CN113406722A - 灾后多功能生命探测装置及探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种灾后多功能生命探测装置，包括终端控制器、生命探测主机、无人机和防护头盔。该灾后多功能生命探测装置及探测方法，通过终端控制器接收和处理生命探测主机和无人机所传递的信号，而由于终端控制器通过第一对接机构安装于防护头盔上，且防护头盔又为探测救援必备穿戴物，使得使用者的双手得以解放，避免了生命探测装置需要多人操作的问题，同时解放了人力资源，提高了探测效率，而且由于显示模块为AR显示器，并不会影响使用者对外部环境的正常观看，通过设置无人机，可以减轻在转移过程中的负重，减少体力消耗，同时还可以确保使用者面临突发情况时不会受到设备的影响，提高安全性。
Description
技术领域
本发明涉及生命救援技术领域，具体为一种灾后多功能生命探测装置及探测方法。
背景技术
地震灾害是指由地震引起的强烈地面振动及伴生的地面裂缝和变形，使各类建(构)筑物倒塌和损坏，设备和设施损坏，交通、通讯中断和其他生命线工程设施等被破坏，以及由此引起的火灾、爆炸、瘟疫、有毒物质泄漏、放射性污染、场地破坏等造成人畜伤亡和财产损失的灾害。
每次当有地震等灾害发生时，保障人民群众的人身财产安全，抢救被困群众一直都是重中之重，而生命探测仪则是使用频率最高的仪器之一。
目前的生命探测仪功能单一，而且需要使用者对其手持移动，但是由于灾区环境复杂，地面结构不牢，当出现站立不牢时，无法用双手对身体进行支撑，不仅会导致仪器受损，而且也容易对探测人员造成伤害。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种灾后多功能生命探测装置及探测方法，具备便于使用，降低携带负担的优点，解决了功能单一，而且需要使用者对其手持移动的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：灾后多功能生命探测装置，包括终端控制器、生命探测主机、无人机和防护头盔，所述终端控制器与防护头盔之间设有第一对接机构，所述生命探测主机与无人机之间设有第二对接机构。
所述终端控制器包括第一主控模块、第一电源模块、第一存储模块、第一无线模块、显示模块、语音输入模块和手势识别模块。
所述生命探测主机包括第二主控模块、第二电源模块、第二存储模块、第二无线模块、电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块。
所述无人机包括第三主控模块、第三电源模块、第三存储模块、第三无线模块、驱动模块、避障模块和跟随模块。
进一步，所述第一对接机构包括第一卡盘和安装座，所述第一卡盘外周壁与终端控制器固定连接，所述第一卡盘与防护头盔前表面转动连接，所述安装座与防护头盔前表面固定连接，所述第一卡盘与安装座相套接。
进一步，所述安装座前表面固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆输出轴前表面固定连接有第二卡盘，所述第二卡盘与第一卡盘之间固定连接有与伸缩杆相套接的拉簧，所述拉簧未拉伸时第一卡盘与第二卡盘相互啮合。
进一步，所述第二对接机构包括数量为两个的安装架和对接座，两个所述安装架分别与生命探测主机前后两表面固定连接，所述安装架外转动连接有对接板，所述对接座与无人机下表面固定连接。
进一步，所述对接板为T形板，所述对接座下表面开设有与对接板形状相适配的安装槽，所述对接座右表面螺纹连接有贯穿对接座并插接至安装槽内的锁紧轮，所述对接板右表面开设有与锁紧轮大小相适配的螺纹槽。
进一步，所述第一电源模块、语音输入模块和手势识别模块的输出端均与第一主控模块的输入端电性连接，所述第一主控模块的输出端与显示模块的输入端电性连接，所述第一存储模块和第一无线模块均与第一主控模块双向电连接。
进一步，所述第二电源模块的输出端与第二主控模块的输入端电性连接，所述第二存储模块、第二无线模块、电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块均与第二主控模块双向电连接。
