CN112335974A - 一种消防救援可视化指挥系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消防救援可视化指挥系统及方法，该系统包括头盔模块、手环模块、无人机检测模块和姿态检测模块，以及应急救援指挥终端，所述头盔模块和手环模块进行无线通信，所述头盔模块、无人机检测模块和姿态检测模块均与应急救援指挥终端进行无线通信；该方法包括以下步骤：一、消防救援数据的获取；二、获取数据的判断及数据传输。本发明适应于消防救援，能够获取进入救援现场消防员情况的同时获得救援现场相关数据，提高了消防员安全，避免事故扩大化。
Description
技术领域
本发明属于消防救援技术领域，尤其是涉及一种消防救援可视化指挥系统及方法。
背景技术
随着我国经济飞速发展，近年来大量二三线城市开始建立工业园区，工业园区的出现在带动经济、就业的同时也存在很多的安全风险。首先，工业园区地理位置远离城市，距离消防队较远前期只能靠化工园区的微型消防队来控制火情；其次，化工园区厂房间距较小对于存放有易燃易爆物质的工厂其危险性会更大并且化工园区厂房内建筑结构复杂、人数较多一旦火势蔓延较快人员根本无法及时转移。
另外，工业园区一旦发生大规模火灾也会产生大量浓烟，当消防员到达现场后会组织一部分人员在火场外进行灭火另一部分进入火场搜索被困人员。在这个过程中进入火场的救援员会面临很多考验例如大量浓烟、高温等，同时外部指挥人员很难获得进入火场消防员的情况，也很难获得火场内部的基本情况。目前，在保证消防员方面，提出了一些具有特定功能的消防设备，但在实际使用中仍发现相关设备存在不足，例如，当前消防员使用比较广泛的报警器安装在消防战斗服衣袖上，当消防员进入火场后如果在30s以内没有移动报警器将会发出声光报警以提醒指挥人员和附近消防员，这样既不准确又不能及时反映遇险人员位置；其次，大部分救援产品不能了解消防员的情况也无法准确了解到火场具体情况。
因此，现如今缺少一种消防救援可视化指挥系统及方法，适应于园区消防救援，能够获取进入救援现场消防员情况的同时获得救援现场相关数据，提高了消防员安全，避免工业园区事故扩大化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种消防救援可视化指挥系统，其设计合理，适应于园区消防救援，能够获取进入救援现场消防员情况的同时获得救援现场相关数据，提高了消防员安全，避免灾害事故扩大。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：包括头盔模块、手环模块、无人机检测模块和姿态检测模块，以及应急救援指挥终端，所述头盔模块和手环模块进行无线通信，所述头盔模块、无人机检测模块和姿态检测模块均与应急救援指挥终端进行无线通信；
所述应急救援指挥终端包括指挥终端计算机和与指挥终端计算机相接的主无线传输模块和主LoRa无线通信模块，所述指挥终端计算机的输出端接有显示器；
所述姿态检测模块包括外箱体、设置在外箱体内的内箱体，以及四个连接在内箱体的四周外侧面与外箱体的四周内侧面之间的压力检测部件，所述内箱体中填充有甘油；
所述头盔模块中设置有气体传感器、红外双视热成像摄像头和紧急供氧部件；所述手环模块中设置有生命体征监测模块。
上述的一种工业园区消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述头盔模块包括头盔本体、设置在头盔本体前侧的防护面罩和设置头盔本体后侧上的语音报警器，以及设置在头盔本体顶部的双目摄像头，所述气体传感器设置头盔本体后部凸沿上，所述红外双视热成像摄像头位于头盔本体顶部；
所述头盔本体上设置有控制模块，所述控制模块包括设置在头盔本体上的头盔微控制器和与头盔微控制器连接的头盔蓝牙模块、头盔无线传输模块和LoRa无线通信模块，所述头盔微控制器、头盔蓝牙模块、头盔无线传输模块和LoRa无线通信模块均位于头盔本体后部凸沿内；
所述防护面罩内侧面设置有显示屏，所述显示屏与头盔微控制器连接，所述红外双视热成像摄像头通过以太网通信模块与头盔微控制器连接；
所述头盔本体内还设置有骨传导耳机、第一指示灯、第二指示灯和微型麦克风，所述第一指示灯和第二指示灯的输入端与头盔微控制器的输出端连接，所述微型麦克风通过音频编解码器与头盔微控制器连接。
上述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述紧急供氧部件位于头盔本体内，所述紧急供氧部件包括设置在头盔本体上的过氧化钠盒和设置在所述过氧化钠盒靠近头盔本体内侧面的滑板，所述滑板用于关闭或者打开所述过氧化钠盒，所述头盔本体上设置有凸台，所述滑板上设置有与凸台配合的滑槽；
所述过氧化钠盒包括盒底板和围设在盒底板上的盛装网盒和填充在盛装网盒内的过氧化钠，所述盒底板和头盔本体可拆卸连接。
上述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述手环模块包括手环本体、设置在所述手环本体内的手环微控制器、定位模块、手环蓝牙模块和生命体征监测模块；
所述定位模块、手环蓝牙模块和生命体征监测模块均与手环微控制器连接，所述手环蓝牙模块与所述头盔模块无线通信。
上述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述无人机检测模块包括无人机本体和设置在无人机本体底部的旋转机构，以及设置在所述旋转机构上的非接触温度传感器和上红外双视热成像摄像头，所述非接触温度传感器的检测面和上红外双视热成像摄像头的拍摄面朝向无人机本体的底部；
所述无人机本体底部上设置有底座，所述底座内设置有搭载微控制器、温度采集模块和上以太网模块，以及与搭载微控制器相接的搭载无线传输模块，所述非接触温度传感器与温度采集模块连接，所述温度采集模块和上红外双视热成像摄像头均与上以太网模块连接，所述上以太网模块与搭载微控制器连接。
上述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述旋转机构包括设置在底座上的旋转电机和安装在旋转电机的输出轴上的旋转轴，所述非接触温度传感器和上红外双视热成像摄像头均安装在旋转轴上，且非接触温度传感器和上红外双视热成像摄像头关于旋转轴对称布设；所述无人机本体内设置有搭载蓄电池，所述无人机本体顶部设置有多个太阳能电池板，所述太阳能电池板通过太阳能控制器为搭载蓄电池充电。
上述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述外箱体内设置有姿态微控制器以及与姿态微控制器相接的从无线传输模块和从LoRa无线通信模块，所述姿态微控制器的输出端接有蜂鸣器；
四个所述压力检测部件分别为第一压力检测部件、第二压力检测部件、第三压力检测部件和第四压力检测部件，所述外箱体的四周内侧面分别设置有第一T形凹槽、第二T形凹槽、第三T形凹槽和第四T形凹槽；
所述第一压力检测部件包括第一弹簧、与第一弹簧连接且位于第一T形凹槽内的第一T形连接块和设置在第一T形凹槽槽底的第一接近开关，所述第一T形连接块能靠近或者远离第一接近开关；
所述第二压力检测部件包括第二弹簧、与第二弹簧连接且位于第二T形凹槽内的第二T形连接块和设置在第二T形凹槽槽底的第二接近开关，所述第二T形连接块能靠近或者远离第二接近开关；
所述第三压力检测部件包括第三弹簧、与第三弹簧连接且位于第三T形凹槽内的第三T形连接块和设置在第三T形凹槽槽底的第三接近开关，所述第三T形连接块能靠近或者远离第三接近开关；
