CN113904746A - 一种消防广播搜救系统及搜救方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消防广播搜救系统及搜救方法，该系统包括：广播主机；扬声器，与所述广播主机连接，所述广播主机接受所述扬声器采集的第一声音信号后，向所述扬声器发出第三声音信号，最后接受所述扬声器采集的第二声音信号，所述广播主机比对第一声音信号和第二声音信号，判断是否含有求救信号。本发明提供的消防广播搜救系统具有播放消防广播信息和搜集被困人员呼救声音的双重功能，实现场外救援人员和火灾中被困人员之间的双向通信，克服了扬声器单一功能的缺陷，给火灾救援工作带来极大的便利。

Description

一种消防广播搜救系统及搜救方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种消防广播搜救系统及搜救方法。

背景技术

随着社会经济发展和城市化进程推进，城市的居住环境变得越来越密集，高层建筑和大型商场不断涌现，保障高层建筑和大型商场的消防安全对人们的生命财产安全具有重大的意义。当高层建筑或大型商场发证火灾时，往往有较大的处置难度和危险性，灾情中人们面对复杂局面，容易出现分不清方向和自身所处的位置，无法及时完成安全撤离，同时，场外指挥人员无法摸清火场中人员的行踪状态，也无法做出有效的判断和指挥，因此在火灾救援中保持通信畅通尤为重要。

消防广播通常作为一种采用语音信号向现场人员通报火灾并引导现场人员疏散的装置，在发生火灾时，能向楼层或地下室各个位置的人通报火灾的发生位置，并指导人们从安全的方向或消防走道，以最快的速度完成安全撤离。但消防广播的单向播报功能并不能使外界救援人员了解到被困现场人员的位置信息和分布情况，延误最佳的救援时间。因此，开发一种能同时进行广播和收音的消防广播，完成场外指挥人员和火场中人员的双向通信，将给火灾救援工作带来极大的便利。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种消防广播搜救系统及搜救方法，该系统具有播放消防广播信息和搜集被困人员呼救声音的双重功能，实现场外救援人员和火灾中被困人员之间的双向通信。

为了实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：

一种消防广播搜救系统包括：

广播主机；

扬声器，与所述广播主机连接，所述广播主机接受所述扬声器采集的第一声音信号后，向所述扬声器发出第三声音信号，最后接受所述扬声器采集的第二声音信号，所述广播主机比对第一声音信号和第二声音信号，判断是否含有求救信号。

在一些实施例中，所述消防广播搜救系统还包括火灾报警控制器和输出控制模块，所述火灾报警控制器向所述广播主机发出火灾报警信号，所述输出控制模块连接于所述广播主机与所述扬声器之间，所述广播主机根据所述火灾报警信号控制相应的输出控制模块开通和关断。

在一些实施例中，所述火灾报警控制器控制相应的输出控制模块开通和关断。

在一些实施例中，所述广播主机包括第一微控制模块、音频录音模块、功率放大模块、语音处理模块，所述音频录音模块包含有所述第三声音信号和第四声音信号，所述音频录音模块经过所述功率放大模块向所述扬声器发出第三声音信号和第四声音信号，所述语音处理模块接受所述扬声器采集的第一声音信号和第二声音信号，处理后发送至第一微控制模块。

在一些实施例中，所述广播主机还包括一切换电路，所述切换电路的受控端由所述第一微控制模块控制，切换语音处理模块或音频录音模块与所述扬声器的连接。

在一些实施例中，所述语音处理模块包括阻抗匹配路、缓冲电路和带通滤波电路，所述阻抗匹配路、缓冲电路和带通滤波电路串联。

在一些实施例中，所述扬声器为定压扬声器，所述定压扬声器包含一线间变压器。

在一些实施例中，所述输出控制模块包括第二微控制模块、调制电路、解调电路、供电电路和第二继电器，所述解调电路接收控制信号并进行解析后发送给第二微控制模块，第二微控制模块控制所述第二继电器闭合，所述供电电路为所述第二微控制模块供电，所述第二微控制模块采集所述第二继电器的工作状态，经所述调制电路调制后生成应答信息发送给所述火灾报警控制器或广播主机。

