CN209221402U - 一种基于多传感器的便携式消防单兵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于多传感器的便携式消防单兵装置，包括集成设置的包括集成设置的定位传感器模块、图像采集传感器模块、消防人员状态监测传感器模块、环境状态探测传感器模块、数据处理模块以及数据传输模块，定位传感器模块、图像采集传感器模块、消防人员状态监测传感器模块、环境状态探测传感器模块分别通过数据处理模块与数据传输模块连接，定位传感器模块包括用于室内定位的室内定位单元、用于室外定位的室外定位单元以及UWB单元。本实用新型具有结构简单、便于携带、集成化程度以及安全可靠性高等优点。

Description

一种基于多传感器的便携式消防单兵装置

技术领域

本实用新型涉及消防技术领域，尤其涉及一种基于多传感器的便携式消防单兵装置。

背景技术

随着城市的高速发展，消防工作面临的形势日趋严峻，灾害事故类型的多样性以及灾害现场环境的复杂性都对消防工作提出了严峻的挑战。在灭火救援作战中，传统单一的语音作战指挥模式已经难以胜任新形势下的消防指挥作战的要求。

目前市场上使用的单兵信息装备集成度不高，通常只集成公网通讯、室外定位、语音专网对讲等功能，存在以下问题：

1、所能够获取到的信息来源较少，后方指挥人员难以全面获取火场情况。

2、单兵终端通常都为单独建设，数据互通性差，能够发挥的效果有限，且终端装备数量通常较多，极不便于携带。

3、仅具备室外GPS定位导航功能，只能够满足室外特定行业场景要求，但是卫星定位信号存在盲区，当任务现场位于大楼密集区、室内、地下室、地铁内等区域时，则无法正常接收卫星定位信号，单兵额外佩戴其他多个定位设备又会严重影响作战。

综上所述，目前单兵信息装备还无法满足消防一线作战部队对信息化装备的需求，大大制约了消防灭火救援能力。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、便于携带、集成化程度以及安全可靠性高的基于多传感器的便携式消防单兵装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种基于多传感器的便携式消防单兵装置，包括集成设置的定位传感器模块、图像采集传感器模块、消防人员状态监测传感器模块、环境状态探测传感器模块、数据处理模块以及数据传输模块，所述定位传感器模块、图像采集传感器模块、消防人员状态监测传感器模块、环境状态探测传感器模块分别通过所述数据处理模块与所述数据传输模块连接，所述定位传感器模块包括用于室内定位的室内定位单元、用于室外定位的室外定位单元以及UWB单元。

作为本实用新型的进一步改进：所述图像采集传感器模块包括热红外摄像单元和/或可见光摄像单元。

作为本实用新型的进一步改进：所述数据传输模块包括用于在指定窄带频段进行数据传输的窄带模式数据传输单元以及用于在指定范围宽带频段进行数据传输的宽带模式数据传输单元，所述窄带模式数据传输单元、宽带模式数据传输单元按照双模并行工作。

作为本实用新型的进一步改进：所述窄带模式数据传输单元为语音数据传输模组，所述宽带模式数据传输单元包括用于通过专网传输数据的专网数据传输模组、以及用于通过公网传输数据公网数据传输模组。

作为本实用新型的进一步改进：所述环境状态探测传感器模块包括用于探测环境气体的气体探测模组、用于探测环境高度、气压的高度/气压探测模组。

作为本实用新型的进一步改进：所述消防人员状态监测传感器模块包括用于监测生理体征信息的生理特征监测模组以及用于监测空呼压力的空呼压力监测模组。

作为本实用新型的进一步改进：还包括与所述数据处理模块连接的报警模块，用于提供声音和/或光的报警信号。

作为本实用新型的进一步改进：所述室内定位单元为惯性导航组件。

作为本实用新型的进一步改进：所述室外定位单元为GPS定位组件、北斗、GLONASS、伽利略定位组件中一种或多种的组合。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型基于多传感器的便携式消防单兵装置，通过融合多种传感器构建集定位、图像采集、消防人员状态监测、环境状态探测、数据传输功能于一体的便携式消防人员单兵装置，可以实现高度集成的单兵终端装备，极大的减少单兵所需佩戴装备数量，降低整体负重，且基于多传感器可以感知火场环境信息、单兵人员信息并实时回传，便于后场全面获取火场现场信息，同时通过集成设置室内定位单元、室外定位单元以及UWB单元，可以同时覆盖室内外实现室内外定位能力，确保定位的精度，可适用于室外以及大楼密集区、室内、地下室、地铁内等各类区域中。

