CN202218416U - 一种灾情信息采集终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种灾情信息采集终端，包括硬件处理核心板、定位通信单元、蜂窝通信组件、人机交互单元、摄像头组件、电子罗盘模块。定位通信单元、蜂窝通信组件、人机交互单元、摄像头组件、电子罗盘模块均与硬件处理核心板相交互。采用本实用新型可以解决灾害现场复杂环境下通过充分利用卫星遥感、卫星导航、地理信息，以及充分利用北斗通信与地面蜂窝通信方式，实现现场灾情信息的快速采集上报、指挥调度信息实时接收等问题，提高应急救灾工作质量与效率。

Description

一种灾情信息采集终端

技术领域

本实用新型涉及一种灾情信息采集终端。

背景技术

我国是一个自然灾害频发的国家，每年受灾的人口众多、受灾区域广阔，如汶川地震、玉树地震、甘肃舟曲特大泥石流、2011年南方严重干旱等自然灾害给我国造成了巨大的损失。为了积极快速的应对各种自然灾害，减少灾害给人类日常生活带来的危害，各种灾害预测、灾情信息采集上报、灾情信息处理决策系统应运而生。其中灾情信息快速的、准确的采集上报对灾害发生后的应急减灾、指挥救援具有重要作用。

目前的灾情信息采集方式有卫星遥感、航空拍照、地面上位于灾害现场的信息采集等，其中卫星遥感、航空拍照只能提供宏观上的灾情信息，且受自然条件的影像较大，而且卫星遥感要受到卫星运行周期的限制。地面上的位于灾害现场的信息采集仍然是主要的采集方式，并且可以提供更加直观、数据更加准确的灾情信息，在应急减灾中具有不可替代的作用。

目前，我国灾害应急救助工作技术水平总体有待提高，其中针对灾害现场工作的信息采集、灾害监测与应急通讯能力存在明显不足，现场灾情采集的设备功能简单、灾情信息形式和信息传输手段单一，不能充分把的卫星/航空遥感、卫星导航和地理信息运用到现场采集设备中，不利于灾情信息的快速采集上报、信息汇总处理与直观显示，甚至出现救援人员和车辆“失踪”的情况，对应急救灾工作质量和效率造成较大影响。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种灾情信息采集终端。采用本实用新型可以解决灾害现场复杂环境下通过充分利用卫星遥感、卫星导航、地理信息，以及充分利用北斗通信与地面蜂窝通信方式，实现现场灾情信息的快速采集上报、指挥调度信息实时接收等问题，提高应急救灾工作质量与效率。

本实用新型的技术解决方案是：

一种灾情信息采集终端，其特征在于包括：硬件处理核心板、定位通信单元、蜂窝通信组件、人机交互单元、摄像头组件、蓝牙模块、接口单元和电源管理单元。

其中，定位通信单元，包括GPS组件和北斗组件，用于获取定位信息，并将定位信息输出到硬件处理核心板，同时接收来自于硬件处理核心板的数据并进行传输。

蜂窝通信组件与硬件处理核心板进行交互，接收和发送数据。

人机交互单元接收操作人员的输入操作，并将输入操作转化为输入数据后输出到硬件处理核心板；硬件处理核心板将显示数据输出到人机交互单元进行显示。

摄像头组件用于获取灾害现场的图片或视频信息，并将图片或视频信息输出到硬件处理核心板。

蓝牙模块，所述蓝牙模块与硬件处理核心板进行交互，用于进行无线语音、数据传输。

接口单元，所述接口单元包括标准的USB-OTG接口、3线串口、3.5mm耳机接口、电源适配器接口；所述终端通过标准USB-OTG接口与PC连接，实现终端内部地图数据预装、终端数据导入导出、终端应用程序升级导入导出；同时，终端可利用USB-OTG接口连接USB-RJ45接口转换模块，使终端扩展出标准的以太网接口。

电子罗盘模块，所述电子罗盘模块用于感知地球磁场信息，并将获得的角度信息输出到硬件处理核心板。

电源管理单元，电源管理模块用于为各模块或单元供电，并对内置电池进行充电、电池电量检测。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

