CN113068893A - 一种消防头盔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消防头盔包括：内置电能接收及转换模块用于对所述消防头盔的各功能模块供电，包括：内置电能发射模块，内置电能接收模块；监测识别模块用于对火场环境进行监测和对所述火场中的热感图像进行识别，包括：温度传感器，氧气浓度传感器，红外热像仪以及温度警示灯，含氧量警示灯；定位标记模块用于对消防员进行实时定位和对所述火场中的标记点进行优化算法援助，包括：高精度定位系统，三轴加速度传感器，三轴陀螺仪加速度传感器；通信模块用于实现所述监测识别模块，所述定位标记模块及移动终端之间的信息交互，包括：骨传导耳机，麦克风，5G通信模组；控制模块实现对所述监测识别模块，所述定位标记模块及通信模块的控制。
Description
技术领域
本发明涉及消防安全技术领域，具体涉及一种适用于大型火场的多功能消防头盔。
背景技术
随着我国工业化的进程加快，火灾形势也日益严峻，大规模火灾时有发生，比如天津港爆炸事件，由于地点较大，加大了消防救援的难度。不同于小型火灾现场，在这种大型的火场中，往往需要调动多支消防队伍密切协调配合去完成救援，但是现在广泛配备在消防队伍中的装备，通讯设备还是手持无线对讲机，并没有定位等复杂的功能。
但是，在大型火场中会遇到很多复杂的情况，指挥中心往往需要实时协调各个队伍去完成救援，这就需要及时反馈消防员的相对位置信息，同时消防员自身也需要知道队友的位置、身体状况、装备携带情况等信息。再者消防员需要在浓烟等复杂情况中，识别被困人员、辨别路线、方向等等，如果被困人员较多，未能营救，需要标记反馈被困人员位置。传统的多功能头盔需要手动充电，而火情随时都会到来，需要寻找更加适合的办法去为多功能头盔充电。因此，在大型火场的救援过程中如何为多支消防队的协同工作提供信息支持，并保持消防头盔尽可能处于工作状态是目前有待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在大型火场的救援过程中如何为多支消防队的协同工作提供信息支持，并保持消防头盔尽可能处于工作状态，提供一种消防头盔。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种消防头盔，所述消防头盔包括：
内置电能接收及转换模块，用于对所述消防头盔的各功能模块供电，所述内置电能接收及转换模块包括：内置电能发射模块，内置电能接收模块；
监测识别模块，用于对火场环境进行监测和对所述火场中的热感图像进行识别，所述监测识别模块包括：温度传感器，氧气浓度传感器，红外热像仪以及温度警示灯，含氧量警示灯；
定位标记模块，用于对消防员进行实时定位和对所述火场中的标记点进行优化算法援助，所述定位标记模块包括：高精度定位系统，三轴加速度传感器，三轴陀螺仪加速度传感器；
通信模块，用于实现所述监测识别模块，所述定位标记模块及移动终端之间的信息交互，所述通信模块包括：骨传导耳机，麦克风，蓝牙和5G通信模组；
控制模块，实现对所述监测识别模块，所述定位标记模块及通信模块的控制。
进一步地，所述内置电能发射模块包括内置原边整流电路，内置逆变电路及内置发射模块谐振电路；所述内置电能接收模块包括内置接收模块谐振电路，内置副边整流电路及内置负载电路。
更进一步地，所述内置发射模块谐振电路包括：原边谐振补偿电容Cp和原边耦合线圈电感Lp串联后接入所述内置逆变电路的输出端；所述内置接收模块谐振电路包括：副边谐振补偿电容Cs和副边耦合电感Ls并联后接入内置副边整流电路的输入端；所述内置负载电路包括：负载电感Ld和负载电容Cd串联后，将内置可拆卸蓄电池并接在所述负载电容Cd两端，所述内置副边整流电路的输出端与所述内置负载电路的输入端电连接。
进一步地，当消防员发出援助请求时，根据所述消防员的所述实时定位和其他消防员的所述实时定位信息，指挥部通过A*算法规划最优救援路线并显示在所述移动终端上进行火场援助，所述援助请求包括：待救援人员较多援助请求，火情关键点援助请求，自救援助请求。
进一步地，还包括在放置所述消防头盔的隔板上安装有与所述消防头盔配套的外置电能接收及转换模块，所述外置电能接收及转换模块包括：外置电能发射模块，外置电能接收模块。
更进一步地，所述内置可拆卸蓄电池可将所存储的电能通过反向充电存储于所述外置电能接收模块的外置可拆卸蓄电池中。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：摆脱了传统手动充电的麻烦，而且当消防队未接到火灾预警时消防头盔也可作为电源来保证消防队配电端的调度平衡；对火场环境进行实时监测；能够实时定位并标记火场中消防员的实时位置并根据火场中需要救援的情况按照算法分析并给出最佳救援方案。
