一种面向消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态监控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种面向消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态监控系统，属于盲区定位技术领域。该系统由室内定位模块、状态监测模块、紧急救援装置和远程监控模块这四部分组成，其中室内定位模块、状态监测模块和紧急救援装置固定在一个终端中佩戴在作业人员的后腰部，对作业人员进行定位和状态监测，并由上位机显示作业人员的位置、状态，对其周围环境进行模拟，绘制经过的路线。本实用新型专利技术有定位精度高、安全性高、实时性好等优点，对于进行室内消防、救援活动有极大的帮助。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种面向消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态监控系统，属于盲区定位
。该系统由室内定位模块、状态监测模块、紧急救援装置和远程监控模块这四部分组成，其中室内定位模块、状态监测模块和紧急救援装置固定在一个终端中佩戴在作业人员的后腰部，对作业人员进行定位和状态监测，并由上位机显示作业人员的位置、状态，对其周围环境进行模拟，绘制经过的路线。本技术有定位精度高、安全性高、实时性好等优点，对于进行室内消防、救援活动有极大的帮助。【专利说明】一种面向消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态监 控系统
本技术涉及一种人员跟踪室内定位技术，尤其涉及一种面向危险环境下的救 援、消防人员的室内作业时的状态监控与定位系统。
技术介绍
最近几十年我国经济迅速儿稳步增长，各行各业得到了快速发展，同时危险作业 环境下的移动机器人的研究有了许多突破，应用前景广阔美好。然而，各类危险场所的火 灾以及由火灾造成的爆炸伤人事故也是层出不穷，如今依然成为现代消防、救援作业中的 一大难题。除此之外，还有化学药品泄露、自然灾害等事故，在救援人员没有对事故现场充 分分析的情况下，盲目的进入危险区造成不必要伤害。因此在消防、救援过程中保证工作 人员的战斗力以及生命安全是重中之重。为了作业人员在事故现在可以全身心投入现场事 故的处理过程，对作业人员的身体状态和位置进行远程监控和指挥成了救援活动不可或缺 的一部分。目前室外定位主要是通过全球卫星定位，即为GPS,全称Global Positioning System,其工作原理是利用GPS接收器采集多个卫星数据进行协作定位，而且精度高、传输 速度快。然而，GPS系统存在着盲区，其技术的最大限制在于保持视线可视的环境，若在建 筑物或者室内环境中由于无线信号不能直接探测到具体事物，或者定位不精确，这就需要 开发新的室内定位系统，才能满足消防、救援活动的顺利进行。在对作业人员定位的同时还 需要对其身体姿势、状态进行监控这样才能真正保护作业人员的安全。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种面向消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态 监控系统。本专利技术的技术方案如下： 一种面向消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态监控系统。包括室内定位 模块、状态监测模块、紧急救援装置和远程监控模块。其中室内定位模块、状态监测模块和 紧急救援装置集成在一个终端装置里，固定在作业人员的后腰部位。室内定位模块是整个 系统的核心部分，其工作原理主要是根据加速度传感器、陀螺仪、气压传感器、电子罗盘这 四个传感器采集数据，然后经过复杂的控制算法来对作业人员的位置进行推估计算，从而 对其定位；状态监测模块通过相应传感器监测监测作业人员的安全状态，在监测过程中一 旦监测到作业人员人身安全受到威胁就会控制启动紧急救援装置；在消防、救援过程中终 端装置会通过3G网络将作业人员的位置和状态实时的传送到上位机，并在上位机上显示； 上位机构建出简易的三维地图，便于追踪作业人员。 