(1)本实用新型内部同时集成了EVDO蜂窝通信模块、定位通信单元(包括：北斗通信模块)、蓝牙模块等多种通信模块，可由USB接口扩展以太网通信，采用电磁兼容设计，各通信模块可以同时正常工作，完成灾情信息的快速上报；

(2)本实用新型的定位通信单元具有GPS和北斗双模定位功能；同时还具有电子罗盘，可用于辅助使用者辨别北斗通信时天线的指向，并可在静止状态下或GPS失效状态下，配合地理信息系统进行方向的辨识；

(3)集成的高分辨率摄像头模块，可用于采集灾情现场的影像或视频信息，并进一步通过与北斗或GPS定位信息配合完成现场灾情图片信息的采集；

(4)利用人机交互单元实现了矢量地图、遥感影像地图与灾情信息的融合直观显示，并可配合GPS定位信息实现的路线规划、实时导航。

附图说明

图1为本实用新型灾情信息采集手持终端应用示意图；

图2为本实用新型结构示意图；

图3为实用新型软件模块组成及处理流程图。

具体实施方式

灾情信息采集终端由硬件系统和软件系统组成，其各自组成如下：

1.终端硬件系统组成

包括硬件处理核心板、定位通信单元、蜂窝通信组件、人机交互单元、蓝牙模块、电子罗盘模块、摄像头组件、电源管理单元、外部接口。

所述硬件处理核心板主要由嵌入式CPU、DDR内存、FLASH存储、TF卡存储模块组成，用于对多源地图数据、通信信息和采集的文字信息、定位信息、图片信息等进行处理、存储管理。

所述定位通信单元由北斗组件(包括北斗模块、北斗收发天线、高频馈线)和GPS组件(包括GPS模块、天线)组成；用于进行北斗定位申请信息和来自于硬件处理核心板信息的收发、GPS定位信息的接收。

所述蜂窝通信组件由EVDO模块及天线组成，支持的通信体制为CDMA2000 1x EVDO Rev.A、CDMA 2000 1x EVDO Rev.0、CDMA 1X、CDMA IS-95；兼容支持GPRS(通用分组无线业务)；用于通过蜂窝基站将多种形式的灾情信息(表单、文字、位置、图片、数据、语音)进行上报、接收上级的指挥调度信息，还可以用于现场灾情采集人员之间或救援人员之间的相互通信。

所述人机交互单元由LCD液晶屏、触摸屏、按键、振动电机、音频模块等组成；LCD用于显示各种图形化操作界面、地图数据等；通过触摸屏、按键对终端进行各种操作(信息输入、拍照、通信、地图管理、数据管理等)；语音模块由内置一体化听筒、音频处理芯片、麦克和耳机组成，用于声音的输出(话音、系统提示报警、音乐视频播放)和输入(话音、声音录制等)；振动电机用于在收到通信信息时、偏航时、进入危险区域时以振动的方式进行提示报警。

所述摄像头组件由摄像头、LED闪光灯组成，用于拍摄现场灾情图片和录制视频信息。

所述电子罗盘模块用于感知地球磁场信息并输出角度信息，用于方向的辨识。北斗一代导航卫星位于赤道的上空，在我国境内通过北斗进行定位、通信时，北斗的天线需要朝向南方天空位置，但某些特殊环境下现场人员无法自身辨别方向，此时可通过电子罗盘来辨识方向，辅助北斗的操作。

所述蓝牙模块用于近距离无线语音、数据传输，如通过蓝牙耳机进行电话通信、终端之间的数据共享等。

所述电源管理单元用于为终端内部各个硬件单元供电，并对内置电池进行充电、电池电量检测等。

所述外部接口有标准的USB-OTG接口、3线串口、3.5mm耳机接口、电源适配器接口；通过终端上的USB-OTG接口与PC连接，实现终端内部多种地图数据预装、终端数据导入导出、终端应用程序升级；还可通过USB-OTG接口连接USB-RJ45接口转换模块，使终端扩展出标准的以太网接口。电源适配器接口用于为终端内部电池进行充电或外接电源工作。

2.终端软件系统组成

包括嵌入式操作系统、应用层处理软件。

所述嵌入式操作系统采用Windows CE6.0，并集成了各个硬件单元的驱动程序。

所述应用层处理软件包括：界面显示模块、空间数据处理模块、定位信息处理模块、导航处理模块、蜂窝通信处理模块、通信处理模块、数据采集处理模块、灾情标绘模块、信息查询模块、终端设置管理模块、电子罗盘模块等。

