CN112043039A - 一种集自救和他救的三维一体智能救援系统 - Google Patents
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Abstract
一种集自救和他救的三维一体智能救援系统，包括若干个逃生用安全帽、若干个救援用安全帽和远程协助终端，逃生用安全帽和救援用安全帽的内侧均设置有智能控制单元，智能控制单元包括微处理器、电源模块、信息储存模块、5G通信模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块和心率传感器，微处理器分别与信息储存模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块、视频采集模块和心率传感器信号连接，微处理器通过5G通信模块与远程协助终端信号连接。本发明在传统安全帽能够对头部等关键部位进行保护的作用下，融合了通讯、定位、视频音频传输、远程协作等功能，具有功能更全面、性能更优化、实际作用更明显的优点。
Description
技术领域
本发明涉及消防工程、矿业工程及地下工程领域，具体的说，涉及一种集自救和他救的三维一体智能救援系统。
背景技术
在火灾、地下空间工程及矿业中，其事故发生往往是突发性且对人体极易造成不同程度的伤害，而安全帽作为对头部进行保护重要安全措施，在地下隧道工程和矿业工程等工程领域，其施工前必须进行佩戴，而就目前我国火灾逃生应急装备中，虽尚无对安全帽纳入逃生装备中，但安全帽的其基本性能的作用性不容忽视。然而，通过对我国在地下隧道工程及矿业工程中所佩戴的安全帽表明，其性能相对较为单一，仅仅只能满足对头部安全的保护作用。虽然当前在房屋建筑等工程领域中已经有人提出各种智能安全帽，但是其主要对安全帽是否佩戴进行检查或对于其施工进行监控。
发明内容
本发明的目的是提供一种集自救和他救的三维一体智能救援系统，本发明在传统安全帽能够对头部等关键部位进行保护的作用下，融合了通讯、定位、视频音频传输、远程协作等功能，具有功能更全面、性能更优化、实际作用更明显的优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种集自救和他救的三维一体智能救援系统，包括若干个逃生用安全帽、若干个救援用安全帽和远程协助终端，逃生用安全帽和救援用安全帽的结构相同，逃生用安全帽和救援用安全帽的外部前侧均设置有可调节角度头灯和微型摄像头，逃生用安全帽和救援用安全帽的内侧均设置有智能控制单元，智能控制单元包括微处理器、电源模块、信息储存模块、5G通信模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块和心率传感器，电源模块分别为可调节角度头灯、微型摄像头、微处理器、信息储存模块、5G通信模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块、视频采集模块和心率传感器提供稳定电源，微型摄像头与视频采集模块信号连接，骨传导通讯设备与声发射模块信号连接，微处理器分别与信息储存模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块、视频采集模块和心率传感器信号连接，微处理器通过5G通信模块与远程协助终端信号连接。
逃生用安全帽包括安全帽本体和固定设置在安全帽本体内部的支撑骨架，可调节角度头灯和微型摄像头分别安装在安全帽本体的外部前侧，安全帽本体设置有真空层；救援用安全帽的安全帽本体的后侧下部边缘固定连接有隔热披肩。
救援用安全帽的智能控制单元还包括紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器、位移识别器、语音控制模块、语音采集模块和集群语音模块，电源模块分别为紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器、位移识别器和集群语音模块提供稳定电源，语音控制模块、语音采集模块和集群语音模块与救援用安全帽的骨传导通讯设备信号连接，语音控制模块与紧急求救模块信号连接，微处理器分别与紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器和位移识别器信号连接。