进一步，所述第三电源模块、避障模块和跟随模块的输出端均与第三主控模块的输入端电性连接，所述驱动模块的输入端与第三主控模块的输出端电性连接，所述第三存储模块和第三无线模块均与第三主控模块双向电连接。
进一步，所述第二无线模块和第三无线模块与第一无线模块之间均通过2.4GWiFi进行双向数据通信，所述手势识别模块为红外手势传感器，所述生命探测主机和无人机下表面均固定安装有支架，所述显示模块为AR显示器。
灾后多功能生命探测装置的探测方法，包括以下步骤：
1）移动生命探测主机至需要探测的地点，开启生命探测主机，根据探测点环境选择开启电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块中的至少一种探测模块，调整生命探测主机至符合该探测模块的使用状态，准备工作处理完成后，生命探测主机正式进入搜救探测模式；
2）探测模块将探测数据传输给第二主控模块进行处理，然后将处理的数据通过第二无线模块传递给第一无线模块，第一无线模块将数据传输给第一主控模块进行分析、记录与总结，然后将探测结果输送给显示模块进行显示，使用者通过语音输入模块和手势识别模块对第一主控模块进行操控，操控的结果通过显示模块进行反馈，使用者根据最终探测结果进行现场救援；
3）当该点位探测处理完成后，关闭生命探测主机，然后利用第二对接机构将生命探测主机固定至无人机底部，然后开启无人机，通过语音输入模块或手势识别模块控制跟随模块锁定使用者，使无人机自动跟随使用者的行走路线进行移动，并通过避障模块和驱动模块自动操控无人机躲避障碍物，当到达第二探测点位后，使用者通过语音输入模块或手势识别模块控制无人机降落，然后将生命探测主机取下，便可对该点位进行探测；
4）通过向远离防护头盔的一侧拉动第二卡盘，使第二卡盘与第一卡盘分离，便可自动调整终端控制器的佩戴角度，在调整完成后，松开第二卡盘，第二卡盘便在伸缩杆和拉簧的配合下复位，继续对第一卡盘进行限位，避免第一卡盘转动。
与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：
1、该灾后多功能生命探测装置及探测方法，通过终端控制器接收和处理生命探测主机和无人机所传递的信号，而由于终端控制器通过第一对接机构安装于防护头盔上，且防护头盔又为探测救援必备穿戴物，使得使用者的双手得以解放，避免了生命探测装置需要多人操作的问题，同时解放了人力资源，提高了探测效率，而且由于显示模块为AR显示器，并不会影响使用者对外部环境的正常观看。
2、该灾后多功能生命探测装置及探测方法，通过设置无人机，使得生命探测主机在探测完成后的转移过程中，可以利用第二对接机构将生命探测主机固定至无人机底部，然后使无人机自动跟随使用者移动，即可以减轻在转移过程中的负重，减少体力消耗，同时还可以确保使用者面临突发情况时不会受到设备的影响，提高安全性。
附图说明
图1为本发明终端控制器、生命探测主机和无人机的系统图；
图2为本发明终端控制器与防护头盔的连接结构示意图；
图3为本发明第一对接机构的爆炸图；
图4为本发明生命探测主机和无人机的连接结构示意图；
图5为本发明第二对接机构的结构示意图。
图中：1终端控制器、2生命探测主机、3无人机、4防护头盔、5第一对接机构、51第一卡盘、52安装座、53伸缩杆、54第二卡盘、55拉簧、6第二对接机构、61安装架、62对接板、63对接座、64锁紧轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本实施例中的灾后多功能生命探测装置，包括终端控制器1、生命探测主机2、无人机3和防护头盔4，终端控制器1与防护头盔4之间固定安装有第一对接机构5，生命探测主机2与无人机3之间活动连接有第二对接机构6。
