CN204228963U - 救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统及装置 - Google Patents

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徐培龙
叶敏
徐建
刘启帆
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Abstract

本实用新型公开了一种救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统及装置,包括终端设备和轨迹跟踪监测装置;终端设备包括中央处理器Ⅰ、无线收发模块Ⅰ和输入、输出设备Ⅰ;轨迹定位组件包括均与中央处理器Ⅱ信号连接的卫星定位模块Ⅱ和运动方位检测元件无线收发模块Ⅱ与中央处理器Ⅱ信号连接;无线收发模块Ⅰ与无线收发模块Ⅱ之间传输无线信号,本实用新型利用卫星定位模块和辅助的运动方位检测元件,针对于卫星定位模块无法在建筑物内定位的问题进行改进,实现室外室内的定位对接,对建筑物内的救援人员能够进行跟踪定位,并传输到终端设备进行监测,并根据该监测信息,掌握消防员或被困人员位置及运动轨迹,从而指导帮助救援人员或被困人员快速撤离现场。

Description

救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统及装置
技术领域
本实用新型涉及一种救灾现场安全设备,特种涉及一种救灾人员在现场运动轨迹实时定位跟踪检测系统和设备。
背景技术
灾难现场,特别是较高频率出现的火灾现场,浓烟密度大,可视性差,救援环境较为恶劣;在环境恶劣的陌生救援现场,救援人员往往无法识别最佳的进入、救援以及逃生路线,影响救援,甚至使消防救援人员无法逃生;因此,如何保证在火灾现场的救援人员(消防队员)如何确认现场情况,不被围困而选择最佳的救援及逃生路线,从而保证救援以及逃生的有效性,则是消防等救援人员需解决的问题,也是如何有效减少火灾等自然灾害对人员造成伤亡的重要问题。
而实际上,利用现有的卫星定位模块则不能适用于建筑物内的定位,因此,不能适用于建筑物的火灾、地震等灾害的建筑物内救援。
因此,需要一种用于灾难现场救援的系统或设备,针对于卫星定位模块无法在建筑物内定位的问题进行改进,对建筑物内的救援人员能够进行跟踪定位,并传输到终端设备进行监测,并根据该监测信息,掌握消防员或被困人员位置及运动轨迹,从而指导帮助救援人员或被困人员快速撤离现场。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的提供一种救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统及装置,针对于卫星定位模块无法在建筑物内定位的问题进行改进,对建筑物内的救援人员能够进行跟踪定位,并传输到终端设备进行监测,并根据该监测信息,掌握消防员或被困人员位置及运动轨迹,从而指导帮助救援人员或被困人员快速撤离现场。
本实用新型的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统,包括终端设备和轨迹跟踪监测装置;
所述终端设备包括中央处理器Ⅰ、无线收发模块Ⅰ和输入、输出设备Ⅰ;
所述无线收发模块Ⅰ与中央处理器Ⅰ信号连接,输入输出设备与中央处理器Ⅰ信号连接;
所述轨迹跟踪监测装置包括轨迹定位组件、无线收发模块Ⅱ和中央处理器Ⅱ;所述轨迹定位组件包括均与中央处理器Ⅱ信号连接的卫星定位模块Ⅱ和运动方位检测元件;
所述无线收发模块Ⅱ与中央处理器Ⅱ信号连接;
无线收发模块Ⅰ与无线收发模块Ⅱ之间传输无线信号。
进一步,还包括用于终端设备和轨迹跟踪监测装置之间的对讲系统,该对讲系统由与中央处理器Ⅰ信号连接的对讲模块Ⅰ和与中央处理器Ⅱ信号连接的对讲模块Ⅱ组成;
进一步,输入、输出设备Ⅰ包括与中央处理器Ⅰ信号连接的命令输入单元Ⅰ、语音单元Ⅰ和显示单元Ⅰ;终端设备还包括与中央处理器Ⅰ信号连接的卫星定位模块Ⅰ;
进一步,所述无线收发模块Ⅰ和无线收发模块Ⅱ为LoRa通讯模块,所述运动方位检测元件为三轴加速度传感器;
