CN112866922A - 一种基于雷达技术的楼宇消防救援系统及消防救援方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于雷达技术的楼宇消防救援系统，包括指挥中心、雷达基站、消防呼救器和消防移动终端，消防移动终端由救援人员携带，消防移动终端包括能够开关的内置雷达系统、第一雷达定位标签和第一通信模块，消防呼救器位于楼宇内，消防呼救器包括第二雷达定位标签和第二通信模块，第二雷达定位标签能够被雷达基站和消防移动终端的内置雷达系统识别；雷达基站分别与消防呼救器和消防移动终端无线通信，并识别第一雷达定位标签和第二雷达定位标签，指挥中心与雷达基站通信连接。本发明能够实现对被困人员和救援人员位置信息定位跟踪，能大大提高楼宇消防救援工作的效率和成果，对于消防中的生命财产安全保障具有重要的意义。

Description

一种基于雷达技术的楼宇消防救援系统及消防救援方法
技术领域
本发明涉及楼宇消防救援安全领域，具体为一种基于雷达技术的楼宇消防救援系统及消防救援方法。
背景技术
消防安全与救援关系到各行各业，与每个人的生活和工作都息息相关。消防关乎到生命财产安全，在加强公民消防安全教育、提高消防安全意识的基础上，消防救援也是必不可少的重要环节。如何最大限度的减少伤亡和经济损失，这对新的高效的救援方案提出了需求。
随着城市化进程的不断推进，人们的生活工作区域更趋向于集中化，城市中的楼宇越来越多，越来越高。这些高楼大厦一旦发生火灾，会形成烟囱效应，高楼结构复杂加上火灾时能见度差，对逃生和救援工作带来很大的挑战。如何找到被困人员的准确定位，以及实时定位跟踪施救人员的位置状态信息，对于保护被困人员和施救人员的人身安全至关重要，也是消防救援工作面临的巨大难题。借助科技发展，将高科技技术应用于消防救援将会带来不一样的成果。
发明内容
本发明的目的在于针对现在楼宇消防救援工作面临的挑战和难题，提出了一种设计合理且行之有效的基于雷达技术的楼宇消防救援系统及消防救援方法，可有效获取被困人员和救援人员的精确定位和状态信息，保障生命财产安全。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于雷达技术的楼宇消防救援系统，包括指挥中心、雷达基站、消防呼救器和消防移动终端，消防移动终端由救援人员携带，消防移动终端包括能够开关的内置雷达系统、第一雷达定位标签和第一通信模块，消防呼救器位于楼宇内，消防呼救器包括第二雷达定位标签和第二通信模块，第二雷达定位标签能够被雷达基站和消防移动终端的内置雷达系统识别；雷达基站分别与消防呼救器和消防移动终端无线通信，并识别第一雷达定位标签和第二雷达定位标签，指挥中心与雷达基站通信连接。
优选的，第二通信模块用于图像收集和语音通信。
优选的，第一雷达定位标签和第二雷达定位标签带有调制功能，采用FMCW雷达与RFID技术的结合。
优选的，雷达基站与消防呼救器之间、雷达基站与消防移动终端之间、消防移动终端和消防呼救器之间均通过自组网通信。
一种消防救援方法，包括以下步骤：步骤(1)，雷达基站配备在消防车中，根据多个雷达基站到楼宇的不同方向角度的距离测量结果，建立雷达坐标体系，雷达基站与指挥中心建立通信连接；步骤(2)，救援人员携带的消防移动终端与雷达基站建立通信连接，雷达通过测量消防移动终端的位置，实时追踪救援人员位置信息，同时与指挥中心激活无线通信连接；步骤(3)，当待救援人员激活消防呼救器后，雷达基站接收来自楼宇内的消防呼救器信号，计算出消防呼救器所在楼宇中的位置；步骤(4)，通过指挥中心与消防移动终端的通信系统将位置信息传送到救援人员；步骤(5)，消防移动终端根据内置的雷达实现对消防呼救器定位，实现搜救。
优选的，楼宇内消防呼救器和消防移动终端内分别集成有带有调制功能的雷达定位标签，利用低频率FMCW雷达和RFID技术结合实现穿透楼宇测距，实现无线电多径传播情况下的最短径识别测距。
本发明的有益效果：本发明的楼宇消防救援系统能够实现对被困人员和救援人员位置信息定位跟踪，能大大提高楼宇消防救援工作的效率和成果，对于消防中的生命财产安全保障具有重要的意义。
进一步地，利用低频率FMCW雷达和RFID技术结合实现穿透楼宇测距，解决无线电多径传播情况下的最短径识别测距的问题。
附图说明
图1为本发明的基于雷达技术的楼宇消防救援系统的结构示意图；
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种基于雷达技术的楼宇消防救援系统，包括指挥中心、雷达基站、消防呼救器和消防移动终端，消防移动终端由救援人员携带，消防移动终端包括能够开关的内置雷达系统、第一雷达定位标签和第一通信模块，消防呼救器位于楼宇内，消防呼救器包括第二雷达定位标签和第二通信模块，第二雷达定位标签能够被雷达基站和消防移动终端的内置雷达系统识别；雷达基站分别与消防呼救器和消防移动终端无线通信，并识别第一雷达定位标签和第二雷达定位标签，指挥中心与雷达基站通信连接。