本发明还提供了一种消防广播搜救方法，应用于如上所述的消防广播搜救系统中，所述搜救方法包括以下步骤：

根据火灾报警信号打开相应的扬声器；

使用所述扬声器播放第四声音信号；

使用所述扬声器采集第一声音信号；

使用所述扬声器播放第三声音信号；

使用所述扬声器采集第二声音信号；

对所述第一声音信号、第二声音信号进行比对分析，判断是否有被困人员在呼救，如有人被困，获取扬声器的地址信息，并将所述地址信息告知搜救人员。

本发明提供的消防广播搜救系统具有播放消防广播信息和搜集被困人员呼救声音的双重功能，实现场外救援人员和火灾中被困人员之间的双向通信，克服了扬声器单一功能的缺陷，给火灾救援工作带来极大的便利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的消防广播搜救系统实施例一结构示意图。

图2为本发明提供的消防广播搜救系统实施例二结构示意图。

图3为语音处理模块的结构示意图。

图4为输出控制模块的结构示意图。

图5为本发明提供的消防广播搜救系统实施例三结构示意图。

图6为消防广播搜救系统的搜救方法流程图。

附图标记说明：

100-广播主机，110-第一微控制模块，120-音频录音模块，130-功率放大模块，140语音处理模块，141-带通滤波器，142-缓冲电路，143-阻抗匹配电路；150-切换电路，150-载波通讯模块。

200-扬声器，210-线间变压器；

300-火灾报警控制器；

400-输出控制模块，410-供电电路，420-解调电路，430-调制电路，440-第二继电器，450-第二微控制模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

本发明提供了一种消防广播搜救系统，具有播放消防广播声音和搜集被困人员呼救声音的双重功能，便于消防搜救工作的开展。如图1所示，消防广播搜救系统包括广播主机100和扬声器200，扬声器200有多个，分别设置在多个火灾报警装置附近或火灾报警装置上，广播主机100接收火灾报警信号后，根据火灾报警信号来源地控制相应的扬声器200采集声音信号和播放声音信号。广播主机100与扬声器200之间设置有输出控制模块400，输出控制模块400与扬声器200相对应，广播主机100通过控制输出控制模块400的开通与关断来实现与扬声器200的连接。图1所述的消防广播搜救系统，广播主机100接收的火灾报警信号可以来源于火灾报警装置，也可以来源于火灾报警控制器。

图2所示为本发明消防广播搜救系统的一具体实施例，广播主机100接收的火灾报警信号来源于火灾报警控制器300。火灾报警控制器300为区域报警控制器，对一个报警区域内的火灾进行监控，接收本区域内的火灾报警装置发出的火灾报警信号。广播主机100为各个火灾报警装置设置了唯一的ID地址，当广播主机接收到火灾报警控制器300发送的带有火灾报警信号的第一控制信号时，广播主机100根据第一控制信号快速查找该火灾报警装置的ID地址，并将该ID地址反馈给火灾报警控制器300，在本实施例中，广播主机100与火灾报警控制器300之间采用CAN总线或RS-485进行通信。火灾报警控制器300将包含有广播主机100反馈的火灾报警装置ID地址的第二控制信号通过消防二总线传输发送给输出控制模块400，输出控制模块400根据第二控制信号开通广播主机100与相应扬声器的连接。