附图说明

图1是本实施例基于多传感器的便携式消防单兵装置的结构示意图。

图例说明：1、定位传感器模块；11、室内定位单元；12、室外定位单元；13、UWB单元；2、图像采集传感器模块；3、消防人员状态监测传感器模块；31、生理特征监测模组；32、空呼压力监测模组；4、环境状态探测传感器模块；41、气体探测模组；42、高度/气压探测模组；5、数据处理模块；6、数据传输模块；7、报警模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实施例基于多传感器的便携式消防单兵装置包括集成设置的定位传感器模块1、图像采集传感器模块2、消防人员状态监测传感器模块3、环境状态探测传感器模块4、数据处理模块5以及数据传输模块6，定位传感器模块1、图像采集传感器模块2、消防人员状态监测传感器模块3、环境状态探测传感器模块4分别通过数据处理模块5与数据传输模块6连接，定位传感器模块1包括用于室内定位的室内定位单元11、用于室外定位的室外定位单元12以及UWB单元13。

本实施例通过融合多种传感器构建集定位、图像采集、消防人员状态监测、环境状态探测、数据传输功能于一体的便携式消防人员单兵装置，可以实现高度集成的单兵终端装备，极大的减少单兵所需佩戴装备数量，降低整体负重且基于多传感器可以感知火场环境信息、单兵人员信息并实时回传，从而便于后场全面获取火场现场信息，同时通过组合配置室内定位单元11、室外定位单元12以及UWB单元13，可以同时覆盖室内外实现室内外定位能力，可适用于大楼密集区、室内、地下室、地铁内等各类区域中，由室内定位单元11、用于室外定位的室外定位单元12以及UWB单元13的配合使用还可以确保定位的精度，便于利用超宽带辅助定位实现对惯导定位数据的坐标方向和累积距离误差的修正，或者在通信出现故障时进行单兵之间的相对定位，有效地保障了消防救援的安全可靠性，从而有效地提升消防部队对如城市突发大型灾害事故等的应急处理与救援能力。

本实施例中室内定位单元11具体为惯性导航组件，惯性导航组件利用3个陀螺仪和3个角速度传感器，结合地磁和高度仪以及任务现场的三维电子地图对单兵运动轨迹进行估算，能够实现较高精准度的室内定位。

本实施例中室外定位单元12具体为GPS定位组件，在有卫星信号的区域能够实现精准定位，在不能接收到卫星信号的区域则配合使用室内定位单元11以及UWB单元13实现精准的室内定位，使得可以应用于室外、室内各种区域的消防救援，而不受区域位置的限制。当然室外定位单元12还可以采用北斗、GLONASS、伽利略定位组件或其他定位组件，还可以采用多种定位组件的组合。

本实施例中，图像采集传感器模块2包括热红外摄像单元21，热红外摄像单元21具体采用热红外摄像模组，热红外摄像模组具有全天侯图像搜索能力，可以在全黑条件下观察，适应全天候工作，有较好的穿透烟、雾和识别伪装的能力，且观测距离远，对于强闪光也不会产生迷盲效应，可以探测出目标的热痕轮廓，利用热像图像灰度、亮度与物体温度的关系，可以便于实现着火建筑的温度分布、消除隐藏火源以及辅助火场清理等工作。由于消防救援侦查通常需要面临黑暗、浓烟、大雾等能见度低的情况，通过集成配置热红外摄像模组，使得可以具有全天候图像搜索能力及测温能力，能够大大提高灾害侦察救援的速度和准确性。

本实施例中，图像采集传感器模块2还包括可见光摄像单元22，可见光摄像单元22采用可见光摄像头，进一步确保全面采集现场的视频图像数据。

本实施例中，数据传输模块6包括用于在指定窄带频段进行数据传输的窄带模式数据传输单元以及用于在指定范围宽带频段进行数据传输的宽带模式数据传输单元，窄带模式数据传输单元、宽带模式数据传输单元按照双模并行工作。

传统的通信对讲设备通信带宽较宽，且单兵终端的通信资源分配有限，无法适应大规模作战，各单兵终端之间易于发生信道冲突、通信混乱，严重影响现场作战指挥，而若携带各种通信器材，如公网集群、对讲机、单兵图传设备、车载通信设备等等，各类通信器材的体积较大，不便于携带，过多的通信器材会导致消防人员在灾害事故现场行动不便。本实施例通过集成设置窄带模式数据传输单元、宽带模式数据传输单元，消防人员无需携带额外的通信设备即可实现双模并行数据传输，可以避免各单兵装置之间的信道冲突、通信混乱等问题，有效提高数据传输效率，使指挥员能及时准确地了解火场情况而及时准确做出判断，使得可实现了信息的快速收集、快速处理、快速决策等，提高现场指挥的有效性。

