CN109512074A - 基于光波导显示技术的新型消防头盔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示技术领域，公开基于光波导显示技术的新型消防头盔，头盔组件构成一个容纳头部的腔室，并用于检测佩戴者的生命体征数据；报警装置(4)用于检测现场易燃气体浓度值，并实时检测佩戴者的所在位置信息，报警装置(4)电连接于所述头盔组件，在易燃气体浓度值大于预设浓度值或佩戴者的生命体征数据处于异常状态的情况下，报警装置(4)执行报警；光波导显示系统(1)设置于头盔组件对应于人脸的位置，并电连接于勘察系统(3)和报警装置(4)。本发明使得消防指挥员能够作出及时有效的决策。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及基于光波导显示技术的新型消防头盔。
背景技术
消防救援现场的突发情况随时威胁消防战斗员的人身安全，全球每年发生众多的消防战斗员伤亡事故，加强消防战斗员的个人防护对现场作业尤为重要。在现场作业中，若能实时获取现场环境信息和消防战斗员自身信息，则消防战斗员即能对潜在危险做出及时有效的判断，避免自身的伤亡事故。消防指挥员也能根据现场信息，做出及时有效的决策，优化调度现场作业，更好的指令消防战斗员；在保障消防战斗员自身安全的前提下，使其尽可能在作业现场中挽救生命和保全财产。
传统的消防头盔还停留在被动防护功能的层面上，缺乏信息感知和无线传输的信息化和智能化功能。在当今互联网、大数据蓬勃发展的时代，智能消防装备已成为消防行业装备的发展趋势，消防现场作业对智能化的信息感知和指挥调度有着强烈需求。消防装备的革新换代将促进其由功能型装备向智能型装备演化。
我国消防部队配备使用的头盔式热像仪种类较多，国产产品和进口产品兼有。实战中头盔式热像仪携带便利、使用方便，但也存在不少需要进一步改进之处，主要包括：缺乏信息感知和无线传输的信息化和智能化功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光波导显示技术的新型消防头盔，该基于光波导显示技术的新型消防头盔克服了现有技术中的头盔的缺陷，能够感知现场环境信息和消防战斗员自身信息，并将数据信息实时传递给车载服务器和远程服务器，使得消防指挥员能够作出及时有效的决策。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于光波导显示技术的新型消防头盔，该基于光波导显示技术的新型消防头盔包括：光波导显示系统、头盔组件、勘察系统和报警装置；其中，所述光波导显示系统、勘察系统和报警装置都设置于所述头盔组件上；
所述头盔组件构成一个容纳头部的腔室，并用于检测佩戴者的生命体征数据；
所述勘察系统所朝方向与所述头盔组件的面部朝向方向相同，以采集头盔组件的面部所朝方向的画面信息数据；
所述报警装置用于检测现场易燃气体浓度值，并实时检测佩戴者的所在位置信息，所述报警装置电连接于所述头盔组件，在易燃气体浓度值大于预设浓度值或佩戴者的生命体征数据处于异常状态的情况下，所述报警装置执行报警；
所述光波导显示系统设置于所述头盔组件对应于人脸的位置，并电连接于所述勘察系统和报警装置，以在佩戴者面部所对的方向上显示佩戴者的所在的位置信息、画面信息数据、环境温度数据、易燃气体浓度值、佩戴者的生命体征数据和采集到的氧气瓶剩余容量值。
优选地，所述头盔组件包括：生命体征监测装置、传输模块、隔热层和抗压层；其中，所述生命体征监测装置监测佩戴者的体温值和血压值；所述传输模块连接于所述光波导显示系统和生命体征监测装置，以将所监测的体温值和血压值发送至所述光波导显示系统进行显示；所述隔热层和抗压层层叠构成一个容纳头部的腔室。
优选地，所述生命体征监测装置包括：体温传感器和血压传感器，所述体温传感器和血压传感器都设置于所述腔室的内部，以监测佩戴者的体温值和血压值。
优选地，所述报警装置包括：气体检测模块、定位模块、控制器和报警模块；其中，所述气体检测模块用于检测现场易燃气体浓度值，所述定位模块用于实时检测佩戴者的所在位置信息，所述气体检测模块、定位模块、报警模块和所述头盔组件都电连接于所述控制器，在易燃气体浓度值大于预设浓度值或佩戴者的生命体征数据处于异常状态的情况下，所述控制器控制所述报警模块执行报警，并发送定位信息至后台服务器。
