CN220894979U - 消防定位监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种消防定位监测系统，包括：消防员携带的定位单兵终端和生命体征监测装置，装设于空气呼吸器上的智能空呼压力表，用于发射定位信号的定位信标装置，以及布设于火情现场的便携网关设备及信息处理终端；生命体征监测装置和智能空呼压力表分别连接定位单兵终端；定位单兵终端通过数据网络连接至所述便携网关设备；便携网关设备连接至信息处理终端；定位信标装置通过无线局域网分别与定位单兵终端和便携网关设备进行通信连接。该技术方案，可以实时自动监测消防员的定位位置、呼吸器压力情况和生命体征信息，为队友之间实施救援提供精准定位，确保了进入火场的消防员的生命安全，为了解火场内部情况提供了精准实时信息参考。

Description

消防定位监测系统

技术领域

本申请涉及导航定位技术领域，尤其是一种消防定位监测系统。

背景技术

城市大型综合体、地下室等建筑物内发生火灾时，消防员进入火场后，前方指挥人员无法实时查看人员位置情况及人身安全状态等信息；在消防员遇到突发危险时，消防员只能利用对讲机呼叫联系寻找，由于火情场地的环境复杂，容易导致通讯不畅，无法第一时间下达撤退指令，队友之间实施救援时无法精准定位消防员位置，严重威胁了消防员的生命安全，而且由于无法清楚了解火场内部情况，作战和指挥人员难以做出精准判断与及时指挥，这也极大影响了消防救援的效率。

实用新型内容

本申请的目的旨在解决上述的技术缺陷之一，提供一种消防定位监测系统，为实时监测消防员及了解火场内部情况提供了精准实时信息。

一种消防定位监测系统，包括：消防员携带的定位单兵终端和生命体征监测装置，装设于空气呼吸器上的智能空呼压力表，用于发射定位信号的定位信标装置，以及布设于火情现场的便携网关设备及信息处理终端；

所述生命体征监测装置和智能空呼压力表分别连接所述定位单兵终端；

所述定位单兵终端通过数据网络连接至所述便携网关设备；

所述便携网关设备连接至所述信息处理终端；

所述定位信标装置通过无线局域网分别与所述定位单兵终端和便携网关设备进行通信连接。

在一个实施例中，所述生命体征监测装置包括具有心率检测功能的智能手环，所述智能手环检测消防员的心率数据；

其中，所述智能手环通过蓝牙方式与定位单兵终端连接。

在一个实施例中，所述智能空呼压力表包括检测空气呼吸器的压力数据和剩余压力值的压力表；

其中，所述智能空呼压力表通过蓝牙方式与定位单兵终端连接。

在一个实施例中，所述定位信标装置包括发射或转发定向信号或跟踪信号的信标机；其中，所述信标机通过LoRa通信方式分别与所述定位单兵终端和便携网关设备进行通信。

在一个实施例中，所述的消防定位监测系统，还包括：

扫描消防员携带的定位单兵终端的扫描登记终端；其中，所述扫描登记终端通过数据网络连接至所述便携网关设备。

在一个实施例中，所述信息处理终端包括智能平板终端；其中，所述智能平板终端还通过数据网络连接至云端的消防信息化管理系统。

在一个实施例中，所述定位单兵终端采用UWB定位技术检测消防员的定位位置信息并上传至信息处理终端；

所述定位单兵终端接收智能手环检测的心率数据以及智能空呼压力表包括检测空气呼吸器的压力数据和剩余压力值，并将所述心率数据、压力数据和剩余压力值上传至信息处理终端；

所述信标机发射UWB定位信号。

在一个实施例中，所述定位单兵终端包括：微控制单元，以及分别连接所述微控制单元的定位单元、环境检测单元、通信单元、人机交互单元和电源单元。

在一个实施例中，所述定位单元包括：GPS/北斗卫星定位模块、UWB定位模块和BT定位模块；

所述通信单元包括：LORA mesh模块、4G/5G模块和WIFI模块；

所述环境检测单元包括：气压计和温度计；

所述人机交互单元包括：按键、蜂鸣器、告警指示灯、OLED显示屏；

所述电源单元包括：电源管理单元和稳压单元。

在一个实施例中，所述的消防定位监测系统，还包括：

分别连接所述微控制单元的NFC检测模块和MEMS模块。

本申请的有益效果：

(1)实时自动监测消防员的定位位置、呼吸器压力情况和生命体征信息，为队友之间实施救援提供精准定位，确保了进入火场的消防员的生命安全，为了解火场内部情况提供了精准实时信息参考，便于作战和指挥人员做出精准判断与指挥。