进一步,中央处理器Ⅰ和/或中央处理器Ⅱ储存有救灾现场三维地图;
进一步,还包括信号连接于中央处理器Ⅰ的无线通信模块Ⅰ,所述终端设备为车载终端设备。
本发明还公开了一种救灾现场人员运动轨迹跟踪监测装置,包括轨迹定位组件、无线收发模块Ⅱ和中央处理器Ⅱ;所述轨迹定位组件包括均与中央处理器Ⅱ信号连接的卫星定位模块Ⅱ和运动方位检测元件;
所述无线收发模块Ⅱ与中央处理器Ⅱ信号连接。
进一步,还包括与中央处理器Ⅱ信号连接的对讲系统和信号连接于中央处理器Ⅰ的无线通信模块Ⅰ;
进一步,还包括输入、输出设备Ⅱ,输入、输出设备Ⅱ包括与中央处理器Ⅱ信号连接的命令输入单元Ⅱ、语音单元Ⅱ和显示单元Ⅱ;中央处理器Ⅱ储存有救灾现场三维地图;
进一步,所述运动方位检测元件为三轴加速度传感器;无线收发模块Ⅱ为LoRa通讯模块。
本实用新型的有益效果:本实用新型的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统及装置,利用卫星定位模块和辅助的运动方位检测元件(可采用三轴加速度传感器或者三轴陀螺仪加上加速度传感器),针对于卫星定位模块无法在建筑物内定位的问题进行改进,实现室外室内的定位对接,对建筑物内的救援人员能够进行跟踪定位,并传输到终端设备进行监测,并根据该监测信息,掌握消防员或被困人员位置及运动轨迹,从而指导帮助救援人员或被困人员快速撤离现场。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型的结构原理框图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构原理框图,如图所示:本实施例的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统,包括终端设备和轨迹跟踪监测装置;
所述终端设备包括中央处理器Ⅰ、无线收发模块Ⅰ和输入、输出设备Ⅰ;
所述无线收发模块Ⅰ与中央处理器Ⅰ信号连接,用于接收无线信号并传输至中央处理器Ⅰ,以及接受中央处理器Ⅰ的命令信号并无线发送;所述输入输出设备与中央处理器Ⅰ信号连接;用于将外部命令输至中央处理器Ⅰ,以及接受中央处理器Ⅰ的命令信号进行输出;
所述轨迹跟踪监测装置包括轨迹定位组件、无线收发模块Ⅱ和中央处理器Ⅱ;所述轨迹定位组件包括均与中央处理器Ⅱ信号连接的卫星定位模块Ⅱ和运动方位检测元件;
所述无线收发模块Ⅱ与中央处理器Ⅱ信号连接,用于接收无线收发模块Ⅰ的无线信号并传输至中央处理器Ⅱ,以及接受中央处理器Ⅱ的命令信号并无线发送至无线收发模块Ⅱ;
无线收发模块Ⅰ与无线收发模块Ⅱ之间传输无线信号;
本实用新型中,轨迹跟踪监测装置一般整体安装于一壳体中,形成紧凑的设备,用于(救灾)消防员单兵随身携带,而终端设备一般为车载的设备,用于消防车或者其他救援车辆;当救援人员由建筑物外进入建筑物内,卫星信号消失,卫星定位模块(GPS或者北斗定位模块)由定位芯片(GPS或者北斗定位芯片)和定位触发开关构成,触发开关启动时将实时获得定位芯片的经度(X轴)、纬度(Y轴)坐标,同时再将触发瞬间的重力加速度方向(Z轴)设置为零,则生成触发瞬间的空间坐标值(X,Y,0),并将此空间坐标通过无线收发模块Ⅰ与无线收发模块Ⅱ发送给终端设备以及中央处理器Ⅰ,作为火灾现场人员运动的初始空间坐标值;运动方位检测元件(可采用三轴加速度传感器或者三轴陀螺仪加上加速度传感器)一般具有积分运算器,运动方位检测元件实时检测轨迹定位跟踪装置X、Y、Z三个方向的加速度,通过积分运算得出三个方向的瞬时速度,再通过时间的积分计算出轨迹定位跟踪装置在X、Y、Z三个方向的移动距离,其X、Y、Z的移动距离与初始空间坐标叠加,即可得到携带检测轨迹定位跟踪装置消防救火人员的运行轨迹;上述运行过程是为了三轴加速度传感器或者三轴陀螺仪加上加速度传感器辅助于卫星定位系统而采用的现有的运算方法,在此不再赘述。