远程协助终端包括控制系统、专用处理器、WX-350Mhz/5W中继台、定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块，控制系统与专用处理器信号连接，专用处理器分别与WX-350Mhz/5W中继台、定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块信号连接，专用处理器通过5G通信模块分别与逃生用安全帽和救援用安全帽的微处理器信号连接。
定位模块由卫星定位模块和UWB室内定位模块组成。
电源模块为可充电防爆电池，可调节角度头灯为防爆头灯，微型摄像头为防爆摄像头。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明可应用于消防工程、矿业工程及地下工程，在消防工程中，若干个逃生用安全帽可事先放置在消防器材专用柜中，一旦发生火灾而且难以控制时，逃生人员可迅速找到逃生用安全帽并戴上逃生用安全帽，启动逃生用安全帽的智能控制单元，则逃生用安全帽中的微处理器与远程协助终端通过5G通信模块信号连接实现交互，从而使逃生人员和远程协助终端构成第一维度的联系体，通过远程信号波模块发出求救信号，求救信号通过该逃生用安全帽的微处理器发送至远程协助终端，同时，逃生用安全帽上的卫星定位模块和UWB室内定位模块启动并将逃生人员的位置信息传至微处理器，微处理器再将逃生人员的位置信息通过5G通信模块发送至远程协助终端，专用处理器对逃生人员的位置信息处理后通过BIM三维模型revite模块确定逃生人员的三维位置，而且心率传感器能够实时监测逃生人员的心率状况，并将逃生人员的心率传输至微处理器；声发射模块能够基于骨传导通讯设备发出的指令而发出高音频声音，通过高音频声音能够有效提高救援人员发现逃生人员的可能性，使逃生人员和救援人员之间建立第二维度的联系体，并且由于遇到突发事故，逃生人员往往难以有足够的体能长时间发出求救声音或人体发声分贝过低，错过救援，因而声发射模块能够有效替代通过人体发声寻求救援，从而能有效保存逃生人员体能，避免由于体能消耗过大，无法等到救援，甚至使生命受到威胁；逃生用安全帽外部前侧的微型摄像头能够实时将现场的环境拍摄下来并通过视频采集模块传至微处理器，微处理器再将拍摄下来的视频处理后传至远程协助终端，微处理器能够将收集到各种数据处理后储存到信息储存模块，以便后期调用，逃生人员通过骨传导通讯设备与远程协助终端进行信息的传递和沟通，在远程协助终端的专业救援人员的指引下，逃生人员可以实现自我快速逃生，如果无法实现自我逃生时，专业救援人员能够通过远程协助终端给逃生人员最科学合理的自我保护建议，与此同时，救援人员戴上救援用安全帽去现场进行救援任务，救援人员启动救援用安全帽的智能控制单元，则救援用安全帽中的微处理器与远程协助终端通过5G通信模块信号连接实现交互，从而使救援人员和远程协助终端构成第三维度的联系体，救援用安全帽具有和逃生用安全帽相同的智能模块，并且救援用安全帽的智能控制单元还包括紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器、位移识别器、语音控制模块、语音采集模块和集群语音模块，温度热应场感应模块能够有效感知4米以内高温区域，一旦救援人员周边温度超过预设值，则警告模块启动并发出警告；瓦斯浓度感应器能够有效监测救援环境中瓦斯浓度，其中，虽然救援人员在对于火灾等突发事故需佩戴供氧装置，但是准确监测瓦斯浓度能够预先感知其浓度值，能避免瓦斯浓度过高导致瓦斯爆炸，进而对救援人员造成伤害甚至牺牲；位移识别器能够依据救援人员位移情况做出准确反应，其中，一旦救援人员在10s内位移为零，则系统默认救援人员存在危险，因而自动触发警告模块，告知救援人员本人及一并参与救援的同事；救援用安全帽的外部前侧设有微型摄像头，能够实时采集并通过视频采集模块与微处理器进行交互，微处理器能够实现远程协助端时刻了解救援人员救援现场环境；紧急求救模块是直接同语音控制模块进行交互处理，其中，语音控制模块连同骨传导通讯设备，基于语音采集模块和集群语音模块以边实时语音的交互工作，一旦救援人员或参与救援人员其他成员遇到突发危险，通过语音采集模块和集群语音模块对骨传导通讯设备进行传递，进而实现对语音控制模块与紧急救援模块交互，实现救援人员与远程协助终端进行沟通，以此能保证救援人员生命安全或及时得到救援帮助；通过定位模块、警告模块、紧急求救模块、语音控制模块及远程协助终端共同发挥在救援工作中实现远程协助的目的，同时能够有效保障救援人员本身的人身安全，因此基于上述搭载的智能控制单元的救援用安全帽才真正构成“三维一体”中救援服务的一端；就对于逃生用安全帽而言，其中远程协助系统是一种作为连接逃生人员和救援人员安全帽微