PT109580A

PT109580A - SYSTEM FOR COMMUNICATION AND SIGNALING OF STATES OF ELEMENTS OF RESCUE TEAMS

Info

Publication number: PT109580A
Application number: PT109580A
Authority: PT
Inventors: António Policarpo Duarte Rui; Ribeiro Da Silva Pugsley Hugo; André Silva Do Carmo Marco; Filipe Caiado Martins Bruno; Manuel Salvador Almeida António; Manuel Pereira Galhoz Luis
Original assignee: Rui Antonio Policarpo Duarte; Ribeiro Da Silva Pugsley Hugo; Marco Andre Silva Do Carmo; Filipe Caiado Martins Bruno; Antonio Manuel Salvador Almeida; Manuel Pereira Galhoz Luis
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-02-12

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO FOI DESENVOLVIDA NA ÁREA DE ELETRÓNICA E TELECOMUNICAÇÕES E É PARA SER USADA PARA INDICAR O ESTADO DO PESSOAL DE EQUIPAS DE BUSCA E SALVAMENTO E BOMBEIROS. O ESTADO DO UTILIZADOR ALTERNA ENTRE OS ESTADOS: SALVO, BUSCA E AJUDA. ESTE INVENTO É UM SISTEMA MODULAR COMPOSTO POR TRÊS TIPOS DE UNIDADES, NOMEADAMENTE, SINALIZADOR MÓVEL, CARREGADOR SEM FIOS, E ESTAÇÃO BASE. OS SINALIZADORES MÓVEIS PODEM SER INCORPORADOS NOS CINTOS, COLETES OU GARRAFAS DE OXIGÉNIO DOS BOMBEIROS. ELES RECEBEM A INDICAÇÃO DO ESTADO DO UTILIZADOR POR MEIO DE UM BOTÃO, E TRANSMITEM-NO PARA A ESTAÇÃO BASE. O SINALIZADOR MÓVEL TAMBÉM EMITE UM ALERTA VISUAL DE ACORDO COM O ESTADO. ESTA UNIDADE CONTÉM AINDA UM MÓDULO UM SENSOR DE CONDIÇÕES AMBIENTAIS PARA ALERTAR CONDIÇÕES ADVERSAS. A ESTAÇÃO BASE RECEBE INFORMAÇÃO DOS SINALIZADORES MÓVEIS VIA RÁDIO-FREQUÊNCIA, E APRESENTA A INFORMAÇÃO CORRESPONDENTE NUM ECRÃ. TODAS AS UNIDADES SÃO ALOJADAS EM CAIXAS ESTANQUES.THE PRESENT INVENTION HAS BEEN DEVELOPED IN THE AREA OF ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATIONS AND IS TO BE USED TO INDICATE THE STATE OF STAFF OF SEARCH AND RESCUE TEAMS AND FIRE FIGHTERS. THE STATE OF THE USER CHANGES BETWEEN THE STATES: SAFE, SEARCH AND HELP. THIS INVENTMENT IS A MODULAR SYSTEM COMPOSED THROUGH THREE TYPES OF UNITS, IN PARTICULAR, MOBILE SIGNAL, WIRELESS CHARGER, AND BASIC STATION. MOBILE SIGNALS MAY BE INCORPORATED ON FIRE OXYGEN BELTS, COLLECTIONS OR BOTTLES. THEY RECEIVE THE INDICATION OF THE STATE OF THE USER THROUGH A BUTTON, AND TRANSMIT IT TO THE BASIC STATION. THE MOBILE SIGNAL ALSO SENDS A VISUAL ALERT IN ACCORDANCE WITH THE STATE. THIS UNIT CONTAINS STILL A MODULE A ENVIRONMENTAL CONDITION SENSOR TO ALERT ADVERSE CONDITIONS. THE BASIC STATION RECEIVES INFORMATION FROM MOBILE SIGNALS VIA RADIO-FREQUENCY, AND PRESENTS CORRESPONDING INFORMATION ON A SCREEN. ALL UNITS ARE LODGED IN TANK BOXES.