第一对接机构5包括第一卡盘51和安装座52，第一卡盘51外周壁与终端控制器1固定连接，第一卡盘51与防护头盔4前表面转动连接，安装座52与防护头盔4前表面固定连接，第一卡盘51与安装座52相套接，安装座52前表面固定连接有伸缩杆53，伸缩杆53输出轴前表面固定连接有第二卡盘54，第二卡盘54与第一卡盘51之间固定连接有与伸缩杆53相套接的拉簧55，拉簧55未拉伸时第一卡盘51与第二卡盘54相互啮合，通过拉动第二卡盘54，可使终端控制器1的转动不在受到限制。
第二对接机构6包括数量为两个的安装架61和对接座63，两个安装架61分别与生命探测主机2前后两表面固定连接，安装架61外转动连接有对接板62，对接座63与无人机3下表面固定连接，对接板62为T形板，对接座63下表面开设有与对接板62形状相适配的安装槽，对接座63右表面螺纹连接有贯穿对接座63并插接至安装槽内的锁紧轮64，对接板62右表面开设有与锁紧轮64大小相适配的螺纹槽，通过将对接板62插入对接座63内，然后转动锁紧轮64将对接板62与对接座63进行固定，使得生命探测主机2与无人机3无法分离。
终端控制器1包括第一主控模块、第一电源模块、第一存储模块、第一无线模块、显示模块、语音输入模块和手势识别模块，第一电源模块、语音输入模块和手势识别模块的输出端均与第一主控模块的输入端电性连接，第一主控模块的输出端与显示模块的输入端电性连接，第一存储模块和第一无线模块均与第一主控模块双向电连接，第一电源模块用于对第一主控模块进行供电，第一存储模块用于存储历史数据，方便分析统计，第一主控模块用于对数据进行处理，第一无线模块用于与其余设备进行数据交互，显示模块用于将探测结果显示，语音输入模块和手势识别模块用于对第一主控模块进行操控。
生命探测主机2包括第二主控模块、第二电源模块、第二存储模块、第二无线模块、电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块，第二电源模块的输出端与第二主控模块的输入端电性连接，第二存储模块、第二无线模块、电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块均与第二主控模块双向电连接，第二电源模块用于对第二主控模块供电，第二主控模块用于对数据进行处理，第二存储模块用于临时存储探测的数据，第二无线模块用于与其余设备进行数据交互，电磁探测模块用于检测呼吸、心跳、运动等信号，微振探测模块用于检测轻微的敲击信号，音视频探测模块用于语音对讲和视频监控。
无人机3包括第三主控模块、第三电源模块、第三存储模块、第三无线模块、驱动模块、避障模块和跟随模块，第三电源模块、避障模块和跟随模块的输出端均与第三主控模块的输入端电性连接，驱动模块的输入端与第三主控模块的输出端电性连接，第三存储模块和第三无线模块均与第三主控模块双向电连接，第三主控模块用于路线运算和数据处理，第三电源模块用于对第三主控模块供电，第三存储模块用于临时存储数据，第三无线模块用于与其余设备进行数据交互，驱动模块用于控制移动方向，避障模块用于收集障碍物信息，跟随模块用于对目标人员进行追踪。
需要说明的是，第二无线模块和第三无线模块与第一无线模块之间均通过2.4GWiFi进行双向数据通信，手势识别模块为红外手势传感器。
请参阅图2，为了不对使用者的视线造成遮挡，本实施例中的显示模块为AR显示器。
请参阅图4，为了方便生命探测主机2和无人机3与地面接触，本实施例中的生命探测主机2和无人机3下表面均固定安装有支架，使得生命探测主机2和无人机3可以降落与不同表面，而生命探测主机2底部的支架还可用于正常使用时的握柄。
灾后多功能生命探测装置的探测方法，包括以下步骤：
1）移动生命探测主机2至需要探测的地点，开启生命探测主机2，根据探测点环境选择开启电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块中的至少一种探测模块，调整生命探测主机2至符合该探测模块的使用状态，准备工作处理完成后，生命探测主机2正式进入搜救探测模式；