处理器之间重要平台，除了对相关信息处理外，还具有采用专用通信平台，以保证与救援人员和逃生人员之间通信稳定性以及搜救的优先性；远程协助终端集合了定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块，其中，定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块能够在最短时间内通过二维定位实现三维寻找的功能；专用处理器与WX-350Mhz/5W中继台进行连接，其中，WX-350Mhz/5W中继台能够实现对救援人员和逃生人员通信采用独立通信信号，以便准确获取高质量通信效果，提升协助能力；专用处理器通过5G通信模块能够实现对逃生人员所戴逃生用安全帽和救援人员所戴的救援用安全帽上的微处理器进行连接，最终在远程协助终端通过科学指令以协助逃生人员进行自我逃生救援，或以协助救援人员展开最优的救援路线和逃生路线；基于上述技术，真正构成“三维一体”中远程协助终端、逃生人员及救援人员，实现逃生人员的自救和他救一体化的目的。
逃生用安全帽和救援用安全帽的安全帽本体均设置有真空层，能够有效实现对外部温度进行隔热的效果，而且救援用安全帽的安全帽本体的后侧下部边缘固定连接有隔热披肩，能有效保护救援人员的颈部，能有效避免救援人员的颈部直接与外部环境接触。
附图说明
图1是本发明的逃生用安全帽的结构示意图。
图2是本发明的逃生用安全帽的俯视图。
图3是图2的剖视图。
图4是本发明的救援用安全帽的结构示意图。
图5是本发明的逃生用安全帽的智能控制单元的各模块之间连接框图。
图6是本发明的救援用安全帽的智能控制单元的各模块之间连接框图。
图7是本发明的远程协助终端的各模块之间连接框图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
如图1-图7所示，一种集自救和他救的三维一体智能救援系统，包括若干个逃生用安全帽、若干个救援用安全帽和远程协助终端，逃生用安全帽和救援用安全帽的结构相同，逃生用安全帽和救援用安全帽的外部前侧均设置有可调节角度头灯1和微型摄像头2，逃生用安全帽和救援用安全帽的内侧均设置有智能控制单元，智能控制单元包括微处理器、电源模块、信息储存模块、5G通信模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块和心率传感器，电源模块分别为可调节角度头灯1、微型摄像头2、微处理器、信息储存模块、5G通信模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块、视频采集模块和心率传感器提供稳定电源，微型摄像头2与视频采集模块信号连接，骨传导通讯设备与声发射模块信号连接，微处理器分别与信息储存模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块、视频采集模块和心率传感器信号连接，微处理器通过5G通信模块与远程协助终端信号连接。
逃生用安全帽包括安全帽本体3和固定设置在安全帽本体3内部的支撑骨架4，可调节角度头灯1和微型摄像头2分别安装在安全帽本体3的外部前侧，安全帽本体3设置有真空层5，支撑骨架4的下侧固定连接有位于安全帽本体内底部的可调松紧抱箍带6；救援用安全帽的安全帽本体3的后侧下部边缘固定连接有隔热披肩7。可调松紧抱箍带6能够根据个人的头型大小来适应调节松紧程度，佩戴更舒服且牢固，防止安全帽本体3脱落。可调节角度头灯1、微型摄像头2、可调松紧抱箍带6和隔热披肩7均是常规器件，可在市场上购置，具体结构和工作原理不再赘述。
救援用安全帽的智能控制单元还包括紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器、位移识别器、语音控制模块、语音采集模块和集群语音模块，电源模块分别为紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器、位移识别器和集群语音模块提供稳定电源，语音控制模块、语音采集模块和集群语音模块与救援用安全帽的骨传导通讯设备信号连接，语音控制模块与紧急求救模块信号连接，微处理器分别与紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器和位移识别器信号连接。