所述第四压力检测部件包括第四弹簧、与第四弹簧连接且位于第四T形凹槽内的第四T形连接块和设置在第四T形凹槽槽底的第四接近开关，所述第四T形连接块能靠近或者远离第四接近开关；所述第一接近开关、第二接近开关、第三接近开关和第四接近开关的输出端均接姿态微控制器。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好的消防救援可视化指挥方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、消防救援数据的获取：
步骤101、在消防救援过程中，生命体征监测模块中温度传感器对消防员的体温进行检测，并将检测到的体温发送至手环微控制器，心率传感器对消防员的心率进行检测，并将检测到的心率发送至手环微控制器，脉搏传感器对消防员的脉搏进行检测，并将检测到的脉搏发送至手环微控制器；
同时，气体传感器对救援现场中的气体浓度进行检测，并将检测到的氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度发送至头盔微控制器；
红外双视热成像摄像头对救援现场内的红外热图像进行获取，并将获取到的第i个测量时刻的内部红外热图像通过以太网通信模块发送至头盔微控制器；其中，i为正整数；
步骤102、手环微控制器将接收到的消防员的体温、心率和脉搏通过手环蓝牙模块发送出去，头盔微控制器通过头盔蓝牙模块接收手环蓝牙模块发送出去的消防员的体温、心率和脉搏；
头盔微控制器根据第i个测量时刻的内部红外热图像获得第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值，同时，头盔微控制器将第i个测量时刻的内部红外热图像通过头盔无线传输模块或者LoRa无线通信模块发送出去，指挥终端计算机通过主无线传输模块或者主LoRa无线通信模块接收并通过显示器显示；
步骤二、获取数据的判断及数据传输：
头盔微控制器控制显示屏对接收到的体温、心率和脉搏进行显示，同时头盔微控制器将接收到的体温、心率和脉搏分别与体温正常设定值、心率正常设定值和脉搏正常设定值进行比较，当温度传感器检测到的体温不符合体温正常设定值，心率传感器检测到的心率不符合心率正常设定值，脉搏传感器检测到的脉搏不符合心率脉搏设定值时，头盔微控制器控制语音报警器进行语音提醒，头盔微控制器控制第一指示灯亮呈现红色；
头盔微控制器将接收到的氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值分别与氧气浓度危险设定值、一氧化碳浓度危险设定值、硫化氢浓度危险设定值、甲烷浓度危险设定值和内部温度报警设定值进行比较，当检测到的氧气浓度小于氧气浓度危险设定值，当检测到的一氧化碳浓度大于一氧化碳浓度危险设定值，当检测到的硫化氢浓度大于硫化氢浓度危险设定值，当检测到的甲烷浓度大于甲烷浓度危险设定值时，或者第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值大于内部温度报警设定值时，头盔微控制器控制语音报警器进行语音提醒，头盔微控制器控制第二指示灯亮呈现黄色；同时，头盔微控制器通过头盔无线传输模块或者LoRa无线通信模块发送气体浓度超标命令或者温度超标命令至应急救援指挥终端，便于应急救援指挥终端指挥救援；
另外，双目摄像头对救援现场中的图像进行获取，并将获取到的救援现场图像发送至头盔微控制器，头盔微控制器通过头盔无线传输模块或者LoRa无线通信模块将救援现场图像发送出去，应急救援指挥终端中指挥终端计算机通过主无线传输模块或者主LoRa无线通信模块接收救援现场图像，指挥终端计算机通过显示器进行显示，便于应急救援指挥终端指挥救援。
上述的方法，其特征在于：在消防救援过程中，当检测到的氧气浓度小于氧气浓度危险设定值且头盔微控制器控制语音报警器进行语音提醒时，消防员手动操作滑板沿凸台打开，以使过氧化钠盒中的过氧化钠和空气中二氧化碳反应产生氧气，以适应消防员的短暂供氧，提高了生命安全性；
在消防救援过程中，通过无人机检测模块获取救援现场顶部的温度曲线，具体过程如下：
步骤A、操作无人机检测模块沿救援现场顶部进行扫描，在无人机检测模块飞行过程中，上红外双视热成像摄像头对救援现场顶部的红外热图像进行获取，并将获取到的第i个测量时刻的顶部红外热图像通过上以太网通信模块发送至搭载微控制器；搭载微控制器将第i个测量时刻的顶部红外热图像通过搭载无线传输模块发送出去，指挥终端计算机通过主无线传输模块接收并通过显示器显示；
同时，非接触温度传感器对救援现场顶部的温度信号进行检测并发送至温度采集模块，温度采集模块对温度信号进行采集并将采集到的第i个测量时刻的温度值并发送至搭载微控制器；
步骤B、搭载微控制器根据第i个测量时刻的顶部红外热图像，获取第i个测量时刻的顶部红外热图像上的最大温度并记作第i个测量时刻的第一温度值Ti1，搭载微控制器将非接触温度传感器获取的第i个测量时刻的温度值记作第i个测量时刻的第二温度值Ti2，并根据公式
得到第i个测量时刻的温度平均值Ti；
步骤C、根据公式
得到第i个测量时刻的救援现场顶部的温度值Tif；其中，E表示过剩氧气分数，且E的取值为1.05～1.30；
步骤D、无人机检测模块沿救援现场顶部飞行扫描完毕，搭载微控制器获取各个测量时刻的救援现场顶部的温度值，然后以时间为横坐标，以救援现场顶部的温度值为纵坐标，绘制得到顶部温度曲线；
步骤E、搭载微控制器将顶部温度曲线通过搭载无线传输模块发送出去，指挥终端计算机通过主无线传输模块接收并通过显示器显示；
步骤F、按照步骤A至步骤E所述的方法，采用无人机检测模块沿救援现场顶部进行下一次扫描。
上述的方法，其特征在于：在消防救援过程中，定位模块获取的消防员的位置并通过手环蓝牙模块发送出去，头盔微控制器通过头盔蓝牙模块接收手环蓝牙模块发送出去的消防员的位置，同时，头盔微控制器通过头盔无线传输模块或者LoRa无线通信模块发送消防员的位置至应急救援指挥终端，便于应急救援指挥终端指挥救援；
同时，在消防救援过程中，内箱体中的甘油靠自重挤压内箱体的四周内侧面，从而使内箱体的四周外侧面移动，当推动内箱体的第一外侧面移动时，内箱体的第一外侧面挤压第一弹簧，第一弹簧推动第一T形连接块靠近第一接近开关，第一接近开关输出低电平信号至姿态微控制器；
当推动内箱体的第二外侧面移动时，内箱体的第二外侧面挤压第二弹簧，第二弹簧推动第二T形连接块靠近第二接近开关，第二接近开关输出低电平信号至姿态微控制器；
当推动内箱体的第三外侧面移动时，内箱体的第三外侧面挤压第三弹簧，第三弹簧推动第三T形连接块靠近第三接近开关，第三接近开关输出低电平信号至姿态微控制器；
当推动内箱体的第四外侧面移动时，内箱体的第四外侧面挤压第四弹簧，第四弹簧推动第四T形连接块靠近第四接近开关，第四接近开关输出低电平信号至姿态微控制器；