所述界面显示模块用于为用户显示地理信息数据(矢量地图、遥感影像地图、位置信息、轨迹信息)、灾情信息(标绘信息、表单式数据、灾情图片)、操作界面(软键盘、图形按钮等)、提示信息(信息收发状态、电池电量等)。

所述定位信息处理组件用于读取硬件定位模块输出的GPS、北斗定位导航数据；完成北斗定位信息发送与接收、数据解析；完成GPS定位数据的解析。

所述导航处理模块用于基于矢量地图数据进行行进路线自动规划，并根据上述定位信息处理组件输出的定位信息结合规划的路线进行实时的导航；还可进行行进轨迹的记录并提交界面显示模块进行显示。

所述空间数据处理模块用于对空间数据(矢量地图、遥感影像图、卫星导航信息)进行综合处理，并对空间数据进行存储和调度管理。特点是经过该模块处理后，可通过界面显示模块对矢量地图、遥感影像图分别单独显示，还可以把矢量地图与遥感影像图进行融合叠加显示，进行现地对照。

所述蜂窝通信处理模块用于根据用户的操作完成对蜂窝通信硬件模块的控制，如拨号上网、短信收发、电话拔打/接听、模块开关机等。

所述通信处理模块又包括北斗通信模块、以太网通信模块。用于当用户选择北斗或以太网上报方式，把数据采集处理模块生成的综合灾情信息按照所选的通信方式进行相应的数据编码，生成特定格式的数据帧，然后进行上报。以太网传输方式包括移动以太网、有线以太网传输两种。该模块还负责接收下发的指挥调度信息，并完成通信数据的存储。

所述数据采集处理模块用于采集灾情现场信息，并对灾情现场信息进行存储管理，根据现场灾情填写相应的业务表单或采集现场的图片信息，将上述提交北斗通信或以太网通信处理模块进行发送。

所述灾情标绘模块用于把所采集的灾情信息以多属性图标的方式在电子地图上进行标绘显示。

所述信息查询模块用于查询所采集的灾情信息、多种通信信息、轨迹记录信息，以及管理通信录信息。

所述终端设置管理模块用于终端的一些参数设置，如音量、液晶屏背光亮度、软件登录密码等。

所述电子罗盘模块用于读取电子罗盘硬件模块的数据，并分别以图形化和角度数值的方式显示当前的方向信息。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式做进一步详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型的灾情信息采集终端在执行灾情采集任务之前，先通过USB数据线或TF卡拷贝的方式，把灾害发生区域的遥感影像图数据预装入终端内部的iNAND FLASH或TF数据存储卡中。终端内部矢量地图数据覆盖全国，不用预装。并预置业务表单类型。

灾情信息采集小组携终端赶赴灾情现场，可以矢量地图、遥感影像图为基础图层，对路径长度、特定区域面积进行量算，采集录入灾情信息，填写灾情表单，拍摄现场的受灾图片，自动记录灾情采集地点的经纬度坐标，并综合生成特定格式的多属性灾情标绘图标，定位显示在终端的地图界面上。

在地面蜂窝通信网络没有完全破坏时，可通过蜂窝基站接入移动以太网，将所采集的灾情信息(灾情业务表单、文字描述、现场图片、位置信息)按照制定的数据帧进行上报，信息中心接收到信息后自动进行数据解析、统计分析、存储。还可以通过蜂窝基站以电话、短信的方式进行灾情的上报。同时，灾害现场的采集小组成员之间还可进行电话、短信、数据通信。

当受灾严重导致地面通信网络完全瘫痪时，可通过北斗卫星进行应急通信，将所采集的灾情信息(灾情表单、位置信息、文字描述)进行上报。

如图2所示，本实用新型的硬件组成详述如下。

包括硬件处理核心板、定位通信单元、蜂窝通信组件、人机交互单元、蓝牙模块、电子罗盘模块、摄像头组件、电源管理单元、外部接口。

所述硬件处理核心板中的嵌入式CPU采用ARM Cortex-A8内核的高性能处理器；标配DDR内存采用256MB，并可扩展至512MB；FLASH存储包括两块存储芯片，128MB SLC FLASH主要用于存储操作系统，4GB INAND主要用于存储应用程序和数据；TF卡主要用于大容量数据存储，支持32GB容量的TF卡。