Description

DESCRIÇÃODESCRIPTION

Sistema para comunicação e sinalização do estado de elementos de equipas de salvamentoSystem for communication and signaling of the state of elements of rescue teams

ÁREA TÉCNICA DA INVENÇÃO A presente invenção foi desenvolvida na área de eletrónica e telecomunicações e é para ser usada para indicar o estado do pessoal de equipas de busca e salvamento e bombeiros. 0 invento é composto por três tipos de unidades, nomeadamente, sinalizador móvel (115) e respetivo carregador sem fios (104), e estação base (123) . O sinalizador móvel (115) recebe a indicação do estado do utilizador, e transmite-o para a estação base (123) . Dependendo do estado indicado, o sinalizador móvel poderá ainda iluminar LEDs existentes no módulo (113) . Esta unidade contém ainda um módulo de alimentação de energia elétrica (106), um módulo de comunicação via radiofrequência (111), um sensor de condições ambientais (114), um microcontrolador (109) e um módulo para interação com o utilizador (110). A estação base (123) , recebe informação de todos os sinalizadores móveis via radiofrequência, e apresenta a informação correspondente num ecrã (119) . Esta unidade é composta também pela unidade de alimentação de energia elétrica (116), módulo de comunicação por radiofrequência (121), um microcontrolador (118) e um módulo de interação com o utilizador (120) .TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention has been developed in the electronic and telecommunication area and is to be used to indicate the staff status of search and rescue teams and firefighters. The invention is composed of three types of units, namely, movable flag 115 and respective wireless charger 104, and base station 123. The mobile flag 115 receives the status of the user, and transmits it to the base station 123. Depending on the indicated state, the mobile flag can still illuminate existing LEDs in module (113). This unit further comprises an electrical power module 106, a radio frequency communication module 111, an environmental condition sensor 114, a microcontroller 109 and a module for user interaction 110, . The base station 123 receives information from all the mobile radio frequency flags and displays the corresponding information on a screen 119. This unit is also comprised of the electrical power supply unit 116, radio frequency communication module 121, a microcontroller 118 and a user interaction module 120.

Ambos os microcontroladores (109 e 119) implementam os métodos necessários a dotar as unidades com o funcionamento descrito.Both microcontrollers (109 and 119) implement the methods necessary to equip the units with the described operation.

Tanto a estação base (123) tal como o sinalizador móvel (115) devem ser incorporadas em caixas estanques, para evitar que os circuitos eletrónicos entrem em contacto com humidade e sujidade. 1Both the base station (123) and the movable flag (115) are to be incorporated in watertight boxes to prevent the electronic circuits from coming into contact with moisture and dirt. 1

ESTADO DA TÉCNICASTATE OF THE TECHNIQUE

Os sistemas de alarme pessoais são habitualmente usados para monitorizar determinados parâmetros ambientais ou biológicos, tais como temperatura e ritmo cardíaco. Frequentemente estes sistemas são incorporados na roupa, mochilas ou cintos. Em caso de alerta, estes sistemas emitem avisos sonoros e/ou visual, para que seja prestado auxilio. 0 presente invento é para ser incorporado numa mochila de bombeiro ou elemento de uma equipa de resgate e salvamento. A patente US5541579 "Personal alarm safety system" publicada em 1996 por Christopher Kiernan 1996, corresponde ao sistema tipico usado nas equipas de bombeiros. 0 sistema produz um aviso sonoro sempre que o utilizador esteja imóvel por mais de 30 segundos, ou quando a temperatura ambiente suba rapidamente ou acima de um determinado valor. Este sistema é para ser incorporado no suporte da garrafa de oxigénio. Caso o bombeiro largue a garrafa por algum motivo e ela fique imóvel por mais de 30 segundos, o alarme soará.Personal alarm systems are commonly used to monitor certain environmental or biological parameters, such as temperature and heart rate. Often these systems are incorporated into clothing, backpacks or belts. In the event of an alert, these systems emit audible and / or visual warnings, so that assistance is provided. The present invention is to be incorporated into a firefighter's backpack or element of a rescue and rescue team. The patent US5541579 "Personal alarm safety system" published in 1996 by Christopher Kiernan 1996, corresponds to the typical system used in the firemen's teams. The system produces an audible warning whenever the user is immobile for more than 30 seconds, or when the ambient temperature rises rapidly or above a certain value. This system is to be incorporated into the oxygen bottle holder. If the firefighter drops the bottle for any reason and it stands still for more than 30 seconds, the alarm will sound.

