CN116261128A - 一种全方位立体化消防应急通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全方位立体化消防应急通信系统，涉及消防应急通信领域。该全方位立体化消防应急通信系统，包括消防前端集成系统、无线信道接入系统、无线用户接入系统、主控制服务器和串口通信服务器，所述无线信道接入系统分别与消防前端集成系统、无线用户接入系统、主控制服务器和串口通信服务器建立通讯连接，所述无线信道接入系统还与常规通信模块和无人机通信模块建立通讯连接。本发明通过优化应急通信结构，采用多样式通信网络布局，提高应急通信的承载能力和抗毁能力，实现快速灵活的机动部署、网络智能快速切换和通信组网弹性延展，实现智能化全感知，保证消防应急通信能力。

Description

一种全方位立体化消防应急通信系统

技术领域

本发明涉及消防应急通信领域，具体为一种全方位立体化消防应急通信系统。

背景技术

消防应急通信保障是指消防救援队伍借助各种现代化技术，进行消防救援现场信息的收集和传递，并进行消防救援方法的确认，以提升消防救援的速度，保障我国人民的生命财产安全。因此，做好消防应急通信保障能力建设工作具有十分重要的作用。

结合当下时代发展现状，虽然很多地区不断成立一些救援机构或组织，但是在诸多因素的影响下，人们更多的认知还是消防部门对于救援抢险工作承担主要的责任，这些社会组织或机构针对救灾强效还欠缺完善的方案，各个单位之间欠缺合理统一的协调和指挥，相互间的关系及职责都不够清楚明确，导致各种问题层出不穷。

在灾害事故发生时，在短时间内，这一地区的通信量在不断地增加，公共网络通道经常会存在通信阻塞的问题，比如在实际工作中，人民群众需要依靠通信网络来完成信息的传递，但是消防部门也要靠通信网络来进行各方的沟通和协调，那么就会导致在短时间内通信网络的运行存在较大的压力，如果超出通信相关设备本身的峰值的话，那么会出现这么严重的通信阻塞问题，影响消防救援进程。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种全方位立体化消防应急通信系统，本发明提升了现有消防应急系统的智能化、轻型化、集成化和模块化程度，提高应急通信的承载能力和抗毁能力，保证消防应急通信能力。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种全方位立体化消防应急通信系统，包括消防前端集成系统、无线信道接入系统、无线用户接入系统、主控制服务器和串口通信服务器，所述无线信道接入系统分别与消防前端集成系统、无线用户接入系统、主控制服务器和串口通信服务器建立通讯连接，所述消防前端集成系统与主控服务器建立通讯连接，所述无线用户接入系统通过标准RS232接口与串口通信服务器建立通讯连接，所述无线信道接入系统还与常规通信模块和无人机通信模块建立通讯连接。

优选的，所述消防前端集成系统包括传感器模块、整流滤波电路、视频传输模块和语音交换模块，所述传感器模块包括安装在前端的可燃气体传感器、烟雾传感器、温度传感器和火焰传感器，用于监测前端场景状态，所述传感器模块通过编码器与整流滤波电路相连，所述视频传输模块和语音交换模块的输出端无线连接在主控服务器的信号接收端。

优选的，所述主控服务器包括CAN接口、电源管理模块、多媒体数据流缓冲器、多媒体数据流存储器和语音传输单元，所述CAN接口通过外线连接外界设备，所述多媒体数据流缓冲器与视频传输模块和语音传输模块电连接，所述多媒体数据流存储器与多媒体数据流缓冲器和语音传输单元电连接，所述语音传输单元还电连接有麦克风。

优选的，所述无线信道接入系统包括低频信号模块、宽带信道模块、窄带信道模块、语音控制模块、短信收发模块和数据收发模块，通过接入GSM/CDMA/3G移动公网无线语音功能的模块拨打和应答来自于GSM/CDMA/3G移动网络的呼叫和收发短信、实现GPRS/CDMA2000-1X/3G无线数据业务，所述低频信号模块、宽带信道模块、窄带信道模块用于接收信号，并进行衰减滤波、放大、解掉和解码处理，并输出信号。

优选的，所述常规通信模块包括集群通信单元、公网通信单元、卫星通信单元和短波通信单元，采用多网融合通信进行互补，利用5G公网、LTE宽度专网、窄带专网及自组网和卫星技术手段，方便为应急响应中的救援队伍提供全天候的通信保障，保证通讯正常。