如图2所示，广播主机100包括第一微控制模块110、音频录音模块120、功率放大模块130、语音处理模块140和切换电路150，第一微控制模块110可采用单片机来实现控制，如ARM CORTEX M3核单片机；切换电路150的一端通过消防广播线与输出控制模块400连接，切换电路150的另一端即受控端接受第一微控制模块110控制，第一微控制模块110控制切换电路150借助其中的第一继电器的触点吸合实现切换语音处理模块140或音频录音模块120与扬声器200的连接。音频录音模块120中包含有需要广播的消防广播消息，如第三声音信号和第四声音信号，音频录音模块120还可以根据不同的应用场合录制不同的广播消息。当需要播放广播消息的时候，第一微控制模块110控制音频录音模块120中的功率较低的广播信号第三声音信号或第四声音信号经功率放大模块130放大后加载到消防广播线上进行传输，通常情况下，经功率放大模块130放大后的声音信号一般为100V或120V左右的电信号，为扬声器200提供定压音频电信号；第一微控制模块110控制扬声器200采集的第一声音信号或第二声音信号经消防广播线传输至语音处理模块140，经语音处理模块140处理后存储于第一微控制模块110中，第一微控制模块110根据处理后的第一声音信号或第二声音信号分析、判断是否有被困人员在呼救。

如图2所示，扬声器200为一定压扬声器，扬声器200中设置有一线间变压器210，在播放声音信号时，线间变压器210将消防传输线上100V或120V的定压音频信号转换为阻抗是8Ω的定阻音频信号给扬声器；在采集声音信号时，扬声器200采集的低阻抗、微弱的音频信号经线间变压器210转换后变为高阻抗、较高的音频信号，再经消防广播线传输给广播主机100。

如图3所示，语音处理模块140包括带通滤波器141、缓冲电路142和阻抗匹配电路143，带通滤波器141、缓冲电路142和阻抗匹配电路143串联连接，阻抗匹配电路143为一定压阻抗匹配电路，扬声器200采集的第一声音信号或第二声音信号经消防广播线传输一段距离后，依次经阻抗匹配电路143、缓冲电路142和带通滤波器141处理后，再送至第一微控制模块110的ADC端口，第一微控制模块110先对第一声音信号或第二声音信号进行AD采样，再对采样后的两个声音信号进行分析、判断是否有呼救声返回。将声音信号经阻抗匹配电路143处理是为了使声音信号在传输过程中电压无失真，再经缓冲电路142处理，抑制了电压上升率。

如图4所示，输出控制模块400包括供电电路410、解调电路420、调制电路430、第二继电器440和第二微控制模块450，供电电路410为第二微控制模块450供电，第二微控制模块450可采用单片机来实现控制，如ARM CORTEX M3核单片机。输出控制模块400将火灾报警控制器300发送过来的第二控制信号输入到解调电路420中进行处理，解析出ID地址并发送给第二微控制模块450，第二微控制模块450中设置有多个第二继电器440，每个继电器440都有与每个扬声器200和火灾报警装置对应的ID地址，第二微控制模块450接收解调电路420发送来的ID地址，再控制相应ID地址的第二继电器440闭合，使与ID地址相对应的扬声器200就与广播主机100接通。当第二微控制模块450控制第二继电器440断开时，第二微控制模块450将带有ID地址和第二继电器440工作状态的信息发送给调制电路430进行调制，生成应答信息发送给火灾报警控制器300。

图2所示的消防广播搜救系统的工作原理是：当火灾报警控制器300接收到某个火灾报警装置发送的火灾报警信号时，火灾报警控制器300向广播主机100发送第一控制信号，广播主机100根据第一控制信号向火灾报警控制器300返回一个与火灾报警装置和扬声器200相对应的ID地址，火灾报警控制器300将包含有广播主机100反馈的火灾报警装置ID地址的第二控制信号发送给输出控制模块400，开通广播主机100与相应扬声器的连接；广播主机100通过扬声器200向附近的群众播放第四声音信号即消防火灾疏散信息，播放完成后，广播主机100控制该扬声器200采集其周围的环境声音信号，并转化成第一声音信号发送给广播主机100，然后广播主机100控制扬声器200向附近的群众播放第三声音信号即向被困人员播放搜救信息，播放完成后，广播主机100控制扬声器200再一次采集周围的声音，并转化成第二声音信号发送给广播主机100，广播主机100根据第一声音信号和第二声音信号判断是否有人在呼救。在本实施例中，当有人呼救时，第二声音信号除了包括环境声音信号外，还包括被困人员的呼救信号，去除第二声音信号中与第一声音信号相同的部分，再判断是否有人员的呼救语音信号。