De modo semelhante a patente W02014132050 "A personal safety device and a harness for breathing apparatus", publicada em 2014 por Simon Christopher Hogg, é para ser aplicada no aparato de respiração e está focada em resolver limitações de exposição do equipamento a água. Por outro lado, o presente invento não emite nenhum alarme sonoro. A patente US6826117 "Tracking, safety and navigation system for firefighters" publicada em 2004 por Wayne C. Haase et. al., foca-se na utilização de sinais ultrassónicos para funcionar como Sistema de navegação para bombeiros em ambientes com bastante fumo. Embora o presente invento seja capaz de operar em ambientes adversos, incluindo o fumo, não está de forma alguma relacionado com a patente referida. A patente US9024748 "Pass-tracker: apparatus and method for identifying and locating distressed firefighters" publicada em 2015 por Wayne C. Haase e Zachary S. Haase, descreve um sistema para localizar a origem do som de alarme de equipamentos (PASS) usando microfones. O presente invento tem a capacidade de localizar bombeiros mas distancia-se da referida patente pois faz uso de o medições usando o canal de comunicação em radiofrequência em vez do sinal audível. A patente US4914422 "Temperature and motion sensor", publicada em 1990 por Daniel Rosenfield and Michael Rosenfield, descreve um "Personal Alert Safety System" (PASS) para ser usado por bombeiros e serve para indicar caso a temperatura tenha subido mais do que 100° F, ou caso o bombeiro permaneça imóvel durante um determinado período de tempo. A patente US 6310552 "Integrated firefighter safety monitoring and alarm system", publicada em 2001 por L. H. Stumberg et al., descreve um sistema que permite o bombeiro monitorizar a pressão do seu equipamento de respiração, temperatura ambiente e movimento. Em caso de ocorrer uma condição anormal alarmes visuais e audíveis são emitidos. O presente invento distancia-se das referências anteriores uma vez que não se baseia em medições do ambiente para emitir o alarme, mas por intermédio de comunicação com a estação base. Mais, o invento não mede a pressão do sistema de respiração do bombeiro. A patente US6262665 "Four—states warning switch", publicada em 2001 por Nader Nessem Eskander, descreve um Sistema eletromecânico que ativa 4 circuitos elétricos, destinados a circunstâncias diferentes. Embora este invento permita a sinalização do estado do utilizador, o número e o tipo de estados descritos, a funcionalidade do sistema, o princípio de operação e os componentes internos são completamente descorrelacionados do presente invento. O presente invento apresenta um sistema novo que supera as limitações existentes nas invenções existentes. Uma dessas limitações é a confirmação da receção da informação enviada pelo sinalizador móvel. As novas funcionalidades suportadas pela comunicação bidirecional pelos módulos são: confirmação de que uma mensagem foi corretamente recebida pela estação base, e alerta de estar a sair da zona de cobertura de comunicação com a estação base, tanto nos sinalizadores como na estação base. O presente invento também introduz o alojamento em caixas estanques e carregamento sem fios da bateria, de forma a aumentar a longevidade do sistema. O Sistema permite ser descativado pelo utilizador caso queria realizar tarefas que possam implicar o soar de um falso alarme.Similarly to patent W02014132050 "A personal safety device and a harness for breathing apparatus", published in 2014 by Simon Christopher Hogg, is to be applied to the breathing apparatus and is focused on resolving limitations of exposure of the equipment to water. On the other hand, the present invention does not emit any audible alarm. U.S. patent 686117 "Tracking, safety and navigation system for firefighters" published in 2004 by Wayne C. Haase et. al., focuses on the use of ultrasonic signals to function as a navigation system for firefighters in environments with a lot of smoke. Although the present invention is capable of operating in adverse environments, including smoke, it is in no way related to the said patent. The patent US9024748, "Pass-tracker: apparatus and method for identifying and locating distressed firefighters" published in 2015 by Wayne C. Haase and Zachary S. Haase, describes a system for locating the source of equipment alarm sound (PASS) using microphones . The present invention has the ability to locate firefighters further away from said patent because it makes use of the measurements using the radiofrequency communication channel instead of the audible signal. US Pat. No. 4,914,422, "Temperature and Motion Sensor," published in 1990 by Daniel Rosenfield and Michael Rosenfield, describes a "Personal Alert Safety System" (PASS) for use by firefighters and serves to indicate if the temperature has risen by more than 100 ° F, or if the firefighter remains motionless for a certain period of time. US patent 6310552 "Integrated fire safety safety monitoring and alarm system", published in 2001 by L. H. Stumberg et al., Describes a system that allows the fireman to monitor the pressure of his breathing apparatus, ambient temperature and movement. In the event of an abnormal condition, visual and audible alarms are emitted. The present invention departs from the foregoing references since it is not based on measurements of the environment to emit the alarm, but by means of communication with the base station. Further, the invention does not measure the pressure of the fireman's breathing system. US6262665 "Four-states warning switch", published in 2001 by Nader Nessem Eskander, describes an electromechanical system that activates 4 electrical circuits, intended for different circumstances. Although this invention permits the signaling of the condition of the user, the number and type of states described, the functionality of the system, the principle of operation and the internal components are completely de-correlated of the present invention. The present invention provides a novel system that overcomes the limitations of existing inventions. One such limitation is the confirmation of the reception of the information sent by the mobile flag. The new features supported by the bidirectional communication by the modules are: confirmation that a message has been correctly received by the base station, and alerts to be out of the communication coverage zone with the base station, both on the flags and on the base station. The present invention also introduces housing in watertight housings and battery charging wirelessly, so as to increase the longevity of the system. The System allows to be disabled by the user if it wanted to perform tasks that could imply the sounding of a false alarm.