优选的，所述无人机通信模块包括无人机控制单元、视频传输单元、高空摄像单元和北斗定位单元，利用无人机配备摄像机可以对消防救援现场的情况进行实时传递，让指挥部通过视频信息对火灾的情况进行实时掌握，做好救援方案的及时调整，保证消防救援的顺利开展。

优选的，所述串口通信服务器包括多个串口接入模块，所述串口接入模块均与无线信道接入系统建立通讯连接，所述串口通讯服务器还包括主机交换模块和网络接入模块，所述主机交换模块的接收端与所有串口接入模块的输出端电连接，所述主机交换模块还与网络接入模块电连接，所述网络接入模块与主控服务器监控通信连接。

工作原理：通过接收消防前端集成系统输出的经过整流滤波的可燃气体传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器的传感向量组信号与状态位寄存器的输出信号，处理完成后信号发送至无线信道接入系统中，对火灾现场情况进行判断，从而实现使用多维传感向量来对火灾进行判断，解决火灾的误报问题，依托于常规通信模块实现对讲通话，通过无人机通信模块内设备的协助，做好消防救援现场的精确判断，从而达到提升消防资源利用率，保证消防应急救援效果的目的，同时视频传输模块对现场进行视频转播，语音交换模块负责无线信道接入模块及无线用户接入系统、卫星电话、外线电话及调度电话的语音接入，实现所接入有无线语音任意交换、分组、录音、放音、主叫号码显示及传真功能，主控服务器将接收到的信号通过相应的CAN接口与分机进行语音通信，在这种方案中的应急通信系统具备应急情况下的语音广播通话并能进行声光告警，由主控服务器的天线发送至低频信道模块，该经过低频发射机处理的工作信号由低频信道模块的低频接收天线接收后，经过衰减滤波、放大、解调、解码处理，输入至指令表，指令表根据主控服务器发送的工作信号，输出指令表里对应的指令信号，由主控服务器读取指令表输出的指令信号，并对该指令信号与传感比较向量组数据经过关联累加后的数据进行综合判决，从而确定消防数据处理单元的实时工作模式，成本低廉、布设简单等特点，可广泛应用于工厂、写字楼、商场、住宅等场所。

本发明提供了一种全方位立体化消防应急通信系统。具备以下有益效果：

本发明通过优化应急通信结构，采用多渠道信道接入配备布局，大幅提升应急通信的智能化、轻型化、集成化和模块化程度，以及采用多样式通信网络布局，提高应急通信的承载能力和抗毁能力，实现快速灵活的机动部署、网络智能快速切换和通信组网弹性延展，实现智能化全感知，保证消防应急通信能力。

附图说明

图1为本发明的整体系统流程示意图；

图2为本发明中消防前端集成系统的系统结构图；

图3为本发明中主控服务器的系统结构图；

图4为本发明中无线信道接入系统的系统结构图；

图5为本发明中串口通信服务器的系统结构图；

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。

实施例：

如图1-5所示，本发明实施例提供一种全方位立体化消防应急通信系统，包括消防前端集成系统、无线信道接入系统、无线用户接入系统、主控制服务器和串口通信服务器，无线信道接入系统分别与消防前端集成系统、无线用户接入系统、主控制服务器和串口通信服务器建立通讯连接，消防前端集成系统与主控服务器建立通讯连接，无线用户接入系统通过标准RS232接口与串口通信服务器建立通讯连接，无线信道接入系统还与常规通信模块和无人机通信模块建立通讯连接。

本实施例中，消防前端集成系统包括传感器模块、整流滤波电路、视频传输模块和语音交换模块，传感器模块包括安装在前端的可燃气体传感器、烟雾传感器、温度传感器和火焰传感器，用于监测前端场景状态，传感器模块通过编码器与整流滤波电路相连，视频传输模块和语音交换模块的输出端无线连接在主控服务器的信号接收端。

具体的，通过接收消防前端集成系统输出的经过整流滤波的可燃气体传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器的传感向量组信号与状态位寄存器的输出信号，在综合向量转换器中依次完成信号的综合编码、合并处理、并行至串行转换、二次编码，最后输出综合向量信号，该综合向量信号发送至无线信道接入系统中，对火灾现场情况进行判断，从而实现使用多维传感向量来对火灾进行判断，解决火灾的误报问题，保障火灾报警的可靠性，同时视频传输模块对现场进行视频转播，语音交换模块负责无线信道接入模块及无线用户接入系统、卫星电话、外线电话及调度电话的语音接入，实现所接入有无线语音任意交换、分组、录音、放音、主叫号码显示及传真功能。