远程协助终端包括控制系统、专用处理器、WX-350Mhz/5W中继台、定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块，控制系统与专用处理器信号连接，专用处理器分别与WX-350Mhz/5W中继台、定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块信号连接，专用处理器通过5G通信模块分别与逃生用安全帽和救援用安全帽的微处理器信号连接。
定位模块由卫星定位模块和UWB室内定位模块组成。
电源模块为可充电防爆电池，可调节角度头灯1为防爆头灯，微型摄像头2为防爆摄像头。
本发明可应用于消防工程、矿业工程及地下工程，在消防工程中，若干个逃生用安全帽可事先放置在消防器材专用柜中，一旦发生火灾而且难以控制时，逃生人员可迅速找到逃生用安全帽并戴上逃生用安全帽，启动逃生用安全帽的智能控制单元，则逃生用安全帽中的微处理器与远程协助终端通过5G通信模块信号连接实现交互，从而使逃生人员和远程协助终端构成第一维度的联系体，通过远程信号波模块发出求救信号，求救信号通过该逃生用安全帽的微处理器发送至远程协助终端，同时，逃生用安全帽上的卫星定位模块和UWB室内定位模块启动并将逃生人员的位置信息传至微处理器，微处理器再将逃生人员的位置信息通过5G通信模块发送至远程协助终端，专用处理器对逃生人员的位置信息处理后通过BIM三维模型revite模块确定逃生人员的三维位置，而且心率传感器能够实时监测逃生人员的心率状况，并将逃生人员的心率传输至微处理器；声发射模块能够基于骨传导通讯设备发出的指令而发出高音频声音，通过高音频声音能够有效提高救援人员发现逃生人员的可能性，使逃生人员和救援人员之间建立第二维度的联系体，并且由于遇到突发事故，逃生人员往往难以有足够的体能长时间发出求救声音或人体发声分贝过低，错过救援，因而声发射模块能够有效替代通过人体发声寻求救援，从而能有效保存逃生人员体能，避免由于体能消耗过大，无法等到救援，甚至使生命受到威胁；逃生用安全帽外部前侧的微型摄像头2能够实时将现场的环境拍摄下来并通过视频采集模块传至微处理器，微处理器再将拍摄下来的视频处理后传至远程协助终端，微处理器能够将收集到各种数据处理后储存到信息储存模块，以便后期调用，逃生人员通过骨传导通讯设备与远程协助终端进行信息的传递和沟通，在远程协助终端的专业救援人员的指引下，逃生人员可以实现自我快速逃生，如果无法实现自我逃生时，专业救援人员能够通过远程协助终端给逃生人员最科学合理的自我保护建议，与此同时，救援人员戴上救援用安全帽去现场进行救援任务，救援人员启动救援用安全帽的智能控制单元，则救援用安全帽中的微处理器与远程协助终端通过5G通信模块信号连接实现交互，从而使救援人员和远程协助终端构成第三维度的联系体，救援用安全帽具有和逃生用安全帽相同的智能模块，并且救援用安全帽的智能控制单元还包括紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器、位移识别器、语音控制模块、语音采集模块和集群语音模块，温度热应场感应模块能够有效感知4米以内高温区域，一旦救援人员周边温度超过预设值，则警告模块启动并发出警告；瓦斯浓度感应器能够有效监测救援环境中瓦斯浓度，其中，虽然救援人员在对于火灾等突发事故需佩戴供氧装置，但是准确监测瓦斯浓度能够预先感知其浓度值，能避免瓦斯浓度过高导致瓦斯爆炸，进而对救援人员造成伤害甚至牺牲；位移识别器能够依据救援人员位移情况做出准确反应，其中，一旦救援人员在10s内位移为零，则系统默认救援人员存在危险，因而自动触发警告模块，告知救援人员本人及一并参与救援的同事；救援用安全帽的外部前侧设有微型摄像头2，能够实时采集并通过视频采集模块与微处理器进行交互，微处理器能够实现远程协助端时刻了解救援人员救援现场环境；紧急求救模块是直接同语音控制模块进行交互处理，其中，语音控制模块连同骨传导通讯设备，基于语音采集模块和集群语音模块以边实时语音的交互工作，一旦救援人员或参与救援人员其他成员遇到突发危险，通过语音采集模块和集群语音模块对骨传导通讯设备进行传递，进而实现对语音控制模块与紧急救援模块交互，实现救援人员与远程协助终端进行沟通，以此能保证救援人员生命安全或及时得到救援帮助；通过定位模块、警告模块、紧急求救模块、语音控制模块及远程协助终端共同发挥在救援工作中实现远程协助的目的，同时能够有效保障救援人员本身的人身安全，因此基于上述搭载的智能控制单元的救援用安全帽才真正构成”三维一体”中救援服务的一端；就对于逃生用安全帽而言，其中远程协助系统是一种作为连接逃生人员和救援人员安全帽微处理器之间重要平台，除了对相关信息处理外，还具有采用专用通信平台，以保证与救援人员和逃生