所述定位通信单元由北斗组件和GPS组件组成。北斗组件包括北斗模块、北斗收发天线、高频馈线；北斗模块通过UART接口与CPU进行通信；北斗天线位于终端的顶部。GPS模块具有20个信号通道，通过UART与CPU进行通信。采用全屏蔽设计。

所述蜂窝通信组件由EVDO模块及天线组成，支持的通信体制为CDMA2000 1x EVDO Rev.A、CDMA 2000 1x EVDO Rev.0、CDMA 1X、CDMA IS-95；兼容支持GPRS业务。CDMA模块与CPU的USB HOST进行通信，支持电话、短信、AT命令、数据传输和接入移动互联网。

所述人机交互单元由LCD液晶屏、触摸屏、按键、振动电机、音频模块等组成。LCD采用高分辨率、彩色液晶屏，与CPU的内部的LCD控制器相连。触摸屏采用与LCD同尺寸的电阻式触摸屏。触摸屏四个边缘加橡胶垫圈防止水进入。

语音模块由内置一体化听筒、音频处理芯片、麦克和耳机组成，用于声音的输出(话音、系统提示报警、音乐视频播放)和输入(话音、声音录制等)。一体化听筒、麦克周围加防水垫圈。采用带回声消除功能的音频芯片以提高通话质量。

振动电机用于在收到通信信息时、偏航时、进入危险区域时以振动的方式进行提示报警。由CPU的一个GPIO引脚控制其电源的通断。

所述摄像头组件由500万像素的摄像头、LED闪光灯组成，用于拍摄现场灾情图片和录制视频信息，摄像头与CPU的CAMERA接口连接。

所述电子罗盘模块采用三维磁阻式电子罗盘，可实现俯仰角、翻滚角和航向角的测量，主要用于方向辨识。

所述电源管理单元用于为终端内部各个硬件单元供电，并对内置电池进行充电、电池电量检测等。终端支持15V～32V宽电压范围的直流输入，并具有电极性反接保护功能。并设计了一种专用的充电器，支持9～32V的输入，输出在15V～20V范围内，采用该充电器可通过车载点烟器、野外手摇式发电机对终端进行供电，解决应急供电问题。

上述北斗模块、蜂窝通信模块、GPS模块、蓝牙模块都具有独立电源控制，在不使用情况下关闭相应的模块，降低终端的功耗。

所述外部接口有标准的USB-OTG接口、3线串口、3.5mm有线耳机麦克接口、电源适配器接口，接口外部具有防水盖。

如图3所示，手持终端软件组成及信息采集处理流程如下。

空间数据处理模块用于对矢量地图数据、遥感影像数据进行管理，根据当前界面显示窗口以及位置动态的加载相应的地图数据，并实现矢量图、遥感影像图的分层单独显示、叠加显示；还根据用户的操作进行地图的放大、缩小、漫游等处理。还可以通过点击地图上的点获取相应的位置信息供数据采集模块使用。

定位信息处理模块用于发送北斗定位申请、读取北斗定位信息、获取北斗卫星信号状态、获取北斗授时信息，以及获取GPS定位信息、授时信息、卫星信号状态，并将定位信息提供给数据采集处理模块和导航处理模块使用。

导航处理模块用于实现基于矢量地图数据的道路计算、路径规划，并根据规划好的路径、GPS定位信息进行实时的导航，计算当前的移动速度和距离，当与规划的路径偏离超过一定距离时进行偏航报警。还可实时的保存GPS定位信息，并生成相应的行进轨迹。

数据采集处理模块用于灾情信息的采集和融合处理。通过软键盘(支持汉字、字母、数字、手写输入)填写现场灾情业务表单、文字描述的输入灾情字符信息。通过现场拍照、摄像等功能采集灾情的图像信息。灾情现场的位置信息有两种方式获取：一种是当采集人员可以靠近灾情发生地点时，通过GPS或北斗直接获取灾情发生的位置；当采集人员无法靠近灾情发生的地点时或GPS、北斗都无法定位时，可通过在电子地图(矢量地图、遥感影像图)上点击获取位置信息。上述表单、文字、图片等灾情信息与位置信息进行融合后进行标绘、上报、存储。

