[发明专利]一种火灾现场消防员三维定位应急救助系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种火灾现场消防员三维定位应急救助系统。

背景技术

目前，消防员与外界联络的手段就是通过话音对讲机，通过对讲将火灾现场的环境情况与自身的位置告诉外面的指挥人员，进入火场时防护装置主要还是依靠一种自给开放式空呼吸器。空气呼吸器优点是：采用开放式结构，呼出气体直接排入大气环境，又由于供气流量大，佩戴者呼吸感觉比较舒畅，使外界有害气体无法侵入佩戴者的呼吸器官，使用安全系数高；可以反复充气使用，使用成本比较低。其主要缺点是：使用时间较短，一般为1小时左右，无法正确了解消防员情况，相互之间的联络主要还是依靠对讲机，通过对讲将火灾现场的环境情况与自身的位置告诉外面的指挥人员。

但是，随着无线电子技术的发展，特别是无线传感器网络的应用，使得消防人员与外界的联络增加一种有力的手段成为可能。然而在消防现场中，只对周围小范围环境的信息进行监测和采集是不够的，需要监测所在网络范围内的各种数据信息，但任何数据在没有地理位置的前提下是完全没有意义的，因此，网络中节点的位置信息对这些监测活动至关重要。发生灾难时，环境监测可以起到掌控灾难现场情况的作用，但是在施救过程中的人员安全却是需要考虑的重中之重，因此，对于消防现场环境下的无线传感器网络定位技术的研究是非常有意义的。目前，常用的定位技术包括超声波、射频信号、红外线等，但它们都不适合用于室内定位系统。超声波信号受多径效应和非视距传播影响很大，非常不适合用于室内环境；红外线只适合短距离传播，而且易被室内或室外其他光线所干扰，造成很大测距误差，因此，在室内精确定位上有很大局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种在紧急情况下架设在现场周围，不需要事先布置的、能实时监控消防员周围情况的火灾现场消防员三维定位应急救助系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种火灾现场消防员三维定位应急救助系统，包括：佩戴于消防员身上的移动标签，架设在火灾现场周围的位置固定的基站，及与基站连接的监控终端；其中移动标签通过无线网络与基站连接，基站用于接收从标签发送来的数据并将该数据转发给监控终端，监控终端对基站发来的数据进行处理；其特征在于：所述移动标签上配置有测量环境参数的传感器模块，该移动标签在规定时限内定时将包含位置信息与环境信息的数据包通过基站发送给监控终端，监控终端对基站输出的数据包进行滤波处理与修正，计算移动标签的准确坐标，并通过图形界面实时显示出当前时刻基站与移动标签的三维位置，以及移动标签所处环境信息。

作为改进，监控终端将移动标签分为救援标签与待救标签，当某一个移动标签发来的环境信息超出预设的安全范畴时，将该移动标签设为待救标签，其余移动标签发来的环境信息没有超出预设的安全范畴的，将其设为救援标签，监控终端实时计算出救援标签与待救标签之间的距离，并通过基站将该距离值发送给救援标签。

再改进，所述监控终端实时监控救援标签与待救标签之间的距离，当救援标签与待救标签之间的距离小于某一门限值时发出警报，越靠近警报频率越高，以便提醒救援队员。

所述基站的个数可以为多个，各基站的高度可以处于同一个水平面，也可以不在同一个水平面上。

所述传感器模块还包括温度传感器和二氧化碳浓度传感器。

所述移动标签的硬件结构包含有无线数据收发模块、显示屏、蜂鸣器、电源、天线、传感器模块和按键模块，传感器模块、按键模块、显示屏、蜂鸣器、电源、天线均与无线数据收发模块连接，无线数据收发模块包含微处理器和与微处理器连接的无线射频芯片；基站的硬件结构与移动标签的硬件结构相同。

监控终端通过如下方式计算移动标签的准确坐标：

首先采用基于CSS技术的无线测距方法测量基站与移动标签之间的距离；

然后移动标签通过气压传感器测量的数据计算移动标签相对于地平面的高度；；

监控终端根据基站与移动标签之间的距离、基站自身相对于地平面的高度以及移动标签相对于地平面的高度，通过几何计算，得出移动标签的准确坐标。

与现有技术相比，本发明的优点在于：整个系统是在紧急情况(如火灾)下架设在现场周围，不需要事先布置，节省建筑建设成本；消防员佩带的移动标签上配置气压传感器，监控终端通过气压传感器测量出的移动标签的高度和移动标签与基站之间的距离，能方便计算出移动标签的三维坐标。

附图说明

图1为本发明试试例中火灾现场消防员三维定位应急救助系统框图。

图2为本发明试试例中移动标签的硬件结构图。