人员之间通信稳定性以及搜救的优先性；远程协助终端集合了定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块，其中，定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块能够在最短时间内通过二维定位实现三维寻找的功能；专用处理器与WX-350Mhz/5W中继台进行连接，其中，WX-350Mhz/5W中继台能够实现对救援人员和逃生人员通信采用独立通信信号，以便准确获取高质量通信效果，提升协助能力；专用处理器通过5G通信模块能够实现对逃生人员所戴逃生用安全帽和救援人员所戴的救援用安全帽上的微处理器进行连接，最终在远程协助终端通过科学指令以协助逃生人员进行自我逃生救援，或以协助救援人员展开最优的救援路线和逃生路线；基于上述技术，真正构成“三维一体”中远程协助终端、逃生人员及救援人员，实现逃生人员的自救和他救一体化的目的。
逃生用安全帽和救援用安全帽的安全帽本体3均设置有真空层5，能够有效实现对外部温度进行隔热的效果，而且救援用安全帽的安全帽本体3的后侧下部边缘固定连接有隔热披肩7，能有效保护救援人员的颈部，能有效避免救援人员的颈部直接与外部环境接触。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种集自救和他救的三维一体智能救援系统，其特征在于：包括若干个逃生用安全帽、若干个救援用安全帽和远远程协助终端，逃生用安全帽和救援用安全帽的结构相同，逃生用安全帽和救援用安全帽的外部前侧均设置有可调节角度头灯和微型摄像头，逃生用安全帽和救援用安全帽的内侧均设置有智能控制单元，智能控制单元包括微处理器、电源模块、信息储存模块、5G通信模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块和心率传感器，电源模块分别为可调节角度头灯、微型摄像头、微处理器、信息储存模块、5G通信模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块、视频采集模块和心率传感器提供稳定电源，微型摄像头与视频采集模块信号连接，骨传导通讯设备与声发射模块信号连接，微处理器分别与信息储存模块、骨传导通讯设备、远程信号波模块、声发射模块、定位模块、视频采集模块和心率传感器信号连接，微处理器通过5G通信模块与远远程协助终端信号连接。
2.根据权利要求1所述的集自救和他救的三维一体智能救援系统，其特征在于：逃生用安全帽包括安全帽本体和固定设置在安全帽本体内部的支撑骨架，可调节角度头灯和微型摄像头分别安装在安全帽本体的外部前侧，安全帽本体设置有真空层；救援用安全帽的安全帽本体的后侧下部边缘固定连接有隔热披肩。
3.根据权利要求2所述的集自救和他救的三维一体智能救援系统，其特征在于：救援用安全帽的智能控制单元还包括紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器、位移识别器、语音控制模块、语音采集模块和集群语音模块，电源模块分别为紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器、位移识别器和集群语音模块提供稳定电源，语音控制模块、语音采集模块和集群语音模块与救援用安全帽的骨传导通讯设备信号连接，语音控制模块与紧急求救模块信号连接，微处理器分别与紧急求救模块、警告模块、温度热应场感应模块、瓦斯浓度感应器和位移识别器信号连接。
4.根据权利要求3所述的集自救和他救的三维一体智能救援系统，其特征在于：远程协助终端包括控制系统、专用处理器、WX-350Mhz/5W中继台、定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块，控制系统与专用处理器信号连接，专用处理器分别与WX-350Mhz/5W中继台、定位模块信号接收端和BIM三维模型revite模块信号连接，专用处理器通过5G通信模块分别与逃生用安全帽和救援用安全帽的微处理器信号连接。
5.根据权利要求3或4所述的集自救和他救的三维一体智能救援系统，其特征在于：定位模块由卫星定位模块和UWB室内定位模块组成。
6.根据权利要求5所述的集自救和他救的三维一体智能救援系统，其特征在于：电源模块为可充电防爆电池，可调节角度头灯为防爆头灯，微型摄像头为防爆摄像头。
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