灾情标绘模块与数据采集处理模块相连接，将获取的灾情信息按照不同的类型生成多属性图标，并根据其中的定位信息在电子地图上自动进行标绘，即以直观的灾情图标方式叠加在矢量地图和遥感影像图上。

通信处理模块与数据采集模块、信息管理模块相连接，用于信息的编解码、传输。其可以通过北斗数据传输模块进行表单、文字、位置等字符型灾情信息的上报，并接收信息中心或其他小组成员的字符信息。还可通过蜂窝通信模块接入移动以太网，进行表单、文字、位置、图片、数据等灾情信息的上报，并可接收信息中心或其它小组成员的字符、图片、件等信息。

蜂窝通信处理模块用于通过AT命令方式控制EVDO硬件模块，通过蜂窝基站进行拨号接入移动以太网，然后通过上述以太网数据传输模块进行灾情信息的传输。在不接入移动以太网情况时，还可以通过蜂窝基站实现采集人员与信息中心、采集小组人员之间的电话通信、短信通信；电话通信可使用内置的听筒和麦克，还可以使用有线耳麦和蓝牙耳麦。

信息管理查询模块用于对灾情业务表单定制、灾情信息(业务表单、文字描述、灾情图片、标绘信息等)、通信信息(北斗文字通信信息、以太网通信信息、手机短信)、轨迹信息、通讯录进行管理。并提供相应的信息供其它软件模块调用。

电子罗盘模块用于读取电子罗盘的三维角度信息，并分别以图形化、数值的形式显示当前的方向。

终端设置管理模块主要用于终端的一些参数设置，如音量、液晶屏背光亮度、软件登录密码、蓝牙设备搜索等。

界面显示模块用于显示终端的所有图形化界面。其中地图显示模块通过读取空间数据处理模块输出进行地图的各种显示；标绘显示模块通过读取标绘信息、地图信息实现在地图上特定位置的标绘图标显示。操作界面还包括所有的按钮、软键盘、菜单项等。提示信息显示包括电池电量、无线信号强度、信息收发状态提示等。

本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种灾情信息采集终端，其特征在于包括：硬件处理核心板、定位通信单元、蜂窝通信组件、人机交互单元、摄像头组件，

其中，定位通信单元用于获取定位信息，并将定位信息输出到硬件处理核心板，同时接收来自于硬件处理核心板的数据并进行传输；

蜂窝通信组件与硬件处理核心板进行交互，接收和发送数据；

人机交互单元接收操作人员的输入操作，并将输入操作转化为输入数据后输出到硬件处理核心板；硬件处理核心板将显示数据输出到人机交互单元进行显示；

摄像头组件用于获取灾害现场的图片或视频信息，并将图片或视频信息输出到硬件处理核心板。

2.根据权利要求1所述的一种灾情信息采集终端，其特征在于：还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与硬件处理核心板进行交互，用于进行无线语音、数据传输。

3.根据权利要求1所述的一种灾情信息采集终端，其特征在于：还包括接口单元，所述接口单元包括标准的USB-OTG接口、3线串口、3.5mm耳机接口、电源适配器接口；所述终端通过标准USB-OTG接口与PC连接，实现终端内部地图数据预装、终端数据导入导出、终端应用程序升级导入导出；同时，终端可利用USB-OTG接口连接USB-RJ45接口转换模块，使终端扩展出标准的以太网接口。

4.根据权利要求1所述的一种灾情信息采集终端，其特征在于：还包括电子罗盘模块，所述电子罗盘模块用于感知地球磁场信息，并将获得的角度信息输出到硬件处理核心板。

5.根据权利要求1所述的一种灾情信息采集终端，其特征在于：所述定位通信单元包括GPS组件和北斗组件。

6.根据权利要求1～5中任一所述的一种灾情信息采集终端，其特征在于：还包括电源管理单元，电源管理模块用于为各模块或单元供电，并对内置电池进行充电、电池电量检测。

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