一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统和方法，所述系统包括设置在后场指挥中心的通信前置机和现场消防员携带的数据采集装置，所述数据采集装置包括中央处理器，所述中央处理器分别连接有数据采集装置自身状态传感器模块、声光报警器、功能按键以及Wifi通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块和RFID读卡模块；本发明专利技术可有效实现对智能化消防应急指挥所需的人员定位、呼救和生命安全相关监测数据的实时采集、本地存储、数据上传和指令接收。所述采集装置具有功能全面、智能化和小型化特点，适合应急人员随身穿戴和使用；所述采集方法灵活、可靠、便于应用，且具有良好的开放性和扩展性。

A real-time data acquisition system and method for fire emergency personnel

The invention discloses a data acquisition system and method for real-time positioning, calling and monitoring of fire emergency personnel. The system comprises a communication front-end set in a backfield command center and a data acquisition device carried by a field firefighter. The data acquisition device comprises a central processing unit connected with the central processing unit respectively. The data acquisition device has its own state sensor module, acoustooptic alarm module, function keys and Wifi communication module, Bluetooth communication module, ZigBee communication module and RFID card reading module; the invention can effectively realize the real-time acquisition of personnel positioning, calling for rescue and life safety related monitoring data needed for intelligent fire emergency command. Local storage, data upload and instruction reception. The acquisition device has the characteristics of comprehensive function, intelligence and miniaturization, and is suitable for emergency personnel to wear and use; the acquisition method is flexible, reliable, convenient for application, and has good openness and expansibility.