图5所示为本发明消防广播搜救系统的另一具体实施例，与图2所示的实施例不同的是，广播主机100接收到火灾报警控制器300发送过来的第一控制信号即火灾报警信号后，通过其内部设置的区域管理模块快速查找到火灾报警装置和其对应扬声器200的ID地址后，不是向火灾报警控制器300返回ID地址，而是将包含有该ID地址的第三控制信号通过载波通讯模块150调理后，采用电力载波传输的方式将第三控制信号传输到消防广播线上，再经消防广播线输送给输出控制模块400，控制输出控制模块400的开通与关断。载波通讯模块150中设置有调制解调电路，调节第三控制信号的频率，更好地实现电力载波传输。区域管理模块(图中未示出)有自动管理和手动管理两种方式，第一微控制模块110根据火灾信号来源可自动获取ID地址，第一微控制模块110也可通过手动按键操作来获取ID地址。图5与图2所示的消防广播搜救系统，除了在控制输出控制模块400的开通与关断的实现方式上不同之外，其他模块的控制原理与结构基本相同，在此不再重复阐述。

下面以图2所示的消防广播搜救系统来阐述本发明提供的消防广播搜救方法，如图6所示，消防广播搜救方法主要包括以下步骤：

步骤S01：根据火灾报警信号打开相应的扬声器200；

接收到某个火灾报警装置发的报警信号后，火灾报警控制器300向广播主机100发送第一控制信号，广播主机100根据火灾报警信号来源向火灾报警控制器300返回应打开的扬声器200地址即ID地址，然后火灾报警控制器300将带有ID地址的第二控制信号通过消防二总线传输给相应的输出控制模块400，控制输出控制模块400开通，接通广播主机100和与ID地址对应的扬声器200之间的连接，然后，第一微控制模块110控制切换电路150中的第一继电器的触点向功率放大模块130和音频录音模块120方向吸合。

步骤S02：扬声器200播放第四声音信号；

广播主机100控制扬声器200播放第四声音信号即火灾疏散信号，告知广大群众，附近有火灾发生，对广大群众进行安全疏散。

步骤S03：扬声器200采集第一声音信号；

第四声音信号播放完成后，第一微控制模块110切换电路150中的第一继电器的触点向语音处理模块140方向吸合，使语音处理模块140通过消防广播线与扬声器200连接。扬声器200采集周围环境声音信号并经线间变压器210转换为第一声音信号，第一声音信号再经语音处理模块140处理后被送往第一微控制模块110进行处理。

步骤S04：扬声器200播放第三声音信号；

待扬声器200采集完成第一声音信号后，第一微控制模块110控制切换电路150中的第一继电器的触点再一次向功率放大模块130和音频录音模块120方向吸合，使功率放大模块130和音频录音模块120通过消防广播线与扬声器200连接。设定广播时间，控制扬声器200向被困人员播放第三声音信号即搜救声音信号。

步骤S05：扬声器200采集第二声音信号；

待扬声器200播放完第三声音信号后，第一微控制模块110控制切换电路150中的第一继电器的触点向语音处理模块140方向吸合，扬声器200采集包括呼救声音和周围环境声音的信号并经线间变压器210转换为第二声音信号，第二声音信号再经语音处理模块140处理后被送往第一微控制模块110进行处理。