姿态微控制器根据第一接近开关、第二接近开关、第三接近开关、第四接近开关输出低电平信号，说明消防员姿态处于移动或者静止状态；当消防员姿态处于静止状态，姿态微控制器控制蜂鸣器报警，同时，姿态微控制器通过从无线传输模块或者从LoRa无线通信模块发送消防员的位置至应急救援指挥终端，便于应急救援指挥终端指挥救援。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明所采用的头盔模块中设置气体传感器，实现氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度的检测，通过红外双视热成像摄像头对救援现场内的红外热图像进行获取，获取救援现场内部的最大温度值，并当检测到的氧气浓度小于氧气浓度危险设定值，当检测到的一氧化碳浓度大于一氧化碳浓度危险设定值，当检测到的硫化氢浓度大于硫化氢浓度危险设定值，当检测到的甲烷浓度大于甲烷浓度危险设定值时，或者救援现场内部的最大温度值大于内部温度报警设定值时，头盔微控制器控制语音报警器进行语音提醒，或者通过头盔无线传输模块或者LoRa无线通信模块发送气体浓度超标命令或者温度超标命令至应急救援指挥终端，这样通过消防员随身携带的头盔模块实现了消防救援数据的获取，便于应急救援指挥终端实时了解火场的相关数据，从而便于应急救援指挥终端采取替补措施。
2、本发明所采用的头盔模块中设置紧急供氧部件，当消防员呼吸困难时，可手动操作滑板沿凸台打开，以使紧急供氧部件中的过氧化钠和空气中二氧化碳反应产生氧气，以适应消防员的短暂供氧，提高了生命安全性。
3、所采用手环模块中设置生命体征监测模块，通过生命体征监测模块实现消防员的体温、心率和脉搏的检测，并检测到的体温、心率和脉搏发送至头盔模块，同时头盔模块发送至应急救援指挥终端，便于消防员能实时了解自身生命体征问题，能够及时和应急救援指挥终端进行通信，也便于应急救援指挥终端获取消防员的情况。
4、所采用无人机检测模块，是为了通过无人机检测模块沿救援现场顶部飞行进行扫描，通过上红外双视热成像摄像头和非接触温度传感器获取救援现场顶部的温度，并发送至应急救援指挥终端，便于应急救援指挥终端采取替补措施，避免事故扩大。
5、所采用的姿态检测模块，是为了实时检测消防员的姿态，以便于获取消防员姿态处于移动或者静止状态，当消防员姿态处于静止状态，便于应急救援指挥终端及时采取补救措施。
6、所采用的消防救援可视化指挥方法操作简便且使用效果好，首先是消防救援数据的获取，其次是获取数据的判断及数据传输，一方面便于将救援现场相关情况发送至应急救援指挥终端，便于应急救援指挥终端采取替补措施；另一方面，消防员能了解自身的生命体征、气体浓度及救援现场温度，以使消防员自身能及时获取预警提醒，方便消防员及时与应急救援指挥终端通信，提高消防员自身安全性。
综上所述，本发明设计合理，适应于消防救援，能够获取进入救援现场消防员情况的同时获得救援现场相关数据，提高了消防员安全，避免灾害事故扩大。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明消防救援可视化指挥系统的电路原理框图。
图2为本发明消防救援可视化指挥系统头盔模块的结构示意图。
图3为图2除去防护面罩后的仰视图。
图4为本发明消防救援可视化指挥系统头盔模块的电路原理框图。
图5为本发明消防救援可视化指挥系统手环模块的电路原理框图。
图6为本发明消防救援可视化指挥系统无人机检测模块的结构示意图。
图7为本发明消防救援可视化指挥系统无人机检测模块的电路原理框图。
图8为本发明消防救援可视化指挥系统应急救援指挥终端的电路原理框图。
图9为本发明消防救援可视化指挥系统姿态检测模块的结构示意图。
图10为本发明消防救援可视化指挥系统姿态检测模块的电路原理框图。
图11为本发明消防救援可视化指挥方法的流程框图。
附图标记说明:
1—头盔模块； 1-1—头盔本体； 1-2—微型麦克风；
1-2-1—音频编解码器； 1-3—骨传导耳机； 1-4—头盔无线传输模块；
1-5—盒底板； 1-5-1—盛装网盒； 1-5-2—螺钉；
1-6—语音报警器； 1-7—气体传感器； 1-8—双目摄像头；
1-9—防护面罩； 1-9-1—安装轴； 1-9-2—连接片；
1-10—滑板； 1-10-1—滑槽；
1-11-1—第一指示灯； 1-11-2—第二指示灯； 1-12—头盔蓝牙模块；
1-13—头盔微控制器； 1-14—LoRa无线通信模块； 1-15—显示屏；
1-16—红外双视热成像摄像头；1-17—以太网通信模块；
2—手环模块； 2-2—手环微控制器； 2-3—定位模块；
2-4—手环蓝牙模块； 2-5—生命体征监测模块；
2-5-1—温度传感器； 2-5-2—心率传感器； 2-5-3—脉搏传感器；
3—无人机检测模块； 3-1—无人机本体； 3-2—太阳能电池板；
3-3—底座； 3-4—旋转轴；
3-5—非接触温度传感器； 3-6—上红外双视热成像摄像头；
3-7—搭载蓄电池； 3-8—旋转电机；
3-9—上以太网通信模块； 3-10—温度采集模块；
3-11—搭载微控制器； 3-12—搭载无线传输模块；
5—应急救援指挥终端； 5-1—指挥终端计算机；
5-2—显示器； 5-3—主无线传输模块；
5-4—主LoRa无线通信模块； 7—姿态检测模块；
7-1—外箱体； 7-2—内箱体；
7-3—第一接近开关； 7-3-1—第一弹簧；
7-3-2—第一T形连接块； 7-3-3—第一T形凹槽；
7-4—第二接近开关； 7-4-1—第二弹簧；
7-4-2—第二T形连接块； 7-4-3—第二T形凹槽；
7-5—第三接近开关； 7-5-1—第三弹簧；
7-5-2—第三T形连接块； 7-5-3—第三T形凹槽；
7-6—第四接近开关； 7-6-1—第四弹簧；
7-6-2—第四T形连接块； 7-6-3—第四T形凹槽；
7-7—姿态微控制器； 7-8—从无线传输模块；
7-9—从LoRa无线通信模块； 7-10—蜂鸣器。
具体实施方式
如图1、图8至图9所示的一种消防救援可视化指挥系统，包括头盔模块1、手环模块2、无人机检测模块3和姿态检测模块7，以及应急救援指挥终端5，所述头盔模块1和手环模块2进行无线通信，所述头盔模块1、无人机检测模块3和姿态检测模块7均与应急救援指挥终端5进行无线通信；所述应急救援指挥终端5包括指挥终端计算机5-1和与指挥终端计算机5-1相接的主无线传输模块5-3和主LoRa无线通信模块5-4，所述指挥终端计算机5-1的输出端接有显示器5-2；所述姿态检测模块7包括外箱体7-1、设置在外箱体7-1内的内箱体7-2，以及四个连接在内箱体7-2的四周外侧面与外箱体7-1的四周内侧面之间的压力检测部件，所述内箱体7-2中填充有甘油；所述头盔模块1中设置有气体传感器1-7、红外双视热成像摄像头1-16和紧急供氧部件；所述手环模块2中设置有生命体征监测模块2-5。
如图2、图3和图4所示，本实施例中，所述头盔模块1包括头盔本体1-1、设置在头盔本体1-1前侧的防护面罩1-9和设置头盔本体1-1后侧上的语音报警器1-6，以及设置在头盔本体1-1顶部的双目摄像头1-8，所述气体传感器1-7设置头盔本体1-1后部凸沿上，所述红外双视热成像摄像头1-16位于头盔本体1-1顶部；
所述头盔本体1-1上设置有控制模块，所述控制模块包括设置在头盔本体1-1上的头盔微控制器1-13和与头盔微控制器1-13连接的头盔蓝牙模块1-12、头盔无线传输模块1-4和LoRa无线通信模块1-14，所述头盔微控制器1-13、头盔蓝牙模块1-12、头盔无线传输模块1-4和LoRa无线通信模块1-14均位于头盔本体1-1后部凸沿内；
所述防护面罩1-9内侧面设置有显示屏1-15，所述显示屏1-15与头盔微控制器1-13连接，所述红外双视热成像摄像头1-16通过以太网通信模块1-17与头盔微控制器1-13连接；