优选地，所述报警模块包括：蜂鸣器和发光二极管，所述蜂鸣器和发光二极管电连接于所述控制器。
优选地，所述勘察系统包括：镜头组件、红外模组和低照度CCD，所述镜头组件设置于所述头盔组件外部的中央，并电连接于所述红外模组和低照度CCD，以将采集头盔组件的面部所朝方向的画面信息数据发送至光波导显示系统进行显示。
优选地，所述光波导显示系统包括：语音模块、光学屏幕和微型摄像机；其中，所述光学屏幕设置于所述头盔组件对应于人脸的位置，以在佩戴者面部所对的方向上显示佩戴者的所在的位置信息、画面信息数据、环境温度数据、易燃气体浓度值、佩戴者的生命体征数据和采集到的氧气瓶剩余容量值；所述微型摄像机设置于所述头盔组件上，以实现用于测距的图像的采集，并将用于测距的图像发送至后台服务器；所述语音模块设置于所述头盔组件中，以采集佩戴者的语音数据。
优选地，所述微型摄像机设置于所述镜头组件的正下方，且所述镜头组件位于所述头盔组件的外部，所述微型摄像机为RGB摄像机。
优选地，所述定位模块包括：电子标签和RFID阅读器；其中，所述电子标签置于报警模块中，所述RFID阅读器能够识别所述电子标签，并对电子标签进行定位，所述RFID阅读器设置于所述后台服务器中。
优选地，该基于光波导显示技术的新型消防头盔还包括：电源模块，所述电源模块电连接于所述光波导显示系统、头盔组件、勘察系统和报警装置，以提供工作电压，且所述头盔组件上设置有充电接口，以供所述电源模块充电。
通过上述技术方案，本发明能够感知现场环境信息和消防战斗员自身信息，并将数据信息实时传递给车载服务器和远程服务器，使得消防指挥员能够作出及时有效的决策，实现智能信息交互功能的智能消防头盔。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种优选实施方式的基于光波导显示技术的新型消防头盔的结构示意图；
图2是本发明的一种优选实施方式的基于光波导显示技术的新型消防头盔的通信拓扑图；以及
图3是本发明的一种优选实施方式的基于光波导显示技术的新型消防头盔的工作流程图。
附图标记说明
1、光波导显示系统；11、光学屏幕；12、固定装置；13、微型摄像机；14、电源模块；15、主板；16、语音模块；17、通讯模块；18、充电接口；161、音频传输模块；162、骨传导耳机；
2、头盔组件；21、生命体征监测装置；22、传输模块；211、体温传感器；212、血压传感器；221、视频传输模块；223、数据传输模块；
3、勘察系统；31、勘察仪；311、镜头组件；312、红外模组和低照度CCD；
4、报警装置；41、气体检测模块；42、定位模块；43、报警模块；421、电子标签；422、RFID阅读器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的上下左右。“内、外”是指具体轮廓上的内与外。“远、近”是指相对于某个部件的远与近。
本发明提供一种基于光波导显示技术的新型消防头盔，该基于光波导显示技术的新型消防头盔包括：光波导显示系统1、头盔组件2、勘察系统3和报警装置4；其中，所述光波导显示系统1、勘察系统3和报警装置4都设置于所述头盔组件2上；
所述头盔组件2构成一个容纳头部的腔室，并用于检测佩戴者的生命体征数据；
所述勘察系统3所朝方向与所述头盔组件2的面部朝向方向相同，以采集头盔组件2的面部所朝方向的画面信息数据；
所述报警装置4用于检测现场易燃气体浓度值，并实时检测佩戴者的所在位置信息，所述报警装置4电连接于所述头盔组件2，在易燃气体浓度值大于预设浓度值或佩戴者的生命体征数据处于异常状态的情况下，所述报警装置4执行报警；
所述光波导显示系统1设置于所述头盔组件2对应于人脸的位置，并电连接于所述勘察系统3和报警装置4，以在佩戴者面部所对的方向上显示佩戴者的所在的位置信息、画面信息数据、环境温度数据、易燃气体浓度值、佩戴者的生命体征数据和采集到的氧气瓶剩余容量值。