Os sinalizadores móveis informarem a estação base do estado do utilizador (bombeiro ou socorrista), num dos três estados possíveis: SALVO, BUSCA e EMERGÊNCIA; ciclicamente através da ativação de um botão, via radiofrequência usando uma sequência binária para a codificação do estado do utilizador incluindo, indicação da potência de emissão e o identificador do módulo/utilizador.The mobile flags inform the base station of the user state (fireman or rescuer), in one of three possible states: SAVE, SEARCH and EMERGENCY; cyclically by the activation of a button, via radio frequency using a binary sequence for encoding the user state including, indication of the transmit power and the identifier of the module / user.

Os sinalizadores móveis incluem LEDs que se ativam quando mudam de estado, variando os padrões luminosos diferentes em cor e frequência de intermitência, branco e lento, e vermelho e rápido. A estação base tem a capacidade de comunicar com os sinalizadores móveis, via radiofrequência usando uma sequência binária para a codificação do identificador do sinalizador móvel destinatário da mensagem, e do estado de alarme (ordem de regresso imediato). A estação base recebe, via radiofrequência, informações dos sinalizadores móveis e apresenta-as num ecrã LCD.Mobile flags include LEDs that activate when they change state, varying the different light patterns in color and frequency of flashing, white and slow, and red and fast. The base station has the capability to communicate with the mobile flags via radio frequency using a binary sequence for encoding the mobile beacon identifier of the message, and the alarm state (immediate return order). The base station receives information from the mobile signals via radiofrequency and displays them on an LCD screen.

Os sinalizadores móveis enquanto inativos e em proximidade do módulo carregador sem fios ficam a carregar a sua bateria. 0 presente invento é seguidamente descrito em pormenor, sem carácter limitativo e a título exemplificativo, por meio de uma forma de realização preferida, representada nos desenhos anexos, no quais: - a figura 1 é uma representação esquemática e simplificada dos módulos que constituem o circuito eletrónico do carregador do sinalizador móvel; e - a figura 2 é uma representação esquemática e simplificada dos módulos que constituem o circuito eletrónico do sinalizador móvel; e - a figura 3 é uma representação esquemática e simplificada dos módulos que constituem o circuito eletrónico da estação base; e - a figura 4 é uma representação em perspetiva esquemática e simplificada de uma concretização do sinalizador móvel do dito circuito da figura 2; e - a figura 5 é uma representação em perspetiva esquemática e simplificada de uma concretização do sinalizador móvel do dito circuito da figura 3; e - a figura 6 é uma representação em perspetiva esquemática e simplificada de uma concretização do sinalizador móvel num fato de bombeiro.The mobile flags while inactive and in close proximity to the wireless charger module charge your battery. The present invention is now described in detail, without limitation and by way of example, by means of a preferred embodiment, shown in the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a schematic and simplified representation of the modules constituting the circuit mobile signal charger electronic; and Figure 2 is a schematic and simplified representation of the modules constituting the electronic circuit of the movable beacon; and Figure 3 is a schematic and simplified representation of the modules constituting the electronic circuit of the base station; and Figure 4 is a schematic and simplified perspective view of an embodiment of the movable flag of said circuit of Figure 2; and Figure 5 is a schematic and simplified perspective representation of one embodiment of the movable flag of said circuit of Figure 3; and Figure 6 is a schematic and simplified perspective view of an embodiment of the movable beacon in a fireman's suit.

Descrição da concretização preferidaDescription of the Preferred Embodiment

Fazendo referência às figuras, vai ser agora descrita a concretização preferida do invento, em que o sistema é constituído por um conjunto de órgãos representados nas ditas figuras, e montadas como seguidamente se descreve.With reference to the figures, the preferred embodiment of the invention will now be described, wherein the system is constituted by a set of organs shown in said figures, and assembled as described below.