(2)消防员在进入火场前，通过扫描其携带的定位单兵终端进行自动登记记录相关消防员信息，节省了宝贵的救援时间，登记准确且效率更高，提升救援效果。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是一个实施例的消防定位监测系统框图；

图2是三角图形快速搜救拓扑图；

图3是一个示例的定位单兵终端结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。

参考图1，图1是一个实施例的消防定位监测系统框图，本实施例的消防定位监测系统主要包括：定位单兵终端、生命体征监测装置、智能空呼压力表、定位信标装置，便携网关设备及信息处理终端。如图示，生命体征监测装置和智能空呼压力表分别连接定位单兵终端，定位单兵终端通过数据网络连接至便携网关设备，便携网关设备连接至信息处理终端，定位信标装置通过无线局域网分别与定位单兵终端和便携网关设备进行通信连接。

在使用时，由消防员携带定位单兵终端和生命体征监测装置，同时，在空气呼吸器上安装智能空呼压力表，根据需要，在需要位置放置定位信标装置，持续发射定位信号，在布设于火情现场外，可以设置便携网关设备及信息处理终端，通过各个消防员携带的定位单兵终端来对消防员进行实时监测。

如上述实施例的技术方案，尅实时自动监测消防员的定位位置、呼吸器压力情况和生命体征信息，为队友之间实施救援提供精准定位，确保了进入火场的消防员的生命安全，为了解火场内部情况提供了精准实时信息参考，便于作战和指挥人员做出精准判断与指挥。

在一个实施例中，对于生命体征监测装置，其可以包括具有心率检测功能的智能手环，智能手环检测消防员的心率数据，智能手环通过蓝牙方式与定位单兵终端；智能手环可实时测量消防员的心率数据，通过蓝牙发送到定位单兵终端，由定位单兵终端通过便携网关设备把心率数据传送到信息处理终端，从而可以实时监测到消防人员的生命体征。

在一个实施例中，对于智能空呼压力表，智能空呼压力表是具有智能化功能的压力表，其可以检测空气呼吸器的压力数据和剩余压力值并进行显示；智能空呼压力表通过蓝牙方式与定位单兵终端，智能空呼压力表将压力数据和剩余压力值传输给定位单兵终端，由定位单兵终端通过便携网关设备把压力数据和剩余压力值传送到信息处理终端，从而可以实时监控空气呼吸器的状态，确保安全作业。

在一个实施例中，对于定位信标装置，其包括发射或转发定向信号或跟踪信号的信标机，信标机通过LoRa(Long Range Radio，远距离无线电)通信方式分别与定位单兵终端和便携网关设备进行通信，实现低功耗远距离通信。LoRa远距离无线电技术是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗无线通信手段，LoRa主要在ISM频段运行，主要包括433、868、915MHz等。其可以构建网状结构网络，每个节点都有多个连接通道，当某条线路被阻塞或无响应时，无线网状网络可以根据情况选择其他线路进行数据传输。任何节点故障都不会影响网络访问，可靠性非常高；当网络出现故障时，网络可以自动修复，保证了传输的高速，流畅，在此，可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁性强、可靠性高、安全性高、可延展性强等特点。

在室内、矿井等消防救援中，可根据需要放置信标机，放置在安全出口、物资点、取水点等重要位置，消防员佩戴的定位单兵终端收信标机发出的定位位置信号，如UWB(Ultra-Wide Band，超宽带技术)定位信号，通过相互距离、信号强度等信息可以进行室内定位，从而为消防员提供室内精准定位功能，由远到近辅助消防员找到安全出口，安全的撤离现场。

示例性的，采用UWB定位技术时，其是三角图形快速搜救法，如图2所示，图2是三角图形快速搜救拓扑图，搜救者与遇险者之间UWB测距，构建两者之间的空间距离；以分布式测距为基础，快速搜索邻居，构建邻居星型拓扑空间关系，以获得最优最近搜救人员；以信标机的中继为基准点，构建搜救者、遇险者、信标中继之间的三角拓扑空间关系，快速确定遇险者的方向；显示搜救者与遇险者之间的距离，根据距离值大小实时修正实际方向，从而实现室内定位。