所述头盔本体1-1内还设置有骨传导耳机1-3、第一指示灯1-11-1、第二指示灯1-11-2和微型麦克风1-2，所述第一指示灯1-11-1和第二指示灯1-11-2的输入端与头盔微控制器1-13的输出端连接，所述微型麦克风1-2通过音频编解码器1-2-1与头盔微控制器1-13连接。
本实施例中，所述紧急供氧部件位于头盔本体1-1内，所述紧急供氧部件包括设置在头盔本体1-1上的过氧化钠盒和设置在所述过氧化钠盒靠近头盔本体1-1内侧面的滑板1-10，所述滑板1-10用于关闭或者打开所述过氧化钠盒，所述头盔本体1-1上设置有凸台，所述滑板1-10上设置有与凸台配合的滑槽1-10-1；
所述过氧化钠盒包括盒底板1-5和围设在盒底板1-5上的盛装网盒1-5-1和填充在盛装网盒1-5-1内的过氧化钠，所述盒底板1-5和头盔本体1-1可拆卸连接。
如图5所示，本实施例中，所述手环模块2包括手环本体、设置在所述手环本体内的手环微控制器2-2、定位模块2-3、手环蓝牙模块2-4和生命体征监测模块2-5；
所述定位模块2-3、手环蓝牙模块2-4和生命体征监测模块2-5均与手环微控制器2-2连接，所述手环蓝牙模块2-4与所述头盔模块1无线通信。
如图6和图7所示，本实施例中，所述无人机检测模块3包括无人机本体3-1和设置在无人机本体3-1底部的旋转机构，以及设置在所述旋转机构上的非接触温度传感器3-5和上红外双视热成像摄像头3-6，所述非接触温度传感器3-5的检测面和上红外双视热成像摄像头3-6的拍摄面朝向无人机本体3-1的底部；
所述无人机本体3-1底部上设置有底座3-3，所述底座3-3内设置有搭载微控制器3-11、温度采集模块3-10和上以太网模块3-9，以及与搭载微控制器3-11相接的搭载无线传输模块3-12，所述非接触温度传感器3-5与温度采集模块3-10连接，所述温度采集模块3-10和上红外双视热成像摄像头3-6均与上以太网模块3-9连接，所述上以太网模块3-9与搭载微控制器3-11连接。
本实施例中，所述旋转机构包括设置在底座3-3上的旋转电机3-8和安装在旋转电机3-8的输出轴上的旋转轴3-4，所述非接触温度传感器3-5和上红外双视热成像摄像头3-6均安装在旋转轴3-4上，且非接触温度传感器3-5和上红外双视热成像摄像头3-6关于旋转轴3-4对称布设；所述无人机本体3-1内设置有搭载蓄电池3-7，所述无人机本体3-1顶部设置有多个太阳能电池板3-2，所述太阳能电池板3-2通过太阳能控制器为搭载蓄电池3-7充电。
如图9和图10所示，本实施例中，所述外箱体7-1内设置有姿态微控制器7-7以及与姿态微控制器7-7相接的从无线传输模块7-8和从LoRa无线通信模块7-9，所述姿态微控制器7-7的输出端接有蜂鸣器7-10；
四个所述压力检测部件分别为第一压力检测部件、第二压力检测部件、第三压力检测部件和第四压力检测部件，所述外箱体7-1的四周内侧面分别设置有第一T形凹槽7-3-3、第二T形凹槽7-4-3、第三T形凹槽7-5-3和第四T形凹槽7-6-3；所述第一压力检测部件包括第一弹簧7-3-1、与第一弹簧7-3-1连接且位于第一T形凹槽7-3-3内的第一T形连接块7-3-2和设置在第一T形凹槽7-3-3槽底的第一接近开关7-3，所述第一T形连接块7-3-2能靠近或者远离第一接近开关7-3；所述第二压力检测部件包括第二弹簧7-4-1、与第二弹簧7-4-1连接且位于第二T形凹槽7-4-3内的第二T形连接块7-4-2和设置在第二T形凹槽7-4-3槽底的第二接近开关7-4，所述第二T形连接块7-4-2能靠近或者远离第二接近开关7-4；所述第三压力检测部件包括第三弹簧7-5-1、与第三弹簧7-5-1连接且位于第三T形凹槽7-5-3内的第三T形连接块7-5-2和设置在第三T形凹槽7-5-3槽底的第三接近开关7-5，所述第三T形连接块7-5-2能靠近或者远离第三接近开关7-5；所述第四压力检测部件包括第四弹簧7-6-1、与第四弹簧7-6-1连接且位于第四T形凹槽7-6-3内的第四T形连接块7-6-2和设置在第四T形凹槽7-6-3槽底的第四接近开关7-6，所述第四T形连接块7-6-2能靠近或者远离第四接近开关7-6；所述第一接近开关7-3、第二接近开关7-4、第三接近开关7-5和第四接近开关7-6的输出端均接姿态微控制器7-7。
本实施例中，所述防护面罩1-9上设置有连接片1-9-2，所述头盔本体1-1上设置有供连接片1-9-2转动安装的安装轴1-9-1。
本实施例中，头盔模块1中设置双目摄像头1-8，双目摄像头1-8对救援现场中的图像进行获取，并通过头盔无线传输模块1-4或者LoRa无线通信模块1-14发送救援现场中的图像至应急救援指挥终端5，便于应急救援指挥终端5指挥救援。
本实施例中，头盔模块1中设置骨传导耳机1-3和微型麦克风1-2组成音频模块，通过骨传导耳机1-3获取消防员头骨传导的声音振动信号不受周围环境的影响，骨传导耳机1-3和微型麦克风1-2获取到的音频信息发送至头盔微控制器1-13，并通过头盔无线传输模块1-4或者LoRa无线通信模块1-14发送音频信息至应急救援指挥终端5，便于应急救援指挥终端5接收音频信息。
本实施例中，头盔微控制器1-13、手环微控制器2-2、搭载微控制器3-11和姿态微控制器7-7均可采用STM32F103ZET6微控制器。
本实施例中，LoRa无线通信模块1-14、从LoRa无线通信模块7-9和主LoRa无线通信模块5-4均可参考ATK-LORA-01或者ATK-LORA-02的LoRa无线通信模块，且其抗干扰性能好，通信稳定、
本实施例中，实际连接时，LoRa无线通信模块1-14通过串口与头盔微控制器1-13连接，从LoRa无线通信模块7-9通过串口与姿态微控制器7-7连接，所述主LoRa无线通信模块5-4通过串口与指挥终端计算机5-1连接。
本实施例中，实际使用时，所述头盔无线传输模块1-4、搭载无线传输模块3-12和从无线传输模块7-8均为4G DTU模块，且进一步优选为USR-G780 V2的4G DTU模块，其具有RS232和RS485接口，分别方便与头盔微控制器1-13、搭载微控制器3-11和姿态微控制器7-7连接。
本实施例中，头盔蓝牙模块1-12和手环蓝牙模块2-4均为BLE低功耗蓝牙模块。进一步为cc2541蓝牙模块。
本实施例中，头盔蓝牙模块1-12的RXD和TXD引脚分别与头盔微控制器1-13的RXD和TXD引脚连接，手环蓝牙模块2-4的RXD和TXD引脚分别与头盔微控制器1-13的RXD和TXD引脚连接。
本实施例中，红外双视热成像摄像头1-16和上红外双视热成像摄像头3-6均可参考FAST-IR系列高速红外热像仪，数据输出接口为RJ-45以太网通讯接口，其具有优异的温度灵敏度。
本实施例中，以太网通信模块1-17和上以太网通信模块3-9均可参考USR-DR301的以太网通信模块，其通过RS232串口与头盔微控制器1-13和搭载微控制器3-11连接。
本实施例中，实际连接时，第一指示灯1-11-1和第二指示灯1-11-2的输入端均与头盔微控制器1-13的IO输出端连接。
本实施例中，所述盛装网盒1-5-1的过滤孔小于所述过氧化钠的粒径。
本实施例中，所述盒底板1-5通过螺钉1-5-2与头盔本体1-1可拆卸连接。
本实施例中，所述头盔本体1-1内设置有供盛装网盒1-5-1安装的容纳腔，所述盛装网盒1-5-1的底部与盒底板1-5可拆卸连接，所述滑板1-10贴合盛装网盒1-5-1。
本实施例中，骨传导耳机1-3可参考X8的骨传导耳机或者H9骨传导蓝牙耳机，其通过蓝牙与头盔蓝牙模块1-2和头盔微控制器1-13进行数据通信。