2）探测模块将探测数据传输给第二主控模块进行处理，然后将处理的数据通过第二无线模块传递给第一无线模块，第一无线模块将数据传输给第一主控模块进行分析、记录与总结，然后将探测结果输送给显示模块进行显示，使用者通过语音输入模块和手势识别模块对第一主控模块进行操控，操控的结果通过显示模块进行反馈，使用者根据最终探测结果进行现场救援；
3）当该点位探测处理完成后，关闭生命探测主机2，然后利用第二对接机构6将生命探测主机2固定至无人机3底部，然后开启无人机3，通过语音输入模块或手势识别模块控制跟随模块锁定使用者，使无人机3自动跟随使用者的行走路线进行移动，并通过避障模块和驱动模块自动操控无人机3躲避障碍物，当到达第二探测点位后，使用者通过语音输入模块或手势识别模块控制无人机3降落，然后将生命探测主机2取下，便可对该点位进行探测；
4）通过向远离防护头盔4的一侧拉动第二卡盘54，使第二卡盘54与第一卡盘51分离，便可自动调整终端控制器1的佩戴角度，在调整完成后，松开第二卡盘54，第二卡盘54便在伸缩杆53和拉簧55的配合下复位，继续对第一卡盘51进行限位，避免第一卡盘51转动。
上述实施例的工作原理为：
1）移动生命探测主机2至需要探测的地点，开启生命探测主机2，根据探测点环境选择开启电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块中的至少一种探测模块，调整生命探测主机2至符合该探测模块的使用状态，准备工作处理完成后，生命探测主机2正式进入搜救探测模式；
2）探测模块将探测数据传输给第二主控模块进行处理，然后将处理的数据通过第二无线模块传递给第一无线模块，第一无线模块将数据传输给第一主控模块进行分析、记录与总结，然后将探测结果输送给显示模块进行显示，使用者通过语音输入模块和手势识别模块对第一主控模块进行操控，操控的结果通过显示模块进行反馈，使用者根据最终探测结果进行现场救援；
3）当该点位探测处理完成后，关闭生命探测主机2，然后利用第二对接机构6将生命探测主机2固定至无人机3底部，然后开启无人机3，通过语音输入模块或手势识别模块控制跟随模块锁定使用者，使无人机3自动跟随使用者的行走路线进行移动，并通过避障模块和驱动模块自动操控无人机3躲避障碍物，当到达第二探测点位后，使用者通过语音输入模块或手势识别模块控制无人机3降落，然后将生命探测主机2取下，便可对该点位进行探测；
4）通过向远离防护头盔4的一侧拉动第二卡盘54，使第二卡盘54与第一卡盘51分离，便可自动调整终端控制器1的佩戴角度，在调整完成后，松开第二卡盘54，第二卡盘54便在伸缩杆53和拉簧55的配合下复位，继续对第一卡盘51进行限位，避免第一卡盘51转动。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.灾后多功能生命探测装置，包括终端控制器（1）、生命探测主机（2）、无人机（3）和防护头盔（4），其特征在于：所述终端控制器（1）与防护头盔（4）之间设有第一对接机构（5），所述生命探测主机（2）与无人机（3）之间设有第二对接机构（6）；
所述终端控制器（1）包括第一主控模块、第一电源模块、第一存储模块、第一无线模块、显示模块、语音输入模块和手势识别模块；
所述生命探测主机（2）包括第二主控模块、第二电源模块、第二存储模块、第二无线模块、电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块；
所述无人机（3）包括第三主控模块、第三电源模块、第三存储模块、第三无线模块、驱动模块、避障模块和跟随模块。
2.根据权利要求1所述的灾后多功能生命探测装置，其特征在于：所述第一对接机构（5）包括第一卡盘（51）和安装座（52），所述第一卡盘（51）外周壁与终端控制器（1）固定连接，所述第一卡盘（51）与防护头盔（4）前表面转动连接，所述安装座（52）与防护头盔（4）前表面固定连接，所述第一卡盘（51）与安装座（52）相套接。
3.根据权利要求2所述的灾后多功能生命探测装置，其特征在于：所述安装座（52）前表面固定连接有伸缩杆（53），所述伸缩杆（53）输出轴前表面固定连接有第二卡盘（54），所述第二卡盘（54）与第一卡盘（51）之间固定连接有与伸缩杆（53）相套接的拉簧（55），所述拉簧（55）未拉伸时第一卡盘（51）与第二卡盘（54）相互啮合。
