并将其传输给所述主控制器71。当所述主控制器71获取的数据达到预设值时，通过所述报警模块77产生预警信息，以提醒佩戴人员危险。例如，当所述温度传感器75获取的温度值达到预设温度值时，或当所述烟雾检测器76获取的烟雾值达到预设烟雾浓度时，所述主控制器71将通过报警模块77产生预警信息。所述报警模块77包括：振动马达771和蜂鸣器772，通过所述振动马达771的振动和蜂鸣器772的蜂鸣声，作为危险的预警信息。
所述电源模块78为所述安全帽供电，包括为照明灯4、风扇6、控制面板7(包括所述主控制器71、UWB标签72、通信模块73、姿态传感器74、温度传感器75、烟雾检测器76、报警模块77等)等供电。
所述安全帽可以通过通信模块73与外界进行联系，例如，所述主控制器71通过通信模块73向服务器10传输数据，所述服务器10用以接收安全帽传输的数据，并进行存储或传输至其他端。所述服务器10可以包括：微处理器11、存储模块12、传输模块13，所述存储模块12、传输模块13均与微处理器11电性连接，并均受所述微处理器11控制。所述主控制器71可通过通信模块73向服务器10传输姿态数据、温度数据、烟雾数据、位置数据、报警信号等数据，所述微处理器11可以将上述接收的数据存储于存储模块12中，或通过所述传输模块13传输至监控端14。优选的，所述微处理器11可以是STM32单片机。所述传输模块13包括但不限于：NB-IoT模块、WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块等。
所述监控端14包括但不限于PC端，监控人员可通过所述监控端14对安全帽进行监控，以实时了解所述安全帽的佩戴人员的情况，方便及时处理。例如，可以通过所述安全帽传输的姿态数据、温度数据、烟雾数据等判断异常情况，包括：通过姿态数据判断佩戴人员是否跌倒、通过温度数据判断现场的温度是否超过预设温度值、通过烟雾数据判断现场的烟雾浓度是否超过预设烟雾浓度等，方便及时处理异常情况，包括派遣其他人员进行营救等。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)监控人员可以实时监控安全帽的佩戴人员的情况，以便及时处理异常，保障佩戴人员的安全；(2)采用UWB定位能够增加定位的精准度，同时也降低了功耗；(3)为佩戴人员提供危险预警，便于及时自救。
值得说明的是：在本发明的描述中，“若干个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于UWB的消防安全帽，其特征在于：包括帽体，连接于所述帽体边缘的帽檐，连接于所述帽檐下方的防护罩，设于所述帽体上的照明灯，连接于所述帽体上的下颏带，设于所述帽檐上的风扇，设于所述帽体内的控制面板；
所述控制面板包括：主控制器、UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、烟雾检测器、报警模块、电源模块，所述UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、烟雾检测器、报警模块、电源模块均与主控制器电性连接，并均受所述主控制器控制；
所述主控制器接收由UWB定位模块确定的位置数据、由姿态传感器获取的姿态数据、由温度传感器获取的温度数据、由烟雾检测器获取的烟雾数据，并通过所述通信模块将上述数据传输至服务器，通过与所述服务器电性连接的监控端进行实时监控。
2.根据权利要求1所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述照明灯还包括照明开关，通过所述照明开关控制照明灯的开启/关闭。
3.根据权利要求1所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述风扇包括扇叶、电机、风扇开关，通过所述电机驱动扇叶旋转，通过所述风扇开关控制风扇的开启/关闭。
4.根据权利要求3所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述帽檐上还设有通孔，所述扇叶贯穿在通孔中。
5.根据权利要求1所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述UWB定位模块包括：UWB标签和若干个UWB基站，所述UWB标签向若干个UWB基站发送定位信号，确定所述安全帽的位置数据，所述UWB基站设置在安全帽佩戴人员的工作区域。
6.根据权利要求1所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述报警模块包括：振动马达和蜂鸣器，通过所述振动马达的振动和蜂鸣器的蜂鸣声，作为危险的预警信息。
7.根据权利要求1所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述服务器包括：微处理器、存储模块、传输模块，所述存储模块、传输模块均与微处理器电性连接，并均受所述微处理器控制；所述主控制器通过通信模块向微处理器传输姿态数据、温度数据、烟雾数据、位置数据，所述微处理器将接收的上述数据存储于存储模块中，或通过所述传输模块传输至监控端。
8.根据权利要求7所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述微处理器是STM32单片机。
9.根据权利要求1所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述UWB定位模块为DWM1000模块。
10.根据权利要求1所述的基于UWB的消防安全帽，其特征在于：所述监控端为PC端。
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