附图说明
图1为本发明一种消防头盔一实施例中的消防头盔功能结构框图；
图2为本发明一种消防头盔一实施例中的内置电能接收及转换模块功能结构框图；
图3为本发明一种消防头盔一实施例中的监测识别模块功能结构框图；
图4为本发明一种消防头盔一实施例中的定位标记模块功能结构框图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示为本发明一实施例中的消防头盔功能结构框图：
在一个示例中，所述消防头盔100包括内置电能接收及转换模块200，监测识别模块300，定位标记模块400，通信模块500及控制模块600。所述消防头盔100还包括与其相配套的外置电能接收及转换模块900，所述外置电能接收及转换模块900安装于放置所述消防头盔100的架子上。
在一个示例中，如图2所示，所述内置电能接收及转换模块200包括内置电能发射模块201和内置电能接收模块202，所述内置电能发射模块201包括内置原边整流电路201a，内置逆变电路201b，内置发射模块谐振电路201c，所述内置电能接收模块202包括内置接收模块谐振电路202a，内置副边整流电路202b，内置负载电路202c。所述外置电能接收及转换模块900的电路结构与所述内置电能接收及转换模块200的电路结构相同。谐振补偿网络主要有SS(series-series，串/串联)、SP(series-parallel，串/并联)、PP(parallel-parallel，并/并联)、PS(parallel-series，并/串联)四种形式，其中，本发明采用的为SP型谐振补偿网络，即的原边谐振补偿电容与电磁耦合线圈串联，而副边谐振补偿电容与电磁耦合线圈并联。其中，内置发射模块谐振电路201c，为原边谐振补偿电容Cp和原边耦合线圈电感Lp串联后接入所述内置逆变电路201b的输出端，所述内置接收模块谐振电路202a为副边谐振补偿电容Cs和副边耦合电感Ls并联后接入内置副边整流电路202b的输入端；所述内置负载电路202c为负载电感Ld和负载电容Cd串联后，将内置可拆卸蓄电池并接在所述负载电容Cd两端，所述内置副边整流电路202b的输出端与所述内置负载电路的输入端电连接。SP型谐振网络的参数选取如下表1所示：
表1SP型谐振网络参数
在一个示例中，在放置所述消防头盔100的架子的隔板上安装外置电能接收及转换模块900并同时连接220V交流市电。当消防员不使用头盔时，可以整齐的摆放在所述安装有外置电能接收及转换模块900的架子上，所述外置电能接收及转换模块900中的外置电能发射模块发射电能，各所述消防头盔100中的内置电能接收模块202接收所述电能并存储于内置可拆卸蓄电池中，实现交流充电。
在一个示例中，当220V市电断电的情况下，充电方式转换为安装在架子底部的外置可拆卸蓄电池供电，存储在所述外置可拆卸蓄电池中的电能通过逆变电路逆变后，再通过无线电能传输系统为各所述消防头盔100进行充电。
在一个示例中，当220V市电断电并且所述外置可拆卸蓄电池电量耗尽的情况下，控制模块600将无线电能传输系统发射装置和接受装置功能实现互换。高电量消防头盔中的内置可拆卸蓄电池与内置逆变电路201b相连接，将存储于所述内置可拆卸蓄电池中的电能通过内置发射模块谐振电路201c发出，安装在架子上的外置电能接收及转换模块中的外置电能接收模块接收所述内置可拆卸蓄电池的电能并存储于所述外置可拆卸蓄电池中。当所述电能转移完毕后，外置可拆卸蓄电池中的电能通过逆变电路逆变后，再通过无线电能传输系统为各所述消防头盔充电，从而实现电能的反向传输。
在一个示例中，如图3所示，监测识别模块300包括温度传感器301，氧气浓度传感器302，红外热像仪303以及温度警示灯304，含氧量警示灯305。所述消防头盔100中的温度传感器301和氧气浓度传感器302别采集外界环境的温度、有害气体浓度与氧气浓度比，当外界温度超出消防员最大承受温度时，控制模块600使所述温度警示灯304闪烁，并通过通讯模块500中的骨传导耳机对消防员进行语音预警。当环境的有害气体浓度过高或氧气浓度过低时，控制模块600使所述含氧量警示灯305闪烁，并通过通讯模块500中的骨传导耳机对消防员进行语音预警。所述温度传感器301实时检测消防头盔100周围的温度，若周围温度高于正常室外温度，则启动监测识别模块300中的红外热像仪303进行红外图像采集，若所采集的红外图像有深色区域出现并伴有活动，证明所见区域可能有救援对象的存在。消防员可通过麦克风将自己的语音判断信息和所述红外图像通过通信模块500中的5G通信模组传输至指挥端进行分析。