Sistema para comunicação do estado de elementos de equipas de salvamento caracterizado por ser constituído por três tipos de módulos que comunicam por radiofrequência: sinalizadores móveis (115) , composto por: antena para receção de carga sem fios (105), recetor para transferência de energia sem fios (106), controlador de energia (107), bateria (108), microcontrolador (109), interface com o utilizador (110) que inclui botão de pressão para mudar de estado, emissor-recetor de dados via radiofrequência (111) e respetiva antena (112), LEDs de alto-brilho (113), sensores de temperatura e humidade ambiente (114); e estação base (123) composta por: entrada de energia elétrica e circuito regulador (116) , entrada USB (117), microcontrolador (118), mostrador de texto LCD (119), teclado (120), emissor-recetor de dados via radiofrequência (121) e respetiva antena (122); e carregador de sinalizadores móveis (104), composto por entrada para alimentador externo universal (101), emissor para transferência de energia sem fios (102) e antena para emissão de energia sem fios (103).System for communicating the status of life-saving equipment, characterized in that it consists of three types of modules which communicate by radio frequency: mobile signals (115), consisting of: antenna for receiving a wireless charge (105), receiver for transferring energy (106), power controller (107), battery (108), microcontroller (109), user interface (110) including pushbutton to change state, radio frequency transmitter (111) and respective antenna (112), high-brightness LEDs (113), temperature and ambient humidity sensors (114); and base station (123) comprising: power input and regulator circuit (116), USB input (117), microcontroller (118), LCD text display (119), keyboard (120), data emitter-receiver (121) and respective antenna (122); and mobile signal loader (104), comprising a universal external power supply (101), a wireless energy transfer emitter (102) and an antenna for wireless power (103).

Cada tipo de módulo é construído numa placa de circuito impresso própria. No fim de construídos os circuitos eletrónicos, eles são alojados em caixas estanques (201) onde é visível o LED de alto brilho (206) usado para indicar o estado do utilizador. Para permitir fácil operação do módulo, a interface é extensível via um cabo (202) a outro módulo (203) que contém o botão de pressão (204) e outro LED (205) para verificação do estado pelo utilizador. A estação base (301) é constituída pelo ecrã para ler as mensagens enviadas pelos sinalizadores móveis (302), e pelo teclado para navegar pela lista de mensagens (303) .Each type of module is built into its own printed circuit board. At the end of construction of the electronic circuits, they are housed in watertight boxes (201) where the high brightness LED (206) used to indicate the condition of the user is visible. To enable easy operation of the module, the interface is extendable via a cable 202 to another module 203 that contains the pushbutton 204 and another LED 205 for checking the condition by the user. The base station 301 is comprised of the screen for reading the messages sent by the mobile flags 302, and the keyboard for navigating the message list 303.

Lisboa, 19 de dezembro de 2016Lisbon, December 19, 2016

Claims

A system for communicating the status of rescue equipment elements, characterized in that it consists of three types of modules which communicate by radio frequency: movable flags (115), composed of: antenna for receiving a wireless load (105), receiver (106), power controller (107), battery (108), microcontroller (109), user interface (110), radio-frequency data transceiver (111) and respective antenna (112), high-brightness LEDs (113), ambient sensors (114); and base stations (123) comprising: electrical power input and regulator circuit (116), USB input (117), microcontroller (118), LCD text display (119), keyboard (120), data transceiver via radio frequency (121) and respective antenna (122); and mobile signal loader (104), comprising a universal external power supply (101), a wireless energy transfer emitter (102) and an antenna for wireless power (103).

A system according to claim 1, characterized in that one or more mobile flags inform the base station of the user state (fireman or lifeguard), in one of three possible states: SAVED, SEARCH and EMERGENCY; cyclically by the activation of a button (110).

System according to Claims 1 and 2, characterized by communicating from the mobile signal to the base station via radio frequency using a binary sequence for coding the user state (SAVE, SEARCH and RELAY), power indication and the identifier of the module / user.

A system according to claims 1 and 2, characterized in that it communicates from the base station to a mobile signal via radio frequency using a binary sequence for encoding the mobile message identifier of the message, and the alarm state ( order of immediate return).

A system according to claims 1 to 4, characterized in that the movable flag (115) is inactive while in proximity to the loaded wireless loader module (104).

System according to one of claims 1 to 4, characterized in that the movable flag (115) is activated when the button (110) is pressed.

A system according to claims 1 to 6, characterized by activating the LEDs (110) when entering the SEARCH or EMERGENCY states, with different light patterns in color and flashing frequency, white and slow, and red and fast, respectively.

System according to one of claims 1 to 7, characterized in that it receives by radio-frequency in the base station (123) information written on the LCD screen (119) on the movable flags (115). Lisbon, December 19, 2016