本发明中的头盔设有顶层缓冲区和中部缓冲区，在顶层和中部缓冲区之间为电子装置安置区域，装有微型摄像机13机身、勘察仪31机身、电源模块14、主板15、通讯模块17，在头盔内部两侧装有由电子标签421和RFID阅读器422组成的、由蜂鸣器、报警电路和发光二极管LED组成的报警模块43。
与传统的消防头盔相比，本发明具有以下显著优势：一、重量较轻，现有手持式消防用红外热像仪重量大多在3kg左右，头盔式热像仪大多在2kg左右，消防部队普遍反映现有头盔式热像仪较重，长时间佩戴容易造成头颈部疲劳，而本发明将新型头盔热像仪的“重量”指标设定为“不大于1.5kg”，高于GA635标准规定的“不大于3kg”；二、功能丰富，当火场有害气体浓度超标、氧气瓶氧气剩余容量低于预设值、消防员生命体征下降时都会及时启动报警装置4，且基于图像识别技术和SLAM技术(及时定位与地图构建)、红外测温模组可以实现易爆物品物品的当前温度检测以及爆炸温度预警，当消防员在某一地方停留超过30S也会启动报警装置4，再根据定位装置可实施快速搜救；三、充电便捷，电源接口置于头盔后下方，在不使用时，头盔可直接放置于充电装置上，需要使用时可直接拿起；四、显示画面视野开阔、清晰，显示系统采用光波导技术使画面成像视场角更大，在光线较亮处画面更清晰；五、搜救能力突出，勘察系统3使用红外热像仪和数码夜视仪结合的勘察仪31，使得救援行动在火场救灾或则夜晚搜救都能顺利进行，且该勘察仪31可直接进行视频输出，将现场画面实时传输到后台指挥室，便于指挥室指挥和后期的实战教学。
在本发明的一种具体实施方式中，所述头盔组件2可以包括：生命体征监测装置21、传输模块22、隔热层和抗压层；其中，所述生命体征监测装置21监测佩戴者的体温值和血压值，实时进行检测消防人员的生命体征检测，保障消防人员的人身安全。所述传输模块22连接于所述光波导显示系统1和生命体征监测装置21，以将所监测的体温值和血压值发送至所述光波导显示系统1进行显示；所述隔热层和抗压层层叠构成一个容纳头部的腔室。传输模块22由视频传输模块22122、音频传输模块22161和数据传输模块22322组成，主要接收和传输数据。相关模块置于隔热层和抗压层之间，不影响消防头盔的正常佩戴。
在该种实施方式中，所述生命体征监测装置21可以包括：体温传感器211和血压传感器212，所述体温传感器211和血压传感器212都设置于所述腔室的内部，以监测佩戴者的体温值和血压值。
在本发明的一种具体实施方式中，所述报警装置4可以包括：气体检测模块41、定位模块42、控制器和报警模块43；其中，所述气体检测模块41用于检测现场易燃气体浓度值，所述定位模块42用于实时检测佩戴者的所在位置信息，所述气体检测模块41、定位模块42、报警模块43和所述头盔组件2都电连接于所述控制器，在易燃气体浓度值大于预设浓度值或佩戴者的生命体征数据处于异常状态的情况下，所述控制器控制所述报警模块43执行报警，并发送定位信息至后台服务器。
在该种实施方式中，所述报警模块43可以包括：蜂鸣器和发光二极管，所述蜂鸣器和发光二极管电连接于所述控制器。
报警装置4主要由气体检测模块41、定位模块42、报警模块43和控制器组成。通过气体检测模块41实时检测火场的易燃气体浓度，可知晓火场环境危险等级，实时做出相应应对措施。定位模块42由电子标签421、RFID阅读器422组成，电子标签421置于报警模块43中，RFID阅读器422设置在后台指挥室，可实时检测消防人员所在位置，以便应对突发状况。报警模块43由蜂鸣器和发光二极管LED组成，当消防人员出现意外情况，或者现场危险程度高于预警值时则触发报警，保障消防人员安全。
在本发明的一种具体实施方式中，所述勘察系统3可以包括：镜头组件311、红外模组和低照度CCD312，所述镜头组件311设置于所述头盔组件2外部的中央，并电连接于所述红外模组和低照度CCD312，以将采集头盔组件2的面部所朝方向的画面信息数据发送至光波导显示系统1进行显示。