本实施例中，所述微型麦克风1-2可参考MEMS麦克风。
本实施例中，所述音频编解码器1-2-1可参考LD3320音频编解码器。微型麦克风1-2连接音频编解码器1-2-1的MICP和MICN引脚。
本实施例中，实际连接时，音频编解码器1-2-1与头盔微控制器1-13的IO接口连接，实现并行方式连接。
本实施例中，实际使用时，微型麦克风1-2和音频编解码器1-2-1还可采用亚博智能的LD3320语音识别模块，通过I2C接口与头盔微控制器1-13进行连接。
本实施例中，语音报警器1-6可参考XFS5152CE语音合成模块，所述语音报警器1-6的RXD和TXD引脚分别与头盔微控制器1-13的另一个RXD和另一个TXD引脚连接。
本实施例中，显示屏1-15为LCD1206显示屏。
本实施例中，所述气体传感器1-7包括一氧化碳气体传感器、硫化氢气体传感器、甲烷气体传感器和氧气传感器。
本实施例中，一氧化碳气体传感器可参考MIX8011电化学一氧化碳传感器，具有高灵敏度、高选择性、高精度、线性输出等特点；硫化氢气体传感器可参考MIX8416电化学硫化氢传感器，高灵敏度、高精度、线性输出、独特的防泄漏结构；甲烷气体传感器可参考MQ4电化学甲烷传感器具有高灵敏度、高选择性、高精度、线性输出等特点。氧气传感器可参考MIX8410电化学氧气传感器，高灵敏度、高精度、线性输出、结构设计牢固。
本实施例中，双目摄像头1-8可采用HSK-200W3019的双目摄像头，其数据接口为USB接口。
本实施例中，实际使用时，头盔模块1、手环模块2、无人机检测模块3和姿态检测模块7中各传感器安装时均安装在耐热壳体中，有效地适应火灾救援现场。本实施例中，实际使用时，头盔模块1、手环模块2、无人机检测模块3和姿态检测模块7中各传感器可采用其他能实现检测功能的型号。
本实施例中，双目摄像头1-8通过USB接口与头盔微控制器1-13连接。
本实施例中，第一指示灯1-11-1和第二指示灯1-11-2均为LED指示灯，设置第一指示灯1-11-1，是为了当头盔微控制器1-13接收到的消防员的生命体征不正常时，第一指示灯1-11-1亮呈现红色，从而给消防员自身预警；设置第二指示灯1-11-2，是为了当气体浓度大于气体浓度危险设定值或者内部温度大于内部温度报警设定值时，第二指示灯1-11-2亮呈现黄色，从而给消防员自身预警，提高了消防员自身安全性。
本实施例中，实际使用时，所述头盔本体1-1为耐热头盔本体，所述手环本体为耐热手环本体。
本实施例中，定位模块2-3可采用为DWM1000定位模块。实际使用时，路灯、监控探头上安装UWB基站，采用TOF定位算法，实现消防员的定位。
本实施例中，所述生命体征监测模块2-5包括温度传感器2-5-1、心率传感器2-5-2和脉搏传感器2-5-3，所述温度传感器2-5-1、心率传感器2-5-2和脉搏传感器2-5-3均与手环微控制器2-2连接。
本实施例中，实际使用时，温度传感器2-5-1为MLX90614温度传感器，心率传感器2-5-2为SON1303心率传感器，脉搏传感器2-5-3可参考HK1606型反射式红外脉搏传感器。
本实施例中，无人机本体3-1采用铝合金制成。
本实施例中，旋转电机3-8为ZGB37RG的12V直流电机，实现360度旋转，从而使非接触温度传感器3-5和上红外双视热成像摄像头3-6实现大范围的检测。
本实施例中，实际使用时，所述非接触温度传感器3-5可参考世敖100、120或者140在线式红外测温仪/温度传感器，其测量范围大，测量稳定，响应快，准确度高。且其非接触检测，且安装便捷。
本实施例中，实际使用时，所述温度采集模块3-10可参考ITCP-6505热电偶测量模块，其设置RJ-45以太网通讯接口，输入类型为热电偶或者电压信号。
本实施例中，所述搭载蓄电池3-7连接电量检测模块，所述电量检测模块为BQ2650X电量检测模块。
本实施例中，当搭载蓄电池3-7的电量低于设定值时，太阳能电池板3-2通过太阳能控制器为搭载蓄电池3-7充电。
本实施例中，太阳能控制器可参考KW1210、KW1215、KW1220或者、KW1230的太阳能控制器12V。
本实施例中，搭载蓄电池3-7为12V蓄电池。
本实施例中，所述第一接近开关7-3、第二接近开关7-4、第三接近开关7-5和第四接近开关7-6均可参考BX6-H2接近开关，实际连接时，第一接近开关7-3、第二接近开关7-4、第三接近开关7-5和第四接近开关7-6均接姿态微控制器7-7的IO接口。
本实施例中，需要说明的是，实际使用时，外箱体7-1也为耐热外箱体。
如图11所示的一种消防救援可视化指挥方法，包括以下步骤：
步骤一、消防救援数据的获取：
步骤101、在消防救援过程中，生命体征监测模块2-5中温度传感器2-5-1对消防员的体温进行检测，并将检测到的体温发送至手环微控制器2-2，心率传感器2-5-2对消防员的心率进行检测，并将检测到的心率发送至手环微控制器2-2，脉搏传感器2-5-3对消防员的脉搏进行检测，并将检测到的脉搏发送至手环微控制器2-2；
同时，气体传感器1-7对救援现场中的气体浓度进行检测，并将检测到的氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度发送至头盔微控制器1-13；
红外双视热成像摄像头1-16对救援现场内的红外热图像进行获取，并将获取到的第i个测量时刻的内部红外热图像通过以太网通信模块1-17发送至头盔微控制器1-13；其中，i为正整数；
步骤102、手环微控制器2-2将接收到的消防员的体温、心率和脉搏通过手环蓝牙模块2-4发送出去，头盔微控制器1-13通过头盔蓝牙模块1-12接收手环蓝牙模块2-4发送出去的消防员的体温、心率和脉搏；
头盔微控制器1-13根据第i个测量时刻的内部红外热图像获得第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值，同时，头盔微控制器1-13将第i个测量时刻的内部红外热图像通过头盔无线传输模块1-4或者LoRa无线通信模块1-14发送出去，指挥终端计算机5-1通过主无线传输模块5-3或者主LoRa无线通信模块5-4接收并通过显示器5-2显示；
步骤二、获取数据的判断及数据传输：
头盔微控制器1-13控制显示屏1-15对接收到的体温、心率和脉搏进行显示，同时头盔微控制器1-13将接收到的体温、心率和脉搏分别与体温正常设定值、心率正常设定值和脉搏正常设定值进行比较，当温度传感器2-5-1检测到的体温不符合体温正常设定值，心率传感器2-5-2检测到的心率不符合心率正常设定值，脉搏传感器2-5-3检测到的脉搏不符合心率脉搏设定值时，头盔微控制器1-13控制语音报警器1-6进行语音提醒，头盔微控制器1-13控制第一指示灯1-11-1亮呈现红色；
头盔微控制器1-13将接收到的氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值分别与氧气浓度危险设定值、一氧化碳浓度危险设定值、硫化氢浓度危险设定值、甲烷浓度危险设定值和内部温度报警设定值进行比较，当检测到的氧气浓度小于氧气浓度危险设定值，当检测到的一氧化碳浓度大于一氧化碳浓度危险设定值，当检测到的硫化氢浓度大于硫化氢浓度危险设定值，当检测到的甲烷浓度大于甲烷浓度危险设定值时，或者第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值大于内部温度报警设定值时，头盔微控制器1-13控制语音报警器1-6进行语音提醒，头盔微控制器1-13控制第二指示灯1-11-2亮呈现黄色；同时，头盔微控制器1-13通过头盔无线传输模块1-4或者LoRa无线通信模块1-14发送气体浓度超标命令或者温度超标命令至应急救援指挥终端5，便于应急救援指挥终端5指挥救援；