其中，指挥中心通过雷达基站来收集楼宇内呼救器和消防移动终端的位置状态信息，雷达基站与楼宇内的消防呼救器和消防移动终端分别无线通信，利用雷达和标签识别技术，分别测量它们的距离信息，通过多雷达的距离测量结果确定位置信息。消防呼救器内置通信模块和雷达定位标签，被困人员将其使能后通过通信模块完成图像收集和语音通信。而配置的雷达定位标签，能够被雷达基站或消防员配置的内置雷达系统测量到距离，实现准确定位，便于救援人员及时高效展开搜救。消防移动终端是由救援人员携带，内置有通信模块、雷达定位标签，可实现与雷达基站的无线通信连接。标签使能后，能够被外部雷达基站实现准确测量，确保救援人员的生命安全，同时通过内置的小功率雷达，可实现对呼救器的位置定位。
本发明的工作原理：
通过FMCW雷达与RFID技术的结合，将带有调制功能的雷达定位标签集成到楼宇内消防呼救器和消防移动终端内，不仅能实现对目标的距离位置测量，还能通过调制的用户身份 (ID)信息来识别目标，而且能够实现穿透楼宇测距，解决无线电多径传播情况下的最短径识别测距的问题。通过频率测量距离和有源标签的信号放大作用，可以实现高精度、远距离，消除多径的定位识别功能。利用5G的切片网络方案，雷达基站与消防呼救器、消防移动终端，消防移动终端和消防呼救器都可以自组网通信，利用700M或者450M无线电的穿墙能力，构成可靠的通信连接。根据多个雷达基站测量到的呼救器和移动终端距离信息，通过空间建模可以计算出设备(人员)的准确位置。消防移动终端利用内置的小功率雷达和惯导结合，能够实现对呼救器的准确定位。
一种消防救援方法，包括：
当楼宇火灾发生时，步骤(1)，配备雷达基站的消防车到达阵地，根据雷达基站到楼宇的不同方向角度的距离测量结果，建立雷达坐标体系，并与指挥中心建立通信连接；步骤 (2)，救援人员携带的消防移动终端与雷达基站建立连接，开始实时追踪救援人员位置信息，同时与指挥中心激活无线通信连接，保证随后指挥中心的调度引导信息的传达；步骤(3)，此时雷达基站已经开始对楼宇进行监测，以接收来自楼宇内的消防呼救器信号，一旦接收到信号就能精确计算出所在楼宇中的位置；步骤(4)，随后通过指挥中心与消防移动终端的通信系统将准确位置信息传送到救援人员；步骤(5)，消防移动终端内置的雷达实现对消防呼救器定位，救援人员根据提示信息和指挥中心的引导，快速准确地搜救被困人员。
在某些特殊情形下，救援人员也可以自行启动消防移动终端的内置雷达系统，实现对消防呼救器的检测定位和通信，开展救援工作。
通过整套救援系统的完整实施，可以实现救援工作的高效准确，减少不必要的人员伤亡和财产损失，大大增加救援成果。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种基于雷达技术的楼宇消防救援系统，其特征在于：包括指挥中心、雷达基站、消防呼救器和消防移动终端，消防移动终端由救援人员携带，消防移动终端包括能够开关的内置雷达系统、第一雷达定位标签和第一通信模块，消防呼救器位于楼宇内，消防呼救器包括第二雷达定位标签和第二通信模块，第二雷达定位标签能够被雷达基站和消防移动终端的内置雷达系统识别；雷达基站分别与消防呼救器和消防移动终端无线通信，并识别第一雷达定位标签和第二雷达定位标签，指挥中心与雷达基站通信连接。
2.根据权利要求1所述的楼宇消防救援系统，其特征在于：第二通信模块用于图像收集和语音通信。
3.根据权利要求1所述的楼宇消防救援系统，其特征在于：第一雷达定位标签和第二雷达定位标签带有调制功能，采用FMCW雷达与RFID技术的结合。
4.根据权利要求1所述的楼宇消防救援系统，其特征在于：雷达基站与消防呼救器之间、雷达基站与消防移动终端之间、消防移动终端和消防呼救器之间均通过自组网通信。
5.一种消防救援方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)，雷达基站配备在消防车中，根据多个雷达基站到楼宇的不同方向角度的距离测量结果，建立雷达坐标体系，雷达基站与指挥中心建立通信连接；步骤(2)，救援人员携带的消防移动终端与雷达基站建立通信连接，雷达通过测量消防移动终端的位置，实时追踪救援人员位置信息，同时与指挥中心激活无线通信连接；步骤(3)，当待救援人员激活消防呼救器后，雷达基站接收来自楼宇内的消防呼救器信号，计算出消防呼救器所在楼宇中的位置；步骤(4)，通过指挥中心与消防移动终端的通信系统将位置信息传送到救援人员；步骤(5)，消防移动终端根据内置的雷达实现对消防呼救器定位，实现搜救。
6.根据权利要求5所述的消防救援方法，其特征在于：楼宇内消防呼救器和消防移动终端内分别集成有带有调制功能的雷达定位标签，利用低频率FMCW雷达和RFID技术结合实现穿透楼宇测距，完成无线电多径传播情况下的最短径识别测距。
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