如图2所示，为本发明的通信拓扑图：勘察仪31的机芯组件利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构对被测物体的红外热像仪进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换电信号，经放大处理、转换为标准视频信号传输到视频传输模块22122，视频传输模块22122通过CSI(CMOSSensorInterface)传输到主板15，主板15经处理将一路数据发送到显示器，一路发送通过收发装置发送到后台指挥室。
在该种实施方式中，所述光波导显示系统1包括：语音模块16、光学屏幕11和微型摄像机13；其中，所述光学屏幕11设置于所述头盔组件2对应于人脸的位置，以在佩戴者面部所对的方向上显示佩戴者的所在的位置信息、画面信息数据、环境温度数据、易燃气体浓度值、佩戴者的生命体征数据和采集到的氧气瓶剩余容量值；所述微型摄像机13设置于所述头盔组件2上，以实现用于测距的图像的采集，并将用于测距的图像发送至后台服务器；所述语音模块16设置于所述头盔组件2中，以采集佩戴者的语音数据。
语音模块16包括了：音频传输模块22161、骨传导耳机162；音频传输模块22161接收骨传导耳机162传入通讯数据后，通过模拟音频接口TRS(Tip、Ring、Sleeve)传输到主板15，完成通讯交互。体温传感器211、血压传感器212和气体检测模块41将采集到的数据经数据传输模块22322经I2C接口传输到主板15后，在通过CSI接口发送到视频传输模块22122，最后显示在显示器上。
在该种实施方式中，所述微型摄像机13设置于所述镜头组件311的正下方，且所述镜头组件311位于所述头盔组件2的外部，所述微型摄像机13为RGB摄像机。
在该种实施方式中，所述定位模块42包括：电子标签421和RFID阅读器422；其中，所述电子标签421置于报警模块43中，所述RFID阅读器422能够识别所述电子标签421，并对电子标签421进行定位，所述RFID阅读器422设置于所述后台服务器中。
在本发明的一种具体实施方式中，该基于光波导显示技术的新型消防头盔还可以包括：电源模块14，所述电源模块14电连接于所述光波导显示系统1、头盔组件2、勘察系统3和报警装置4，以提供工作电压，且所述头盔组件2上设置有充电接口18，以供所述电源模块14充电。
头盔组件2上端所搭载的报警装置4安装于头盔组件2两侧。
头盔组件2上所搭载的光波导显示系统1、勘察系统3和报警模块43均易拆卸，可根据需求自由组装、更换。
参见图3，本发明的工作流程如下：
步骤1：消防任务启动：消防员佩戴该新型消防头盔进入救灾现场，开启搜救任务。
步骤2：消防员开启新型消防头盔系统，此时勘察仪31工作，开始搜救被困人员，同时构建火灾现场地图和画面。
步骤3：勘察仪31分析当前现场环境，危险物品排查，并将环境温度、易爆物品温度、易爆物品爆炸温度的等数据在头盔前端光学屏幕11(11)上显示。
步骤4：当前环境安全时，消防人员进行施救，环境不安全时，后台指挥室制定救援方案，消防人员进行施救。
步骤5：消防人员出现意外事故时，利用报警模块43、定位模块42结合步骤2所构建的火灾地图实行快速、准确救援。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，该基于光波导显示技术的新型消防头盔包括：光波导显示系统(1)、头盔组件、勘察系统(3)和报警装置(4)；其中，所述光波导显示系统(1)、勘察系统(3)和报警装置(4)都设置于所述头盔组件上；
所述头盔组件构成一个容纳头部的腔室，并用于检测佩戴者的生命体征数据；
所述勘察系统(3)所朝方向与所述头盔组件的面部朝向方向相同，以采集头盔组件的面部所朝方向的画面信息数据；
所述报警装置(4)用于检测现场易燃气体浓度值，并实时检测佩戴者的所在位置信息，所述报警装置(4)电连接于所述头盔组件，在易燃气体浓度值大于预设浓度值或佩戴者的生命体征数据处于异常状态的情况下，所述报警装置(4)执行报警；
所述光波导显示系统(1)设置于所述头盔组件对应于人脸的位置，并电连接于所述勘察系统(3)和报警装置(4)，以在佩戴者面部所对的方向上显示佩戴者的所在的位置信息、画面信息数据、环境温度数据、易燃气体浓度值、佩戴者的生命体征数据和采集到的氧气瓶剩余容量值。