另外，双目摄像头1-8对救援现场中的图像进行获取，并将获取到的救援现场图像发送至头盔微控制器1-13，头盔微控制器1-13通过头盔无线传输模块1-4或者LoRa无线通信模块1-14将救援现场图像发送出去，应急救援指挥终端5中指挥终端计算机5-1通过主无线传输模块5-3或者主LoRa无线通信模块5-4接收救援现场图像，指挥终端计算机5-1通过显示器5-2进行显示，便于应急救援指挥终端5指挥救援。
本实施例中，在消防救援过程中，当检测到的氧气浓度小于氧气浓度危险设定值且头盔微控制器1-13控制语音报警器1-6进行语音提醒时，消防员手动操作滑板1-10沿凸台打开，以使过氧化钠盒中的过氧化钠和空气中二氧化碳反应产生氧气，以适应消防员的短暂供氧，提高了生命安全性；
在消防救援过程中，通过无人机检测模块3获取救援现场顶部的温度曲线，具体过程如下：
步骤A、操作无人机检测模块3沿救援现场顶部进行扫描，在无人机检测模块3飞行过程中，上红外双视热成像摄像头3-6对救援现场顶部的红外热图像进行获取，并将获取到的第i个测量时刻的顶部红外热图像通过上以太网通信模块3-9发送至搭载微控制器3-11；搭载微控制器3-11将第i个测量时刻的顶部红外热图像通过搭载无线传输模块3-12发送出去，指挥终端计算机5-1通过主无线传输模块5-3接收并通过显示器5-2显示；
同时，非接触温度传感器3-5对救援现场顶部的温度信号进行检测并发送至温度采集模块3-10，温度采集模块3-10对温度信号进行采集并将采集到的第i个测量时刻的温度值并发送至搭载微控制器3-11；
步骤B、搭载微控制器3-11根据第i个测量时刻的顶部红外热图像，获取第i个测量时刻的顶部红外热图像上的最大温度并记作第i个测量时刻的第一温度值Ti1，搭载微控制器3-11将非接触温度传感器3-5获取的第i个测量时刻的温度值记作第i个测量时刻的第二温度值Ti2，并根据公式
得到第i个测量时刻的温度平均值Ti；
步骤C、根据公式
得到第i个测量时刻的救援现场顶部的温度值Tif；其中，E表示过剩氧气分数，且E的取值为1.05～1.30；
步骤D、无人机检测模块3沿救援现场顶部飞行扫描完毕，搭载微控制器3-11获取各个测量时刻的救援现场顶部的温度值，然后以时间为横坐标，以救援现场顶部的温度值为纵坐标，绘制得到顶部温度曲线；
步骤E、搭载微控制器3-11将顶部温度曲线通过搭载无线传输模块3-12发送出去，指挥终端计算机5-1通过主无线传输模块5-3接收并通过显示器5-2显示；
步骤F、按照步骤A至步骤E所述的方法，采用无人机检测模块3沿救援现场顶部进行下一次扫描。
本实施例中，在消防救援过程中，定位模块2-3获取的消防员的位置并通过手环蓝牙模块2-4发送出去，头盔微控制器1-13通过头盔蓝牙模块1-12接收手环蓝牙模块2-4发送出去的消防员的位置，同时，头盔微控制器1-13通过头盔无线传输模块1-4或者LoRa无线通信模块1-14发送消防员的位置至应急救援指挥终端5，便于应急救援指挥终端5指挥救援；同时，在消防救援过程中，内箱体7-2中的甘油靠自重挤压内箱体7-2的四周内侧面，从而使内箱体7-2的四周外侧面移动，当推动内箱体7-2的第一外侧面移动时，内箱体7-2的第一外侧面挤压第一弹簧7-3-1，第一弹簧7-3-1推动第一T形连接块7-3-2靠近第一接近开关7-3，第一接近开关7-3输出低电平信号至姿态微控制器7-7；当推动内箱体7-2的第二外侧面移动时，内箱体7-2的第二外侧面挤压第二弹簧7-4-1，第二弹簧7-4-1推动第二T形连接块7-4-2靠近第二接近开关7-4，第二接近开关7-4输出低电平信号至姿态微控制器7-7；当推动内箱体7-2的第三外侧面移动时，内箱体7-2的第三外侧面挤压第三弹簧7-5-1，第三弹簧7-5-1推动第三T形连接块7-5-2靠近第三接近开关7-5，第三接近开关7-5输出低电平信号至姿态微控制器7-7；当推动内箱体7-2的第四外侧面移动时，内箱体7-2的第四外侧面挤压第四弹簧7-6-1，第四弹簧7-6-1推动第四T形连接块7-6-2靠近第四接近开关7-6，第四接近开关7-6输出低电平信号至姿态微控制器7-7；姿态微控制器7-7根据第一接近开关7-3、第二接近开关7-4、第三接近开关7-5、第四接近开关7-6输出低电平信号，说明消防员姿态处于移动或者静止状态；当消防员姿态处于静止状态，姿态微控制器7-7控制蜂鸣器7-10报警，同时，姿态微控制器7-7通过从无线传输模块7-8或者从LoRa无线通信模块7-9发送消防员的位置至应急救援指挥终端5，便于应急救援指挥终端5指挥救援。
本实施例中，需要说明的是，第i个测量时刻和第i+1个测量时刻之间的取值为0.5s～2s。
本实施例中，所述氧气浓度危险设定值为0.181kg/m3，一氧化碳浓度危险设定值为60mg/m3，所述硫化氢浓度危险设定值为15mg/m3，所述甲烷浓度危险设定值为31.4g/m3，内部温度报警设定值为400℃。
综上所述，本发明首先是消防救援数据的获取，其次是获取数据的判断及数据传输，一方面便于将救援现场相关情况发送至应急救援指挥终端，便于应急救援指挥终端采取替补措施；另一方面，消防员能了解自身的生命体征、气体浓度及救援现场温度，以使消防员自身能及时获取预警提醒，方便消防员及时与应急救援指挥终端通信，提高消防员自身安全性，其设计合理，适应于消防救援，能够获取进入救援现场消防员情况的同时获得救援现场相关数据，提高了消防员安全，避免事故扩大化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：包括头盔模块(1)、手环模块(2)、无人机检测模块(3)和姿态检测模块(7)，以及应急救援指挥终端(5)，所述头盔模块(1)和手环模块(2)进行无线通信，所述头盔模块(1)、无人机检测模块(3)和姿态检测模块(7)均与应急救援指挥终端(5)进行无线通信；
所述应急救援指挥终端(5)包括指挥终端计算机(5-1)和与指挥终端计算机(5-1)相接的主无线传输模块(5-3)和主LoRa无线通信模块(5-4)，所述指挥终端计算机(5-1)的输出端接有显示器(5-2)；
所述姿态检测模块(7)包括外箱体(7-1)、设置在外箱体(7-1)内的内箱体(7-2)，以及四个连接在内箱体(7-2)的四周外侧面与外箱体(7-1)的四周内侧面之间的压力检测部件，所述内箱体(7-2)中填充有甘油；
所述头盔模块(1)中设置有气体传感器(1-7)、红外双视热成像摄像头(1-16)和紧急供氧部件；所述手环模块(2)中设置有生命体征监测模块(2-5)。
2.按照权利要求1所述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述头盔模块(1)包括头盔本体(1-1)、设置在头盔本体(1-1)前侧的防护面罩(1-9)和设置头盔本体(1-1)后侧上的语音报警器(1-6)，以及设置在头盔本体(1-1)顶部的双目摄像头(1-8)，所述气体传感器(1-7)设置头盔本体(1-1)后部凸沿上，所述红外双视热成像摄像头(1-16)位于头盔本体(1-1)顶部；