在一个示例中，如图4所示定位标记模块400包括：高精度定位系统401，三轴加速度传感器402，三轴陀螺仪加速度传感器403。当监测识别模块300中的温度传感器301检测到火场温度高于正常室外温度时，控制模块600启动定位标记模块400中的高精度定位系统401，通常情况下为北斗高精度定位系统，自动导入在线高精度地图包，并自动建立基础位置坐标系，并通过地面基站重新调整实时位置，通过三轴加速度传感器402的三个加速度值进行二重积分来估算运动对象的前进距离，并通过三轴陀螺仪角加速度传感器403的加速度在水平方向的二重积分来估算运动对象的行进方向的变化，从而得到行进对象的实时坐标，并实时显示在移动终端上。
在一个示例中，当消防员看到待救援人员较多时，通过移动终端触发按键1，标记本位置有多名待救援人员，并设定标志位Q为1，通过通信模块500同步标志位至队友端和指挥端。
在一个示例中，当消防员看到本位置为火情关键点时，通过移动终端触发按键2，标记本位置有火情关键点，并设定标志位A为1，通过通信模块500同步标志位至队友端和指挥端。
在一个示例中，当消防员需要自救时，通过移动终端触发按键3，标记本位置队友需要自救，并设定标志位S为1，通过通信模块500同步标志位至队友端和指挥端。
在一个示例中，当地图上有标志位被置1时，定位标记模块400会自动寻找最近的其他消防员，并为之通过A*算法，规划最优救援路线并导航。
在一个示例中，当消防员到达标记位置，成功解救所有被困人员后，可手动长按移动终端按键1，取消标记本位置有多名待救援人员，并设定标志位Q为0，通过通信模块500同步标志位至队友端和指挥端。
在一个示例中，当消防员到达标记位置，成功扑灭火情，可手动长按移动终端按键2，取消标记本位置有火情关键点，并设定标志位A为0，通过通信模块500同步标志位至队友端和指挥端。
在一个示例中，当消防员到达标记位置，成功救援队友，可手动长按移动终端按键3，取消标记本位置有队友需要自救，并设定标志位S为0，通过通信模块500同步标志位至队友端和指挥端。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种消防头盔，其特征在于，所述消防头盔包括：
内置电能接收及转换模块，用于对所述消防头盔的各功能模块供电，所述内置电能接收及转换模块包括：内置电能发射模块，内置电能接收模块；
监测识别模块，用于对火场环境进行监测和对所述火场中的热感图像进行识别，所述监测识别模块包括：温度传感器，氧气浓度传感器，红外热像仪以及温度警示灯，含氧量警示灯；
定位标记模块，用于对消防员进行实时定位和对所述火场中的标记点进行优化算法援助，所述定位标记模块包括：高精度定位系统，三轴加速度传感器，三轴陀螺仪加速度传感器；
通信模块，用于实现所述监测识别模块，所述定位标记模块及移动终端之间的信息交互，所述通信模块包括：骨传导耳机，麦克风，5G通信模组；
控制模块，实现对所述监测识别模块，所述定位标记模块及通信模块的控制。
2.如权利要求1所述的一种消防头盔，其特征在于，所述内置电能发射模块包括内置原边整流电路，内置逆变电路及内置发射模块谐振电路；所述内置电能接收模块包括内置接收模块谐振电路，内置副边整流电路及内置负载电路。
3.如权利要求2所述的一种消防头盔，其特征在于，所述内置发射模块谐振电路包括：原边谐振补偿电容Cp和原边耦合线圈电感Lp串联后接入所述内置逆变电路的输出端；所述内置接收模块谐振电路包括：副边谐振补偿电容Cs和副边耦合电感Ls并联后接入内置副边整流电路的输入端；所述内置负载电路包括：负载电感Ld和负载电容Cd串联后，将内置可拆卸蓄电池并接在所述负载电容Cd两端，所述内置副边整流电路的输出端与所述内置负载电路的输入端电连接。
4.如权利要求1所述的一种消防头盔，其特征在于，当消防员发出援助请求时，根据所述消防员的所述实时定位和其他消防员的所述实时定位信息，指挥部通过A*算法规划最优救援路线并显示在所述移动终端上进行火场援助，所述援助请求包括：待救援人员较多援助请求，火情关键点援助请求，自救援助请求。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种消防头盔，其特征在于，还包括在放置所述消防头盔的隔板上安装有与所述消防头盔配套的外置电能接收及转换模块，所述外置电能接收及转换模块包括：外置电能发射模块，外置电能接收模块。
6.如权利要求5所述的一种消防头盔，其特征在于，所述内置可拆卸蓄电池可将所存储的电能通过反向充电存储于所述外置电能接收模块的外置可拆卸蓄电池中。
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