4.根据权利要求1所述的灾后多功能生命探测装置，其特征在于：所述第二对接机构（6）包括数量为两个的安装架（61）和对接座（63），两个所述安装架（61）分别与生命探测主机（2）前后两表面固定连接，所述安装架（61）外转动连接有对接板（62），所述对接座（63）与无人机（3）下表面固定连接。
5.根据权利要求4所述的灾后多功能生命探测装置，其特征在于：所述对接板（62）为T形板，所述对接座（63）下表面开设有与对接板（62）形状相适配的安装槽，所述对接座（63）右表面螺纹连接有贯穿对接座（63）并插接至安装槽内的锁紧轮（64），所述对接板（62）右表面开设有与锁紧轮（64）大小相适配的螺纹槽。
6.根据权利要求1所述的灾后多功能生命探测装置，其特征在于：所述第一电源模块、语音输入模块和手势识别模块的输出端均与第一主控模块的输入端电性连接，所述第一主控模块的输出端与显示模块的输入端电性连接，所述第一存储模块和第一无线模块均与第一主控模块双向电连接。
7.根据权利要求1所述的灾后多功能生命探测装置，其特征在于：所述第二电源模块的输出端与第二主控模块的输入端电性连接，所述第二存储模块、第二无线模块、电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块均与第二主控模块双向电连接。
8.根据权利要求1所述的灾后多功能生命探测装置，其特征在于：所述第三电源模块、避障模块和跟随模块的输出端均与第三主控模块的输入端电性连接，所述驱动模块的输入端与第三主控模块的输出端电性连接，所述第三存储模块和第三无线模块均与第三主控模块双向电连接。
9.根据权利要求1所述的灾后多功能生命探测装置，其特征在于：所述第二无线模块和第三无线模块与第一无线模块之间均通过2.4GWiFi进行双向数据通信，所述手势识别模块为红外手势传感器，所述生命探测主机（2）和无人机（3）下表面均固定安装有支架，所述显示模块为AR显示器。
10.灾后多功能生命探测装置的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）移动生命探测主机（2）至需要探测的地点，开启生命探测主机（2），根据探测点环境选择开启电磁探测模块、微振探测模块和音视频探测模块中的至少一种探测模块，调整生命探测主机（2）至符合该探测模块的使用状态，准备工作处理完成后，生命探测主机（2）正式进入搜救探测模式；
2）探测模块将探测数据传输给第二主控模块进行处理，然后将处理的数据通过第二无线模块传递给第一无线模块，第一无线模块将数据传输给第一主控模块进行分析、记录与总结，然后将探测结果输送给显示模块进行显示，使用者通过语音输入模块和手势识别模块对第一主控模块进行操控，操控的结果通过显示模块进行反馈，使用者根据最终探测结果进行现场救援；
3）当该点位探测处理完成后，关闭生命探测主机（2），然后利用第二对接机构（6）将生命探测主机（2）固定至无人机（3）底部，然后开启无人机（3），通过语音输入模块或手势识别模块控制跟随模块锁定使用者，使无人机（3）自动跟随使用者的行走路线进行移动，并通过避障模块和驱动模块自动操控无人机（3）躲避障碍物，当到达第二探测点位后，使用者通过语音输入模块或手势识别模块控制无人机（3）降落，然后将生命探测主机（2）取下，便可对该点位进行探测；
4）通过向远离防护头盔（4）的一侧拉动第二卡盘（54），使第二卡盘（54）与第一卡盘（51）分离，便可自动调整终端控制器（1）的佩戴角度，在调整完成后，松开第二卡盘（54），第二卡盘（54）便在伸缩杆（53）和拉簧（55）的配合下复位，继续对第一卡盘（51）进行限位，避免第一卡盘（51）转动。
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2021
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