所述头盔本体(1-1)上设置有控制模块，所述控制模块包括设置在头盔本体(1-1)上的头盔微控制器(1-13)和与头盔微控制器(1-13)连接的头盔蓝牙模块(1-12)、头盔无线传输模块(1-4)和LoRa无线通信模块(1-14)，所述头盔微控制器(1-13)、头盔蓝牙模块(1-12)、头盔无线传输模块(1-4)和LoRa无线通信模块(1-14)均位于头盔本体(1-1)后部凸沿内；
所述防护面罩(1-9)内侧面设置有显示屏(1-15)，所述显示屏(1-15)与头盔微控制器(1-13)连接，所述红外双视热成像摄像头(1-16)通过以太网通信模块(1-17)与头盔微控制器(1-13)连接；
所述头盔本体(1-1)内还设置有骨传导耳机(1-3)、第一指示灯(1-11-1)、第二指示灯(1-11-2)和微型麦克风(1-2)，所述第一指示灯(1-11-1)和第二指示灯(1-11-2)的输入端与头盔微控制器(1-13)的输出端连接，所述微型麦克风(1-2)通过音频编解码器(1-2-1)与头盔微控制器(1-13)连接。
3.按照权利要求2所述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述紧急供氧部件位于头盔本体(1-1)内，所述紧急供氧部件包括设置在头盔本体(1-1)上的过氧化钠盒和设置在所述过氧化钠盒靠近头盔本体(1-1)内侧面的滑板(1-10)，所述滑板(1-10)用于关闭或者打开所述过氧化钠盒，所述头盔本体(1-1)上设置有凸台，所述滑板(1-10)上设置有与所述凸台相配合的滑槽(1-10-1)；
所述过氧化钠盒包括盒底板(1-5)和围设在盒底板(1-5)上的盛装网盒(1-5-1)和填充在盛装网盒(1-5-1)内的过氧化钠，所述盒底板(1-5)和头盔本体(1-1)可拆卸连接。
4.按照权利要求1所述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述手环模块(2)包括手环本体、设置在所述手环本体内的手环微控制器(2-2)、定位模块(2-3)、手环蓝牙模块(2-4)和生命体征监测模块(2-5)；
所述定位模块(2-3)、手环蓝牙模块(2-4)和生命体征监测模块(2-5)均与手环微控制器(2-2)连接，所述手环蓝牙模块(2-4)与所述头盔模块(1)无线通信。
5.按照权利要求1所述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述无人机检测模块(3)包括无人机本体(3-1)和设置在无人机本体(3-1)底部的旋转机构，以及设置在所述旋转机构上的非接触温度传感器(3-5)和上红外双视热成像摄像头(3-6)，所述非接触温度传感器(3-5)的检测面和上红外双视热成像摄像头(3-6)的拍摄面朝向无人机本体(3-1)的底部；
所述无人机本体(3-1)底部上设置有底座(3-3)，所述底座(3-3)内设置有搭载微控制器(3-11)、温度采集模块(3-10)和上以太网模块(3-9)，以及与搭载微控制器(3-11)相接的搭载无线传输模块(3-12)，所述非接触温度传感器(3-5)与温度采集模块(3-10)连接，所述温度采集模块(3-10)和上红外双视热成像摄像头(3-6)均与上以太网模块(3-9)连接，所述上以太网模块(3-9)与搭载微控制器(3-11)连接。
6.按照权利要求5所述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述旋转机构包括设置在底座(3-3)上的旋转电机(3-8)和安装在旋转电机(3-8)的输出轴上的旋转轴(3-4)，所述非接触温度传感器(3-5)和上红外双视热成像摄像头(3-6)均安装在旋转轴(3-4)上，且非接触温度传感器(3-5)和上红外双视热成像摄像头(3-6)关于旋转轴(3-4)对称布设；所述无人机本体(3-1)内设置有搭载蓄电池(3-7)，所述无人机本体(3-1)顶部设置有多个太阳能电池板(3-2)，所述太阳能电池板(3-2)通过太阳能控制器为搭载蓄电池(3-7)供电。
7.按照权利要求1所述的一种消防救援可视化指挥系统，其特征在于：所述外箱体(7-1)内设置有姿态微控制器(7-7)以及与姿态微控制器(7-7)相接的从无线传输模块(7-8)和从LoRa无线通信模块(7-9)，所述姿态微控制器(7-7)的输出端接有蜂鸣器(7-10)；
四个所述压力检测部件分别为第一压力检测部件、第二压力检测部件、第三压力检测部件和第四压力检测部件，所述外箱体(7-1)的四周内侧面分别设置有第一T形凹槽(7-3-3)、第二T形凹槽(7-4-3)、第三T形凹槽(7-5-3)和第四T形凹槽(7-6-3)；
所述第一压力检测部件包括第一弹簧(7-3-1)、与第一弹簧(7-3-1)连接且位于第一T形凹槽(7-3-3)内的第一T形连接块(7-3-2)和设置在第一T形凹槽(7-3-3)槽底的第一接近开关(7-3)，所述第一T形连接块(7-3-2)能靠近或者远离第一接近开关(7-3)；
所述第二压力检测部件包括第二弹簧(7-4-1)、与第二弹簧(7-4-1)连接且位于第二T形凹槽(7-4-3)内的第二T形连接块(7-4-2)和设置在第二T形凹槽(7-4-3)槽底的第二接近开关(7-4)，所述第二T形连接块(7-4-2)能靠近或者远离第二接近开关(7-4)；
所述第三压力检测部件包括第三弹簧(7-5-1)、与第三弹簧(7-5-1)连接且位于第三T形凹槽(7-5-3)内的第三T形连接块(7-5-2)和设置在第三T形凹槽(7-5-3)槽底的第三接近开关(7-5)，所述第三T形连接块(7-5-2)能靠近或者远离第三接近开关(7-5)；
所述第四压力检测部件包括第四弹簧(7-6-1)、与第四弹簧(7-6-1)连接且位于第四T形凹槽(7-6-3)内的第四T形连接块(7-6-2)和设置在第四T形凹槽(7-6-3)槽底的第四接近开关(7-6)，所述第四T形连接块(7-6-2)能靠近或者远离第四接近开关(7-6)；所述第一接近开关(7-3)、第二接近开关(7-4)、第三接近开关(7-5)和第四接近开关(7-6)的输出端均接姿态微控制器(7-7)。
8.一种消防救援可视化指挥方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、消防救援数据的获取：
步骤101、在消防救援过程中，生命体征监测模块(2-5)中温度传感器(2-5-1)对消防员的体温进行检测，并将检测到的体温发送至手环微控制器(2-2)，心率传感器(2-5-2)对消防员的心率进行检测，并将检测到的心率发送至手环微控制器(2-2)，脉搏传感器(2-5-3)对消防员的脉搏进行检测，并将检测到的脉搏发送至手环微控制器(2-2)；
同时，气体传感器(1-7)对救援现场中的气体浓度进行检测，并将检测到的氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度发送至头盔微控制器(1-13)；
红外双视热成像摄像头(1-16)对救援现场内的红外热图像进行获取，并将获取到的第i个测量时刻的内部红外热图像通过以太网通信模块(1-17)发送至头盔微控制器(1-13)；其中，i为正整数；
步骤102、手环微控制器(2-2)将接收到的消防员的体温、心率和脉搏通过手环蓝牙模块(2-4)发送出去，头盔微控制器(1-13)通过头盔蓝牙模块(1-12)接收手环蓝牙模块(2-4)发送出去的消防员的体温、心率和脉搏；