【技术实现步骤摘要】
一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统和方法
本专利技术涉及一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统和方法。
技术介绍
智能化的消防应急指挥，需要对应急救援人员的定位、呼救以及生命安全相关信息进行实时监测。由此，亟需研制一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集装置和方法，对人员空间位置、紧急呼救，以及生命安全相关数据进行实时监测和无线采集，并集中上传至后场指挥中心同时接收指挥中心的指挥和配置命令，以便后场指挥人员能够及时发现危险、指挥搜救，有效保证现场应急救援人员的生命安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统和方法，通过对人员空间位置、紧急呼救，以及生命安全相关数据进行实时监测和无线采集，将采集数据集中上传至后场指挥中心并接收指挥中心的指挥和配置命令，使后场指挥人员能够及时发现危险、指挥搜救，有效保证现场应急救援人员的生命安全。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统，包括设置在后场指挥中心的通信前置机和现场消防员携带的数据采集装置，其中，所述数据采集装置包括中央处理器，所述中央处理器分别连接有数据采集装置自身状态传感器模块、声光报警器、功能按键以及Wifi通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块和RFID读卡模块，所述Wifi通信模块通过无线通信指挥网络连接通信前置机，蓝牙通信模块或/和ZigBee通信模块无线连接采集消防员配带的穿戴设备的数据，RFID读卡模块用于读取消防员身份标识卡。方案进一步是：所述自身状态传感器模块包括卫星定位模块、三轴加速度传感器、地磁传感器、温湿度传感器；所述蓝牙通信模块、ZigBee通信模块可同时工作进行数据采集，也可以任意一个模块工作，另外一个不工作；所述穿戴设备包括消防员的自主定位设备、生命体征监测设备、环境监测设备以及呼吸器电子压力表。一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集方法，是基于消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统的方法，所述系统包括：设置在后场指挥中心的通信前置机和现场消防员携带的数据采集装置和穿戴设备，其中，所述数据采集装置包括中央处理器，所述中央处理器分别连接有数据采集装置自身状态传感器模块、声光报警器、功能按键以及Wifi通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块和RFID读卡模块，所述自身状态传感器模块包括卫星定位模块、三轴加速度传感器、地磁传感器、温湿度传感器；所述穿戴设备包括消防员的自主定位设备、生命体征监测设备、环境监测设备以及呼吸器电子压力表；所述方法流程如下：(1)数据采集装置开机后，自动通过Wifi通信模块与后场指挥中心的通信前置机建立TCP连接，与该消防员穿戴的各设备建立Zigbee、蓝牙通信连接，通过RFID读卡模块从消防员身份标识卡中读取身份标识号；(2)数据采集装置通过卫星定位模块实时读取卫星定位数据，通过三轴加速度传感器和地磁传感器实时检测运动/静止状态、运动方向，通过温湿度传感器实时检测环境温、湿度数据，通过Zigbee、蓝牙通信模块实时通信采集穿戴设备的数据，并将上述数据集中存储在其本机数据寄存器中；(3)数据采集装置将本机寄存器中的实时数据依据通信规约封装成数据帧，通过Socket传输方式，实时上传给后场指挥中心的通信前置机，并同时周期性地将本机寄存器中的实时数据存储到存储器中形成历史数据；(4)后场指挥中心的通信前置机接收到数据帧后，依据通信规约进行数据解析，将解析出的各项采集数据通过指挥工作站上的人机界面以及应急现场的室内、外地图进行综合数据展示和应用；(5)数据采集装置从开机状态转变为关机时，向各穿戴设备发出进入低功耗工作状态的指令，控制穿戴设备进入低功耗工作状态。方案进一步是：当消防员在室外时，使用数据采集装置中卫星定位模块进行实时定位，当消防员进入室内，因卫星信号强度不够而无法进行卫星定位时，使用从穿戴的自主定位设备中采集的数据进行实时定位，数据采集装置上传的数据帧中，包括表示自主定位数据是否有效的状态位，当该状态数据由“无效”变为“有效”时，即表示开始启用自主定位数据，对指挥中心而言，第一个状态位为“有效”的自主定位数据所表示的位置点，即室内自主定位的起点，也是室内自主定位与室外卫星定位轨迹的连接点。方案进一步是：自主定位数据是通过相对于“起点”的空间位置变化表示当前位置，消防员每运动一步，所穿戴的自主定位设备就向数据采集装置发送一个新的空间位置值，数据采集装置可缓存并一次传送多个未被传送过的自主定位数据(即最新的一段定位轨迹)，以便消防员每步的定位数据都能传输到后场指挥中心的通信前置机而不会被遗漏。方案进一步是：数据采集装置的Wifi通信模块可通过DHCP的方式从通信指挥网络中获取动态的IP地址，每当其重新获取到IP地址时，会将最新的IP地址值、消防员身份标识号一起上传给后场指挥中心的通信前置机，通信前置机中建立有所连接各数据采集装置的消防员身份标识号、当前IP地址的映射表，以便在发送指令时快速获取到目标采集装置的当前IP地址。方案进一步是：所述数据采集装置以“轮询”和“自报”相结合的方式，实时向后场指挥中心的通信前置机上传数据，通常情况下，在接收到通信前置机的要数帧后，数据采集装置再发送回数帧，在呼救、报警时，数据采集装置主动向通信前置机发送数据，无论“轮询”还是“自报”，每条上传数据中均包含该条数据的采集时间、消防员身份标识号。方案进一步是：所述数据采集装置以“轮询”和“自报”相结合的方式，实时采集自主定位设备、生命体征监测设备、环境监测设备以及呼吸器电子压力表的数据，通常情况下，在接收到数据采集装置的要数帧后，穿戴设备(自主定位设备除外)再发送回数帧，自主定位设备则在消防员每运动一步时，主动向数据采集装置发送定位数据，其他穿戴设备在报警时，主动向数据采集装置发送报警数据。方案进一步是：所述数据采集装置将采集数据周期性存储到本机数据存储器中，存储数据的结构采用循环队列的方式，每条新数据被存入在队列的尾部，当循环队列被占用满，队列的尾部追上了头部时，则覆盖头部，即存储区中最新存入的那条数据覆盖时间最老的那条数据，如此继续循环存储，每条存储数据中均包含该条数据的采集时间、消防员身份标识号。方案进一步是：所述数据采集装置还包括有手动按键报警和自动报警模块，手动按键报警是在按下报警按键后发出报警信息，自动报警是在数据采集装置监测到消防员超出预设的时间内保持静止不动、或运动姿态的异常超出预设值、或呼吸器剩余气压不足时自动发出报警信息，所述报警信息通过Wifi通信模块通过无线通信指挥网络发送至通信前置机的同时，还通过数据采集装置的声光报警器发出声光报警。本专利技术的有益效果是：本专利技术可有效实现对智能化消防应急指挥所需的人员定位、呼救和生命安全相关监测数据的实时采集、本地存储、数据上传和指令接收。所述采集装置具有功能全面、智能化和小型化特点，适合应急人员随身穿戴和使用；所述采集方法灵活、可靠、便于应用，且具有良好的开放性和扩展性。下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细描述。附图说明图1为本专利技术的系统结构框图；图2为本专利技术的方法执行步骤图；图3、图4、图5为本专利技术的数据存储示意图。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统，包括设置在后场指挥中心的通信前置机和现场消防员携带的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置包括中央处理器，所述中央处理器分别连接有数据采集装置的自身状态传感器模块、数据存储器、液晶显示屏、声光报警器、功能按键以及Wifi通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块和RFID读卡模块，所述Wifi通信模块通过无线通信指挥网络与通信前置机建立TCP连接和通信，蓝牙通信模块、ZigBee通信模块无线连接采集消防员配带的穿戴设备的数据，RFID读卡模块用于读取消防员身份标识卡。