本技术同时提供一种采用权利要求所述的系统实现的室内定位方法，包括下 列步骤： (1)当消防救援活动在室内进行时，室内定位模块开始工作； (2)室内定位模块通过对作业人员记步的方式进行相对位置定位； (3)与此同时，状态监测模块开始启动，对作业人员的身体状态和周围环境进行检 测； (4)然后通过GPRS网络将测得的作业人员的位置信息和状态信息传递到远程上 位机； (5)在上位机上监控，并简易绘制室内三维地图，这样就完成了室内定位与状态监 控； 其中在室内定位模块详细定位具体原理如下：该模块采用相对位置计步，首先将 设备固定在作业人员的后腰部位，通过三轴加速度传感器测得人体在行走、上楼、下楼、停 止时等加速度的变化，具体程序算法如下： 1)首先将加速度传感器接受数据频率设置为100HZ，并采用平均滤波法对其滤 波，滤波公式为 ?-1 ^ ((/ +1) xan-i-d ?=0 acur =----; y=i 2)加速度传感器受到一系列数据，为了方便对加速度传感器读取的数据进行区分 识别，采用时间窗方法，就是将采集到的100个点为一窗口，然后每次移动40个点； 3)行走步数通过加速度的采集的数据的变化规律来完成，刚开始行走时是在波谷 处，然后以此波峰、波谷。在波峰和波谷之间进行阈值判断是否满足计步条件；、 本技术针对不同的室内环境，都可以通过3G网络使现场和监控中心可以进 行直接交互，上位机快速构建出相应的三维地图，记录作业人员的行走路线和身体状态。特 别是在危险情况下的复杂环境中，通过远程监控上位机就可以更好地指挥作业人员，一旦 作业人员遇到危险可以及时的实施救援，保证消防、救援活动的顺利进行。 【专利附图】【附图说明】 图1室内定位功能框图 图2系统整体架构框图 图3状态检测框图 图4程序流程图 【具体实施方式】 该技术主要由室内定位模块、状态监测模块、紧急救援装置和远程监控模块 这四部分组成，其中室内定位模块由三轴加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪和气压传感器组 成。当执行室内消防、救援任务时，不能使用GPS进行定位，就需要启用室内定位模块，记录 下初始位置后开始记步，用过控制算法对其定位；状态监控模块监测作业人员的身体状态 和周围环境，确保作业人员的人身安全；一旦有故障则会立即启动紧急救援装置，采取适当 的措施；同时，在这整个过程中该终端通过3G网络实时的向上位机发送数据，并在上位机 上绘制简易的室内三维地图，上位机也可以给终端发送命令进行远程指挥。整个系统硬件 结构没计小巧便携，适用于对消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态监控。【权利要求】1. 一种面向消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态监控系统，由室内定位模块、 状态监测模块、紧急救援装置和远程监控模块组成，其特征是室内定位模块、状态监测模块 和紧急救援装置集成在一个终端装置里，固定在作业人员的后腰部位，室内定位模块是整 个系统的核心部分，其工作原理主要是根据加速度传感器、陀螺仪、气压传感器、电子罗盘 这四个传感器采集数据，然后经过复杂的控制算法来对作业人员的位置进行推估计算，从 而对其定位，状态监测模块通过相应传感器监测监测作业人员的安全状态，在监测过程中 一旦监测到作业人员人身安全受到威胁就会控制启动紧急救援装置，在消防、救援过程中 终端装置会通过3G网络将作业人员的位置和状态实时的传送到上位机，并在上位机上显 示，上位机构建出简易的三维地图，便于追踪作业人员。【文档编号】G05B19/418GK203894599SQ201320815768【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日 【专利技术者】丁承君, 李建华, 段萍, 张园 申请人:河北工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向消防、救援等危险作业人员的室内定位和状态监控系统，由室内定位模块、状态监测模块、紧急救援装置和远程监控模块组成，其特征是室内定位模块、状态监测模块和紧急救援装置集成在一个终端装置里，固定在作业人员的后腰部位，室内定位模块是整个系统的核心部分，其工作原理主要是根据加速度传感器、陀螺仪、气压传感器、电子罗盘这四个传感器采集数据，然后经过复杂的控制算法来对作业人员的位置进行推估计算，从而对其定位，状态监测模块通过相应传感器监测监测作业人员的安全状态，在监测过程中一旦监测到作业人员人身安全受到威胁就会控制启动紧急救援装置，在消防、救援过程中终端装置会通过3G网络将作业人员的位置和状态实时的传送到上位机，并在上位机上显示，上位机构建出简易的三维地图，便于追踪作业人员。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁承君，李建华，段萍，张园，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12