并且,中央处理器Ⅰ和/或中央处理器Ⅱ(仅中央处理器Ⅰ即能实现目的)中需要储存建筑物地图,并与前述的检测轨迹定位跟踪装置的检测轨迹方位相对比,从而获得救援人员具体的位置,为指导救援、逃生提供路线的指导依据;当然,该路线根据建筑物地图储存于中央处理器Ⅰ和/或中央处理器Ⅱ,则可以直接显示在检测轨迹定位跟踪装置由救援人员直接读取,也可以由终端设备读取并传输给检测轨迹定位跟踪装置或者由终端设备通过语音传给救援人员均可,当然,也可以不显示而直接语音提示等等,在此不再赘述。
本实施例中,还包括用于终端设备和轨迹跟踪监测装置之间的对讲系统,该对讲系统由与中央处理器Ⅰ信号连接的对讲模块Ⅰ和与中央处理器Ⅱ信号连接的对讲模块Ⅱ组成;通过对讲系统实现终端设备与救援人员的实时通话,提高救援效率并减少误操作。
本实施例中,输入、输出设备Ⅰ包括与中央处理器Ⅰ信号连接的命令输入单元Ⅰ、语音单元Ⅰ和显示单元Ⅰ,命令输入单元Ⅰ一般为键盘、触摸屏、麦克、摄像头等现有的输入设备,用于发出命令或者与救援人员进行交流;显示单元Ⅰ可及时显示救援人员轨迹,并通过语音进行提示,保证安全性;终端设备还包括与中央处理器Ⅰ信号连接的卫星定位模块Ⅰ,用于确定终端设备(一般用于消防车或者临时指挥场所)的具体方位,并显示该方位,确定其正确位置提供依据,并可传输至总指挥中心,实现救援过程的集中管理。
本实施例中,所述无线收发模块Ⅰ和无线收发模块Ⅱ为LoRa通讯模块,主要将包括初始空间坐标值和X、Y、Z方向的位移等有用信息发送给终端设备,LoRa通讯模块具有较强的信号传输和穿墙能力,特别适合在建筑物内的信号通讯传输;所述运动方位检测元件为三轴加速度传感器,三轴加速度传感器小巧、精度高,直接输出信号,使得整个单兵装置便于携带。
本实施例中,中央处理器Ⅰ和/或中央处理器Ⅱ储存有救灾现场三维地图;三维地图能够与楼房的建筑物内部相适应,从而获得直观的位移和方位,利于实现有效救援或逃离;如果仅中央处理器Ⅰ具有三维地图,则通过无限收发模块实现与中央处理器Ⅱ的通讯,使救援人员获得具体方位;中央处理器Ⅱ也储存了三维地图,则直接显示或语音提示,并参考进行救援活动,终端设备仅用于监督和校正;而三维地图是一个软件系统,该系统将城市内主要的建筑物和街道的相关属性生成三维的地图下载到中央处理器Ⅰ的终端设备的中,属于现有的软件技术,当然,中央处理器Ⅱ也可以储存,与轨迹定位跟踪装置发送的初始空间坐标值和X、Y、Z方向的位移位结合使用,实现火灾现场人员在建筑物内和城市街道三维定位,可追踪火灾现场人员运动轨迹。
本实施例中,还包括信号连接于中央处理器Ⅰ的无线通信模块Ⅰ,一般采用3G或4G通信模块,主要用于远程指挥中心的通信,实现远程的指挥和监控;所述终端设备为车载终端设备;
指挥中心由服务器、客户端电脑、大屏幕、三维模型建筑模型生成软件系统、卫星定位模块以及其他系统等构成;
服务器与终端设备网络连接,可采用3G、4G通信实现与终端设备数据交互,接收车载终端发送的车辆状态及火灾现场人员位置、轨迹、语音及视频信息;也可向终端设备发送指令;同时服务器存储消防车辆、轨迹定位跟踪装置、建筑三维模型数据和火灾现场数据等,实现消防车辆资源的有效调度。
客户端电脑与服务器联接,实现火灾现场情况及时查询,资源调度等所有配合消防灭火功能。
大屏幕可显示消防灭火现场的视频、地图、人员位置及交通状态等数据。
三维模型建筑模型生成软件系统主要是实现将城市建筑物的属性输入后,通过大数据量计算生成建筑物三维模型地图,并可将建筑物模型地图下载到终端设备上。
卫星定位模块主要是在地图上显示车辆和火灾现场人员位置、运行轨迹和火灾现场的距离等信息;利于指挥救灾。
本发明还公开了一种救灾现场人员运动轨迹跟踪监测装置,包括轨迹定位组件、无线收发模块Ⅱ和中央处理器Ⅱ;所述轨迹定位组件包括均与中央处理器Ⅱ信号连接的卫星定位模块Ⅱ和运动方位检测元件;
所述无线收发模块Ⅱ与中央处理器Ⅱ信号连接。
本实施例中,还包括与中央处理器Ⅱ信号连接的对讲系统和信号连接于中央处理器Ⅰ的无线通信模块Ⅰ;
本实施例中,还包括输入、输出设备Ⅱ,输入、输出设备Ⅱ包括与中央处理器Ⅱ信号连接的命令输入单元Ⅱ、语音单元Ⅱ和显示单元Ⅱ;所述输入输出设备Ⅱ用于将外部命令输至中央处理器Ⅱ,以及接受中央处理器Ⅱ的命令信号进行输出;命令输入单元Ⅱ一般为必要的按钮键盘、触摸屏、麦克、摄像头等现有的输入设备,便于指挥中心以及终端设备了解现场环境,便于指挥;显示单元Ⅱ可及时显示救援人员轨迹,并通过语音进行提示,保证安全性;中央处理器Ⅱ储存有救灾现场三维地图;更方便救援人员直观地了解所处位置。