【技术特征摘要】
1.一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统，包括设置在后场指挥中心的通信前置机和现场消防员携带的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置包括中央处理器，所述中央处理器分别连接有数据采集装置的自身状态传感器模块、数据存储器、液晶显示屏、声光报警器、功能按键以及Wifi通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块和RFID读卡模块，所述Wifi通信模块通过无线通信指挥网络与通信前置机建立TCP连接和通信，蓝牙通信模块、ZigBee通信模块无线连接采集消防员配带的穿戴设备的数据，RFID读卡模块用于读取消防员身份标识卡。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自身状态传感器模块包括卫星定位模块、三轴加速度传感器、地磁传感器、温湿度传感器；所述蓝牙通信模块、ZigBee通信模块可同时工作进行数据采集，也可以任意一个模块工作，另外一个不工作；所述穿戴设备包括消防员的自主定位设备、生命体征监测设备、环境监测设备以及呼吸器电子压力表。3.一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集方法，是基于权利要求2所述系统的一种数据采集方法，其特征在于，所述方法的流程如下：（1）数据采集装置开机后，自动通过Wifi通信模块与后场指挥中心的通信前置机建立TCP连接，与该消防员穿戴的各设备建立Zigbee、蓝牙通信连接，通过RFID读卡模块从消防员身份标识卡中读取身份标识号；（2）数据采集装置通过卫星定位模块实时读取卫星定位数据，通过三轴加速度传感器和地磁传感器实时检测运动/静止状态、运动方向，通过温湿度传感器实时检测环境温、湿度数据，通过Zigbee、蓝牙通信模块实时通信采集穿戴设备的数据，并将上述数据集中存储在其本机数据寄存器中；（3）数据采集装置将本机寄存器中的实时数据依据通信规约封装成数据帧，通过Socket传输方式，实时上传给后场指挥中心的通信前置机，并同时周期性地将本机寄存器中的实时数据存储到存储器中形成历史数据；（4）后场指挥中心的通信前置机接收到数据帧后，依据通信规约进行数据解析，将解析出的各项采集数据通过指挥工作站上的人机界面以及应急现场的室内、外地图进行综合数据展示和应用；（5）数据采集装置从开机状态转变为关机时，向各穿戴设备发出进入低功耗工作状态的指令，控制穿戴设备进入低功耗工作状态。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当消防员在室外时，使用数据采集装置中卫星定位模块进行实时定位，当消防员进入室内，因卫星信号强度不够而无法进行卫星定位时，使用从穿戴的自主定位设备中采集的数据进行实时定位，数据采集装置上传的数据帧中，包括表示自主定位数据是否有效的状态位，当该状态数据由“无效”变为“有效”时，即表示开始启用自主定位数据，对指挥中...

【专利技术属性】
技术研发人员：史翔，乔文生，李力，孙晓波，金小辉，李铁源，刘云莉，靳志军，袁海生，陈志刚，施俊岩，侯英杰，刘涛，宫建华，
申请(专利权)人：北京航天拓扑高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11