进一步的，主控服务器包括CAN接口、电源管理模块、多媒体数据流缓冲器、多媒体数据流存储器和语音传输单元，CAN接口通过外线连接外界设备，多媒体数据流缓冲器与视频传输模块和语音传输模块电连接，多媒体数据流存储器与多媒体数据流缓冲器和语音传输单元电连接，语音传输单元还电连接有麦克风。

具体的，主控服务器将接收到的信号通过相应的CAN接口与分机进行语音通信，在这种方案中的应急通信系统具备应急情况下的语音广播通话并能进行声光告警，有效解决传统消防措施在应急情况下不利于人员疏散的问题，系统具有成本低廉、布设简单等特点，可广泛应用于工厂、写字楼、商场、住宅等场所。

进一步的，无线信道接入系统包括低频信号模块、宽带信道模块、窄带信道模块、语音控制模块、短信收发模块和数据收发模块，通过接入GSM/CDMA/3G移动公网无线语音功能的模块拨打和应答来自于GSM/CDMA/3G移动网络的呼叫和收发短信、实现GPRS/CDMA2000-1X/3G无线数据业务，低频信号模块、宽带信道模块、窄带信道模块用于接收信号，并进行衰减滤波、放大、解掉和解码处理，并输出信号。

具体的，窄带信道模块包括依次连接的传感数据编码器、窄带信道调制器、窄带射频放大器、窄带射频发射天线，传感数据编码器与消防数据处理单元的窄带信道开关连接，窄带射频放大器与消防数据处理单元的窄带信道开关的输入端连接，且窄带射频放大器与消防数据处理单元的判决控制器的输出端线连接，低频信道模块包括依次连接的低频接收天线、衰减滤波器、低噪声放大器、低频解调解码器和指令表，指令表与消防数据处理单元的判决控制器相连，宽带信道模块包括依次连接的码流数据编解码器、宽带信道调制解调器、宽带射频功率放大器、宽带射频双工器、宽带射频收发天线和宽带信道调制解调器，窄带信道模块的窄带射频放大器和宽带信道模块的宽带射频功率放大器只有在接收到判决控制器的导通信号时，才能进行通电工作，从而从根本上实现了低功耗，节能环保，实用性好。

由主控服务器的天线发送至低频信道模块，该经过低频发射机处理的工作信号由低频信道模块的低频接收天线接收后，经过衰减滤波、放大、解调、解码处理，输入至指令表，指令表根据主控服务器发送的工作信号，输出指令表里对应的指令信号，由主控服务器读取指令表输出的指令信号，并对该指令信号与传感比较向量组数据经过关联累加后的数据进行综合判决，从而确定消防数据处理单元的实时工作模式，设置状态位寄存器以及控制窄带信道开关、宽带信道开关、窄带射频放大器、宽带射频功率放大器的工作状态。

进一步的，常规通信模块包括集群通信单元、公网通信单元、卫星通信单元和短波通信单元，采用多网融合通信进行互补，利用5G公网、LTE宽度专网、窄带专网及自组网和卫星技术手段，方便为应急响应中的救援队伍提供全天候的通信保障，保证通讯正常。

具体的，公网通信单元依托于手机网络、公网对讲机和移动单兵图传等公网通信的高质量、高容量、高速率和资费低等优势，公网对讲机将语音信号通过手机网络信号的数据通道进行传输，实现对讲通话，成本低廉、建设工程周期短、适用性好、扩展性好，使用方便。

集群通信单元主要由基站、移动台、调度台和控制中心组成，用于形成全国范围的规模效应，具有起点高、经费投入少和使用效果好的优点。

短波通信单元中由于短波是唯一不受地面网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段，具有极高的抗毁能力和自主通信能力，可用于大区域、大规模灾害救援，解决后方指挥中心、前方指挥部和救援一线之间的应急通信联络问题。

卫星通信单元是利用卫星中继站转发无线电信号，实现多个地球站之间的通信，可以广泛应用于公网瘫痪、地形复杂、道路受阻等恶劣条件下的应急救援通信保障，满足灾害现场通信需求的补充。

进一步地，无人机通信模块包括无人机控制单元、视频传输单元、高空摄像单元和北斗定位单元，利用无人机配备摄像机可以对消防救援现场的情况进行实时传递，让指挥部通过视频信息对火灾的情况进行实时掌握，做好救援方案的及时调整，保证消防救援的顺利开展。