头盔微控制器(1-13)根据第i个测量时刻的内部红外热图像获得第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值，同时，头盔微控制器(1-13)将第i个测量时刻的内部红外热图像通过头盔无线传输模块(1-4)或者LoRa无线通信模块(1-14)发送出去，指挥终端计算机(5-1)通过主无线传输模块(5-3)或者主LoRa无线通信模块(5-4)接收并通过显示器(5-2)显示；
步骤二、获取数据的判断及数据传输：
头盔微控制器(1-13)控制显示屏(1-15)对接收到的体温、心率和脉搏进行显示，同时头盔微控制器(1-13)将接收到的体温、心率和脉搏分别与体温正常设定值、心率正常设定值和脉搏正常设定值进行比较，当温度传感器(2-5-1)检测到的体温不符合体温正常设定值，心率传感器(2-5-2)检测到的心率不符合心率正常设定值，脉搏传感器(2-5-3)检测到的脉搏不符合心率脉搏设定值时，头盔微控制器(1-13)控制语音报警器(1-6)进行语音提醒，头盔微控制器(1-13)控制第一指示灯(1-11-1)亮呈现红色；
头盔微控制器(1-13)将接收到的氧气浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值分别与氧气浓度危险设定值、一氧化碳浓度危险设定值、硫化氢浓度危险设定值、甲烷浓度危险设定值和内部温度报警设定值进行比较，当检测到的氧气浓度小于氧气浓度危险设定值，当检测到的一氧化碳浓度大于一氧化碳浓度危险设定值，当检测到的硫化氢浓度大于硫化氢浓度危险设定值，当检测到的甲烷浓度大于甲烷浓度危险设定值时，或者第i个测量时刻的救援现场内部的最大温度值大于内部温度报警设定值时，头盔微控制器(1-13)控制语音报警器(1-6)进行语音提醒，头盔微控制器(1-13)控制第二指示灯(1-11-2)亮呈现黄色；同时，头盔微控制器(1-13)通过头盔无线传输模块(1-4)或者LoRa无线通信模块(1-14)发送气体浓度超标命令或者温度超标命令至应急救援指挥终端(5)，便于应急救援指挥终端(5)指挥救援；
另外，双目摄像头(1-8)对救援现场中的图像进行获取，并将获取到的救援现场图像发送至头盔微控制器(1-13)，头盔微控制器(1-13)通过头盔无线传输模块(1-4)或者LoRa无线通信模块(1-14)将救援现场图像发送出去，应急救援指挥终端(5)中指挥终端计算机(5-1)通过主无线传输模块(5-3)或者主LoRa无线通信模块(5-4)接收救援现场图像，指挥终端计算机(5-1)通过显示器(5-2)进行显示，便于应急救援指挥终端(5)指挥救援。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：在消防救援过程中，当检测到的氧气浓度小于氧气浓度危险设定值且头盔微控制器(1-13)控制语音报警器(1-6)进行语音提醒时，消防员手动操作滑板(1-10)沿凸台打开，以使过氧化钠盒中的过氧化钠和空气中二氧化碳反应产生氧气，以适应消防员的短暂供氧，提高了生命安全性；
在消防救援过程中，通过无人机检测模块(3)获取救援现场顶部的温度曲线，具体过程如下：
步骤A、操作无人机检测模块(3)沿救援现场顶部进行扫描，在无人机检测模块(3)飞行过程中，上红外双视热成像摄像头(3-6)对救援现场顶部的红外热图像进行获取，并将获取到的第i个测量时刻的顶部红外热图像通过上以太网通信模块(3-9)发送至搭载微控制器(3-11)；搭载微控制器(3-11)将第i个测量时刻的顶部红外热图像通过搭载无线传输模块(3-12)发送出去，指挥终端计算机(5-1)通过主无线传输模块(5-3)接收并通过显示器(5-2)显示；
同时，非接触温度传感器(3-5)对救援现场顶部的温度信号进行检测并发送至温度采集模块(3-10)，温度采集模块(3-10)对温度信号进行采集并将采集到的第i个测量时刻的温度值并发送至搭载微控制器(3-11)；
步骤B、搭载微控制器(3-11)根据第i个测量时刻的顶部红外热图像，获取第i个测量时刻的顶部红外热图像上的最大温度并记作第i个测量时刻的第一温度值Ti1，搭载微控制器(3-11)将非接触温度传感器(3-5)获取的第i个测量时刻的温度值记作第i个测量时刻的第二温度值Ti2，并根据公式
得到第i个测量时刻的温度平均值Ti；
步骤C、根据公式
得到第i个测量时刻的救援现场顶部的温度值Tif；其中，E表示过剩氧气分数，且E的取值为1.05～1.30；
步骤D、无人机检测模块(3)沿救援现场顶部飞行扫描完毕，搭载微控制器(3-11)获取各个测量时刻的救援现场顶部的温度值，然后以时间为横坐标，以救援现场顶部的温度值为纵坐标，绘制得到顶部温度曲线；
步骤E、搭载微控制器(3-11)将顶部温度曲线通过搭载无线传输模块(3-12)发送出去，指挥终端计算机(5-1)通过主无线传输模块(5-3)接收并通过显示器(5-2)显示；
步骤F、按照步骤A至步骤E所述的方法，采用无人机检测模块(3)沿救援现场顶部进行下一次扫描。
10.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：在消防救援过程中，定位模块(2-3)获取的消防员的位置并通过手环蓝牙模块(2-4)发送出去，头盔微控制器(1-13)通过头盔蓝牙模块(1-12)接收手环蓝牙模块(2-4)发送出去的消防员的位置，同时，头盔微控制器(1-13)通过头盔无线传输模块(1-4)或者LoRa无线通信模块(1-14)发送消防员的位置至应急救援指挥终端(5)，便于应急救援指挥终端(5)指挥救援；
同时，在消防救援过程中，内箱体(7-2)中的甘油靠自重挤压内箱体(7-2)的四周内侧面，从而使内箱体(7-2)的四周外侧面移动，当推动内箱体(7-2)的第一外侧面移动时，内箱体(7-2)的第一外侧面挤压第一弹簧(7-3-1)，第一弹簧(7-3-1)推动第一T形连接块(7-3-2)靠近第一接近开关(7-3)，第一接近开关(7-3)输出低电平信号至姿态微控制器(7-7)；
当推动内箱体(7-2)的第二外侧面移动时，内箱体(7-2)的第二外侧面挤压第二弹簧(7-4-1)，第二弹簧(7-4-1)推动第二T形连接块(7-4-2)靠近第二接近开关(7-4)，第二接近开关(7-4)输出低电平信号至姿态微控制器(7-7)；
当推动内箱体(7-2)的第三外侧面移动时，内箱体(7-2)的第三外侧面挤压第三弹簧(7-5-1)，第三弹簧(7-5-1)推动第三T形连接块(7-5-2)靠近第三接近开关(7-5)，第三接近开关(7-5)输出低电平信号至姿态微控制器(7-7)；
当推动内箱体(7-2)的第四外侧面移动时，内箱体(7-2)的第四外侧面挤压第四弹簧(7-6-1)，第四弹簧(7-6-1)推动第四T形连接块(7-6-2)靠近第四接近开关(7-6)，第四接近开关(7-6)输出低电平信号至姿态微控制器(7-7)；
姿态微控制器(7-7)根据第一接近开关(7-3)、第二接近开关(7-4)、第三接近开关(7-5)、第四接近开关(7-6)输出低电平信号，说明消防员姿态处于移动或者静止状态；当消防员姿态处于静止状态，姿态微控制器(7-7)控制蜂鸣器(7-10)报警，同时，姿态微控制器(7-7)通过从无线传输模块(7-8)或者从LoRa无线通信模块(7-9)发送消防员的位置至应急救援指挥终端(5)，便于应急救援指挥终端(5)指挥救援。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210209 |