在一个实施例中，对于定位单兵终端，其主要是实现通信转发功能和定位功能，定位单兵终端通过发射的UWB定位信号与定位信标装置进行互通进行定位，UWB室内定位技术是一种低功率短距离无线传输技术，其通信频率范围非常广泛(从3.1GHz到10.6GHz)，在三维立体空间中定位消防员的位置，精度达到1米，可实现消防员相互搜救、报警等功能，解决了消防员迷路、撤离、预警搜救等安全问题。

示例性的，参考图3所示，图3是一个示例的定位单兵终端结构框图，其可以包括：微控制单元((Microcontroller Unit，MCU)，以及分别连接所述微控制单元的定位单元、环境检测单元、通信单元、人机交互单元和电源单元。

进一步的，定位单元可以包括：GPS/北斗卫星定位模块、UWB定位模块和BT((bluetooth，蓝牙定位技术)定位模块；通信单元包括：LORA mesh模块、4G/5G模块和WIFI模块；环境检测单元包括：气压计和温度计；人机交互单元包括：按键、蜂鸣器、告警指示灯、OLED显示屏；电源单元包括：电源管理单元和稳压单元。另外，还可以包括分别连接微控制单元的NFC检测模块和MEMS(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)模块。

示例性的，定位单兵终端可以采用成熟的“三维相对定位”技术，具体的，根据UWB数据交互，可以采用单边双向测距(Single-sided Two-WAY Ranging，SS-TWR)和双边双向测距(Double-sided Two-WAY Ranging，DS-TWR)进行定位，通过三维定位定向系统，可以快速、准确的搜寻到目标；可以通过多网融合技术，无缝对接LORA MESH自组网、4G公网等通信网络；可以接入信息处理终端，在平台上显示人、车、装备的位置，以及生命体征、空呼压力、有毒气体、温度气象等感知数据；还可以同时接收多个报警，支持预报警/自动报警/手动报警功能。

对于上述实施例的单兵定位终端，其可以保障内攻消防人员安全，实现遇险求救、搜索定位、队员互救、现场报警、互搜测距语音播报等功能，为指挥作战提供有效保障，确保内攻消防人员的生命安全。

示例性的，单兵定位终端可以实现如下功能：

室外北斗、GPS双模定位；室内UWB测距定位；方向定位：通过数值引导，准确辨别人员方向；高度定位：准确测量人员之间高度差，辨别正确楼层。蓝牙通讯功能，接入生命体征、空呼压力计等；测量数据及命令显示、语音播报及灯光显示等功能；电量检测和生命体征信息、空呼压力等数据上报功能。自动开机：人员携带设备出警时，设备自动开机；具备自动报警功能；具备手动一键呼救功能；OLED显示；内置锂电池供电，稳定电源供电；防护等级为IP68；具有防爆功能，符合GB3836.1-2010，采用阻燃性材料。

在一个实施例中，本实施例的消防定位监测系统还可以包括扫描登记终端，扫描登记终端通过数据网络连接至便携网关设备，在消防员进入火场时，通过扫描登记终端扫描消防员携带的定位单兵终端，从而可以录入消防员的个人信息，由此实现快速登记功能。

优选的，扫描登记终端采用NFC(Near Field Communication，近场通信)技术，NFC技术可以在彼此靠近的情况下进行数据交换，对应地，通过扫描定位单兵终端上设置的NFC标签从而可以记录进出火场的消防员的身份信息和进出时间，实现自动登记，显著提高速度和准确性；节省了宝贵的救援时间，登记准确且效率更高，提升救援效果；另外，扫描登记终端还可以自动识别空气呼吸器的剩余压力值等数据，相关数据通过数据网络发送便携网关设备，并传输给信息处理终端进行统一管理。

在一个实施例中，对于便携网关设备，其可以是集成了多种通信功能模块的网关设备，包括数据网络(4G/5G)、LoRa通信、WIFI通信、蓝牙通信等，其主要实现通信信号收发功能，其与现场的各种终端进行通信交互，实现了一个移动式通信基站功能。