具体地，通过无人机通信模块内设备的协助，做好消防救援现场的精确判断，从而达到提升消防资源利用率，保证消防应急救援效果的目的，同时可以对消防救援队伍的救援情况实时转播，帮助指挥部掌握更多的消防救援情况，提升消防救援的工作效率，是对消防应急救援通信能力建设工作的完善。

进一步的，串口通信服务器包括多个串口接入模块，串口接入模块均与无线信道接入系统建立通讯连接，串口通讯服务器还包括主机交换模块和网络接入模块，主机交换模块的接收端与所有串口接入模块的输出端电连接，主机交换模块还与网络接入模块电连接，网络接入模块与主控服务器监控通信连接。

具体的，多个串口接入模块与无线信道接入模块和无线用户接入系统串口连接，每个串口接入模块都具有突破保护功能，有效避免设备损坏，网络接入模块与主控服务器通过网络方式连接，实现无线接入终端设备状态信息上传和控制管理等命令下达，主机交换模块实现网络数据及串口数据的相互转换。

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 (7)

1.一种全方位立体化消防应急通信系统，包括消防前端集成系统、无线信道接入系统、无线用户接入系统、主控制服务器和串口通信服务器，其特征在于：所述无线信道接入系统分别与消防前端集成系统、无线用户接入系统、主控制服务器和串口通信服务器建立通讯连接，所述消防前端集成系统与主控服务器建立通讯连接，所述无线用户接入系统通过标准RS232接口与串口通信服务器建立通讯连接，所述无线信道接入系统还与常规通信模块和无人机通信模块建立通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种全方位立体化消防应急通信系统，其特征在于：所述消防前端集成系统包括传感器模块、整流滤波电路、视频传输模块和语音交换模块，所述传感器模块包括安装在前端的可燃气体传感器、烟雾传感器、温度传感器和火焰传感器，用于监测前端场景状态，所述传感器模块通过编码器与整流滤波电路相连，所述视频传输模块和语音交换模块的输出端无线连接在主控服务器的信号接收端。

3.根据权利要求1所述的一种全方位立体化消防应急通信系统，其特征在于：所述主控服务器包括CAN接口、电源管理模块、多媒体数据流缓冲器、多媒体数据流存储器和语音传输单元，所述CAN接口通过外线连接外界设备，所述多媒体数据流缓冲器与视频传输模块和语音传输模块电连接，所述多媒体数据流存储器与多媒体数据流缓冲器和语音传输单元电连接，所述语音传输单元还电连接有麦克风。

4.根据权利要求1所述的一种全方位立体化消防应急通信系统，其特征在于：所述无线信道接入系统包括低频信号模块、宽带信道模块、窄带信道模块、语音控制模块、短信收发模块和数据收发模块，通过接入GSM/CDMA/3G移动公网无线语音功能的模块拨打和应答来自于GSM/CDMA/3G移动网络的呼叫和收发短信、实现GPRS/CDMA2000-1X/3G无线数据业务，所述低频信号模块、宽带信道模块、窄带信道模块用于接收信号，并进行衰减滤波、放大、解掉和解码处理，并输出信号。

5.根据权利要求1所述的一种全方位立体化消防应急通信系统，其特征在于：所述常规通信模块包括集群通信单元、公网通信单元、卫星通信单元和短波通信单元，采用多网融合通信进行互补，利用5G公网、LTE宽度专网、窄带专网及自组网和卫星技术手段，方便为应急响应中的救援队伍提供全天候的通信保障，保证通讯正常。

6.根据权利要求1所述的一种全方位立体化消防应急通信系统，其特征在于：所述无人机通信模块包括无人机控制单元、视频传输单元、高空摄像单元和北斗定位单元，利用无人机配备摄像机可以对消防救援现场的情况进行实时传递，让指挥部通过视频信息对火灾的情况进行实时掌握，做好救援方案的及时调整，保证消防救援的顺利开展。

7.根据权利要求1所述的一种全方位立体化消防应急通信系统，其特征在于：所述串口通信服务器包括多个串口接入模块，所述串口接入模块均与无线信道接入系统建立通讯连接，所述串口通讯服务器还包括主机交换模块和网络接入模块，所述主机交换模块的接收端与所有串口接入模块的输出端电连接，所述主机交换模块还与网络接入模块电连接，所述网络接入模块与主控服务器监控通信连接。

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