本实施例中,所述运动方位检测元件为三轴加速度传感器,无线收发模块Ⅱ为LoRa通讯模块;无线收发模块Ⅱ为LoRa通讯模块,主要将包括初始空间坐标值和X、Y、Z方向的位移等有用信息发送给终端设备,LoRa通讯模块具有较强的信号传输和穿墙能力,特别适合在建筑物内的信号通讯传输;所述运动方位检测元件为三轴加速度传感器,三轴加速度传感器小巧、精度高,直接输出信号,使得整个单兵装置便于携带。
本发明的信号连接指的是传输信号的方式进行连接;本实用新型装置以及系统结构简单,所采用的系统软件均为现有的程序,即结合三维地图实现定位,完成较为完全的检测和监督指挥。
当然,虽然图中没有表示,但无论是终端设备还是轨迹跟踪监测装置,完成上述过程需要具有电源模块,属于现有技术,在此不再赘述。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统,其特征在于:包括终端设备和轨迹跟踪监测装置;
所述终端设备包括中央处理器Ⅰ、无线收发模块Ⅰ和输入、输出设备Ⅰ;
所述无线收发模块Ⅰ与中央处理器Ⅰ信号连接,输入输出设备与中央处理器Ⅰ信号连接;
所述轨迹跟踪监测装置包括轨迹定位组件、无线收发模块Ⅱ和中央处理器Ⅱ;所述轨迹定位组件包括均与中央处理器Ⅱ信号连接的卫星定位模块Ⅱ和运动方位检测元件;
所述无线收发模块Ⅱ与中央处理器Ⅱ信号连接;
无线收发模块Ⅰ与无线收发模块Ⅱ之间传输无线信号。
2.根据权利要求1所述的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统,其特征在于:还包括用于终端设备和轨迹跟踪监测装置之间的对讲系统,该对讲系统由与中央处理器Ⅰ信号连接的对讲模块Ⅰ和与中央处理器Ⅱ信号连接的对讲模块Ⅱ组成。
3.根据权利要求1所述的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统,其特征在于:输入、输出设备Ⅰ包括与中央处理器Ⅰ信号连接的命令输入单元Ⅰ、语音单元Ⅰ和显示单元Ⅰ;终端设备还包括与中央处理器Ⅰ信号连接的卫星定位模块Ⅰ。
4.根据权利要求1所述的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统,其特征在于:所述无线收发模块Ⅰ和无线收发模块Ⅱ为LoRa通讯模块,所述运动方位检测元件为三轴加速度传感器。
5.根据权利要求1所述的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统,其特征在于:中央处理器Ⅰ和/或中央处理器Ⅱ储存有救灾现场三维地图。
6.根据权利要求1所述的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测系统,其特征在于:还包括信号连接于中央处理器Ⅰ的无线通信模块Ⅰ,所述终端设备为车载终端设备。
7. 一种救灾现场人员运动轨迹跟踪监测装置,其特征在于:包括轨迹定位组件、无线收发模块Ⅱ和中央处理器Ⅱ;所述轨迹定位组件包括均与中央处理器Ⅱ信号连接的卫星定位模块Ⅱ和运动方位检测元件;
所述无线收发模块Ⅱ与中央处理器Ⅱ信号连接。
8.根据权利要求7所述的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测装置,其特征在于:还包括与中央处理器Ⅱ信号连接的对讲系统和信号连接于中央处理器Ⅰ的无线通信模块Ⅰ。
9.根据权利要求7所述的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测装置,其特征在于:还包括输入、输出设备Ⅱ,输入、输出设备Ⅱ包括与中央处理器Ⅱ信号连接的命令输入单元Ⅱ、语音单元Ⅱ和显示单元Ⅱ;中央处理器Ⅱ储存有救灾现场三维地图。
10. 根据权利要求7所述的救灾现场人员运动轨迹跟踪监测装置,其特征在于:所述运动方位检测元件为三轴加速度传感器;无线收发模块Ⅱ为LoRa通讯模块。
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