2.根据权利要求1所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，所述头盔组件包括：生命体征监测装置(21)、传输模块(22)、隔热层和抗压层；其中，所述生命体征监测装置(21)监测佩戴者的体温值和血压值；所述传输模块(22)连接于所述光波导显示系统(1)和生命体征监测装置(21)，以将所监测的体温值和血压值发送至所述光波导显示系统(1)进行显示；所述隔热层和抗压层层叠构成一个容纳头部的腔室。
3.根据权利要求2所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，所述生命体征监测装置(21)包括：体温传感器(211)和血压传感器(212)，所述体温传感器(211)和血压传感器(212)都设置于所述腔室的内部，以监测佩戴者的体温值和血压值。
4.根据权利要求1所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔(2)，其特征在于，所述报警装置(4)包括：气体检测模块(41)、定位模块(42)、控制器和报警模块(43)；其中，所述气体检测模块(41)用于检测现场易燃气体浓度值，所述定位模块(42)用于实时检测佩戴者的所在位置信息，所述气体检测模块(41)、定位模块(42)、报警模块(43)和所述头盔组件都电连接于所述控制器，在易燃气体浓度值大于预设浓度值或佩戴者的生命体征数据处于异常状态的情况下，所述控制器控制所述报警模块(43)执行报警，并发送定位信息至后台服务器。
5.根据权利要求4所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，所述报警模块(43)包括：蜂鸣器和发光二极管，所述蜂鸣器和发光二极管电连接于所述控制器。
6.根据权利要求1所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，所述勘察系统(3)包括：镜头组件(311)、红外模组和低照度CCD(312)，所述镜头组件(311)设置于所述头盔组件外部的中央，并电连接于所述红外模组和低照度CCD(312)，以将采集头盔组件的面部所朝方向的画面信息数据发送至光波导显示系统(1)进行显示。
7.根据权利要求6所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，所述光波导显示系统(1)包括：语音模块(16)、光学屏幕(11)和微型摄像机(13)；其中，所述光学屏幕(11)设置于所述头盔组件对应于人脸的位置，以在佩戴者面部所对的方向上显示佩戴者的所在的位置信息、画面信息数据、环境温度数据、易燃气体浓度值、佩戴者的生命体征数据和采集到的氧气瓶剩余容量值；所述微型摄像机(13)设置于所述头盔组件上，以实现用于测距的图像的采集，并将用于测距的图像发送至后台服务器；所述语音模块(16)设置于所述头盔组件中，以采集佩戴者的语音数据。
8.根据权利要求7所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，所述微型摄像机(13)设置于所述镜头组件(311)的正下方，且所述镜头组件(311)位于所述头盔组件的外部，所述微型摄像机(13)为RGB摄像机。
9.根据权利要求4所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，所述定位模块(42)包括：电子标签(421)和RFID阅读器(422)；其中，所述电子标签(421)置于报警模块(43)中，所述RFID阅读器(422)能够识别所述电子标签(421)，并对电子标签(421)进行定位，所述RFID阅读器(422)设置于所述后台服务器中。
10.根据权利要求1所述的基于光波导显示技术的新型消防头盔，其特征在于，该基于光波导显示技术的新型消防头盔还包括：电源模块(14)，所述电源模块(14)电连接于所述光波导显示系统(1)、头盔组件、勘察系统(3)和报警装置(4)，以提供工作电压，且所述头盔组件上设置有充电接口(18)，以供所述电源模块(14)充电。
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