本实施例中，窄带模式数据传输单元具体为语音数据传输模组，语音数据传输模组具体可采用350 MHz频段的语音数据传输模组，当然也可以采用其他频段的语音数据传输模组，宽带模式数据传输单元包括用于通过专网传输数据的专网数据传输模组、以及用于通过公网传输数据公网数据传输模组。本实施例窄带模式数据传输单元工作在350 MHz警用专用窄带频段，采用12.5 kHz窄带数字信道、窄带技术，承担语音、GIS、短信、数传等低速数据业务，具备自动扫频、自动避扰功能；宽带模式数据传输单元工作在500～900 MHz频段，采用1～8MHz宽带数字信道、宽带技术，主要承担双向视频业务和高速IP数据业务，系统具备自动选频、避扰功能；350 MHz作为警用频段，不易受干扰，结合500～900 MHz频段的宽带模式，可以实现350 MHz窄带和500～900 MHz宽带双模并行工作体制，能够具备较强的抗干扰能力和自组网能力。通过组合配置多种通讯传输方式，能够在实战中提高单兵作战能力与效率，增强前后方通信能力。

在具体应用实施例中，可以配置窄带模式作为基本模式，宽带模式受350 MHz窄带模式的控制和管理，保证在各种情况下支持系统的视频传输业务。

本实施例中，环境状态探测传感器模块4包括用于探测环境气体的气体探测模组41、用于探测环境高度、气压的高度/气压探测模组42。通过集成设置气体探测模组41，可以对现场有害气体实时检测，通过配置高度/气压探测模组42，可以实时探测气压、高度信息。本实施例进一步集成设置有蓝牙模组，通过蓝牙模组实时分析空呼、生理检测数据。

本实施例中，消防人员状态监测传感器模块3包括用于监测生理体征信息的生理特征监测模组31、用于监测空呼压力的空呼压力监测模组32。相比于传统的单兵装备缺乏对战斗员体征信息采集，通过集成设置生理特征监测模组31以及空呼压力监测模组32，能够实时监测消防人员的生命体征、空呼气压等信息，以实时了解消防人员的状态，保证消防人员的安全。

本实施例中，还包括与数据处理模块5连接的报警模块7，用于提供声音和/或光的报警信号。通过集成声光报警，可进一步辅助人员定位，当消防人员处于异常状态时，能及时发出报警信息及所在位置信息，利于救援人员及时提供帮助，保证消防人员的安全。

本实施例上述高度集成式消防单兵装置在实际使用时佩戴于消防员胸前或肩部，启动装置后，各部分传感器将实时收集环境气体、温度以及现场视频图像，同时监测人体生理数据、人员状态及位置信息和作战装备设备如空呼压力信息等，数据处理模块5接收各类信息，进行本地处理后将同步通过公网、专网传输到后场，以保障在各种通讯环境下的前后场通讯顺畅，同时可通过公网或专网实时语音及视频对话，也可通过天线、公网、专网等接收到后场指挥系统的指令信息。

本实施例上述消防单兵装置，融合多种传感器可以实现集室外定位、室内定位、空气压力检测、生理监测、危险气体检测、热红外图像、智能呼救、无线数据传输、无线音频传输及通话、无线视频传输等功能于一体，能够实时监控消防人员室内位置、生命体征、周边环境温度、有害气体、空呼气压等信息并进行回传，使得能够及时了解现场情况，便于救援部署。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：包括集成设置的定位传感器模块（1）、图像采集传感器模块（2）、消防人员状态监测传感器模块（3）、环境状态探测传感器模块（4）、数据处理模块（5）以及数据传输模块（6），所述定位传感器模块（1）、图像采集传感器模块（2）、消防人员状态监测传感器模块（3）、环境状态探测传感器模块（4）分别通过所述数据处理模块（5）与所述数据传输模块（6）连接，所述定位传感器模块（1）包括用于室内定位的室内定位单元（11）、用于室外定位的室外定位单元（12）以及UWB单元（13）。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：所述图像采集传感器模块（2）包括热红外摄像单元（21）。

3.根据权利要求2所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在：所述图像采集传感器模块（2）还包括可见光摄像单元（22）。

4.根据权利要求1所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：所述数据传输模块（6）包括用于在指定窄带频段进行数据传输的窄带模式数据传输单元以及用于在指定范围宽带频段进行数据传输的宽带模式数据传输单元，所述窄带模式数据传输单元、宽带模式数据传输单元按照双模并行工作。

5.根据权利要求4所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：所述窄带模式数据传输单元为语音数据传输模组，所述宽带模式数据传输单元包括用于通过专网传输数据的专网数据传输模组、以及用于通过公网传输数据公网数据传输模组。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：所述环境状态探测传感器模块（4）包括用于探测环境气体的气体探测模组（41）、用于探测环境高度、气压的高度/气压探测模组（42）。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：所述消防人员状态监测传感器模块（3）包括用于监测生理体征信息的生理特征监测模组（31）以及用于监测空呼压力的空呼压力监测模组（32）。

8.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：还包括与所述数据处理模块（5）连接的报警模块（7），用于提供声音和/或光的报警信号。

9.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：所述室内定位单元（11）为惯性导航组件。

10.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于多传感器的便携式消防单兵装置，其特征在于：所述室外定位单元（12）为GPS定位组件、北斗、GLONASS、伽利略定位组件中一种或多种的组合。