步骤S06：对第一声音信号、第二声音信号进行比对分析后判断是否有被困人员在呼救，如有人被困，获取指定扬声器的地址信息，并将该地址信息告知搜救人员。

第一声音信号、第二声音信号先经语音处理模块140处理后再送至第一微控制模块110中进一步处理，因为第二声音信号中也包含有第一声音信号，第一微控制模块110在对第一声音信号、第二声音信号进行处理时，可根据正负信号抵消原理，先将第一声音信号进行反相处理，然后将反相的第一声音信号和第二声音信号进行求和处理，得到第五声音信号，第一微控制模块110判断第五声音信号是否为被困人的呼救信号，如有人被困，第一微控制模块110获取指定扬声器的地址信息，并将该地址信息告知搜救人员。

当搜救工作完成后，第二微控制模块450控制第二继电器440断开，第二微控制模块450采集第二继电器440的工作状态信息并经调制电路430调制后生成应答信息发送给火灾报警控制器300。

本发明提供的消防广播搜救系统具有播放消防广播信息和搜集被困人员呼救声音的双重功能，实现场外救援人员和火灾中被困人员之间的双向通信，克服了扬声器单一功能的缺陷，给火灾救援工作带来极大的便利。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种消防广播搜救系统，其特征在于，包括：

广播主机；

扬声器，与所述广播主机连接，所述广播主机接受所述扬声器采集的第一声音信号后，向所述扬声器发出第三声音信号，最后接受所述扬声器采集的第二声音信号，所述广播主机比对第一声音信号和第二声音信号，判断是否含有求救信号。

2.根据权利要求1所述的消防广播搜救系统，其特征在于，

所述消防广播搜救系统还包括火灾报警控制器和输出控制模块，所述火灾报警控制器向所述广播主机发出火灾报警信号，所述输出控制模块连接于所述广播主机与所述扬声器之间，所述广播主机根据所述火灾报警信号控制相应的输出控制模块开通和关断。

3.根据权利要求2所述的消防广播搜救系统，其特征在于，所述火灾报警控制器控制相应的输出控制模块开通和关断。

4.根据权利要求1所述的消防广播搜救系统，其特征在于，

所述广播主机包括第一微控制模块、音频录音模块、功率放大模块、语音处理模块，所述音频录音模块包含有所述第三声音信号和第四声音信号，所述音频录音模块经过所述功率放大模块向所述扬声器发出第三声音信号和第四声音信号，所述语音处理模块接受所述扬声器采集的第一声音信号和第二声音信号，处理后发送至第一微控制模块。

5.根据权利要求4所述的消防广播搜救系统，其特征在于，

所述广播主机还包括一切换电路，所述切换电路的受控端由所述第一微控制模块控制，切换语音处理模块或音频录音模块与所述扬声器的连接。

6.根据权利要求4所述的消防广播搜救系统，其特征在于，所述语音处理模块包括阻抗匹配路、缓冲电路和带通滤波电路，所述阻抗匹配路、缓冲电路和带通滤波电路串联。

7.根据权利要求1所述的消防广播搜救系统，其特征在于，所述扬声器为定压扬声器，所述定压扬声器包含一线间变压器。

8.根据权利要求2或3所述的消防广播搜救系统，其特征在于，所述输出控制模块包括第二微控制模块、调制电路、解调电路、供电电路和第二继电器，所述解调电路接收控制信号并进行解析后发送给第二微控制模块，第二微控制模块控制所述第二继电器闭合，所述供电电路为所述第二微控制模块供电，所述第二微控制模块采集所述第二继电器的工作状态，经所述调制电路调制后生成应答信息发送给所述火灾报警控制器或广播主机。

9.一种消防广播搜救方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的消防广播搜救系统中，所述搜救方法包括以下步骤：

根据火灾报警信号打开相应的扬声器；

使用所述扬声器播放第四声音信号；

使用所述扬声器采集第一声音信号；

使用所述扬声器播放第三声音信号；

使用所述扬声器采集第二声音信号；

对所述第一声音信号、第二声音信号进行比对分析，判断是否有被困人员在呼救，如有人被困，获取扬声器的地址信息，并将所述地址信息告知搜救人员。

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