在一个实施例中，对于信息处理终端，其可以包括智能平板终端，智能平板终端通过数据网络连接至云端的消防信息化管理系统。通过智能平板终端现场指挥员可以全程监测消防人员的室内定位位置、生命体征、空呼压力、工作状态等信息，并可以向消防员发送定向撤离指令,并且跟踪他们的撤离状态等等，同时通过连接云端的消防信息化管理系统，可以进行远程访问，监控等，实现垂直的智能化管理。

综合上述各实施例的技术方案，本申请考虑火灾现场的实际状态，可以利用UWB的精确测距技术实时动态测量消防员及进出口、水源等关键信标的相互距离、方向和高度差，得到人员定位信息，然后将定位信息及人员的生命体征信息、空气呼吸器的压力信息等实时传输到信息处理终端，便于后场指挥人员获取火场内部的态势信息；当出现危险时，搜救队员根据测距定位信息，迅速寻找被困者、遇险队友及进出口等，对被困人员实现快速搜救，并把数据传输到信息处理终端，达到立体直观的前后场指挥与调度，高效提升协同作战能力，为营救被困队员提供了高效的解决方案。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种消防定位监测系统，其特征在于，包括：消防员携带的定位单兵终端和生命体征监测装置，装设于空气呼吸器上的智能空呼压力表，用于发射定位信号的定位信标装置，以及布设于火情现场的便携网关设备及信息处理终端；

所述生命体征监测装置和智能空呼压力表分别连接所述定位单兵终端；

所述定位单兵终端通过数据网络连接至所述便携网关设备；

所述便携网关设备连接至所述信息处理终端；

所述定位信标装置通过无线局域网分别与所述定位单兵终端和便携网关设备进行通信连接。

2.根据权利要求1所述的消防定位监测系统，其特征在于，所述生命体征监测装置包括具有心率检测功能的智能手环，所述智能手环检测消防员的心率数据；

其中，所述智能手环通过蓝牙方式与定位单兵终端连接。

3.根据权利要求1所述的消防定位监测系统，其特征在于，所述智能空呼压力表包括检测空气呼吸器的压力数据和剩余压力值的压力表；

其中，所述智能空呼压力表通过蓝牙方式与定位单兵终端连接。

4.根据权利要求1所述的消防定位监测系统，其特征在于，所述定位信标装置包括发射或转发定向信号或跟踪信号的信标机；其中，所述信标机通过LoRa通信方式分别与所述定位单兵终端和便携网关设备进行通信。

5.根据权利要求1所述的消防定位监测系统，其特征在于，还包括：

扫描消防员携带的定位单兵终端的扫描登记终端；其中，所述扫描登记终端通过数据网络连接至所述便携网关设备。

6.根据权利要求1所述的消防定位监测系统，其特征在于，所述信息处理终端包括智能平板终端；其中，所述智能平板终端还通过数据网络连接至云端的消防信息化管理系统。

7.根据权利要求4所述的消防定位监测系统，其特征在于，所述定位单兵终端采用UWB定位技术检测消防员的定位位置信息并上传至信息处理终端；

所述定位单兵终端接收智能手环检测的心率数据以及智能空呼压力表包括检测空气呼吸器的压力数据和剩余压力值，并将所述心率数据、压力数据和剩余压力值上传至信息处理终端；

所述信标机发射UWB定位信号。

8.根据权利要求1所述的消防定位监测系统，其特征在于，所述定位单兵终端包括：微控制单元，以及分别连接所述微控制单元的定位单元、环境检测单元、通信单元、人机交互单元和电源单元。

9.根据权利要求8所述的消防定位监测系统，其特征在于，所述定位单元包括：GPS/北斗卫星定位模块、UWB定位模块和BT定位模块；

所述通信单元包括：LORA mesh模块、4G/5G模块和WIFI模块；

所述环境检测单元包括：气压计和温度计；

所述人机交互单元包括：按键、蜂鸣器、告警指示灯、OLED显示屏；

所述电源单元包括：电源管理单元和稳压单元。

10.根据权利要求8所述的消防定位监测系统，其特征在于，还包括：

分别连接所述微控制单元的NFC检测模块和MEMS模块。