消防员追踪监测系统和方法技术方案

本公开是关于一种消防员追踪监测系统和方法。该系统包括：环境数据采集单元包括图像采集模块和环境测量模块；消防员数据采集单元包括采集消防员生理数据的生理数据采集模块和对消防员运动信息进行采集的动态数据采集模块；数据传输单元发出环境数据采集单元采集的应急救援现场环境信息和消防员数据采集单元采集的消防员生理数据信息、消防员运动信息；数据处理单元接收数据传输单元发出的应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息并进行处理；现场模拟单元获取数据处理单元处理后的应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息，构件现场环境3D模型并在现场环境3D模型中显示消防员定位位置、生理状态及运动轨迹。生理状态及运动轨迹。生理状态及运动轨迹。

Firefighter tracking and monitoring system and method

【技术实现步骤摘要】
消防员追踪监测系统和方法


[0001]本公开涉及紧急应急
，尤其涉及一种消防员追踪监测系统和方法。

技术介绍

[0002]随着社会的不断发展和城市建设的不断进步，建筑火灾的次数呈几何倍数增长，紧急且复杂的火灾现场情况严重威胁消防员的生命安全，致使室内火场等应急救援现场救援的难度也日益加大。
[0003]在火灾现场，由于受浓烟毒气和烈火的影响，无法实时进行火场等应急救援现场态势感知，消防员在救援时难以感知自身所处位置。而对于场外指挥人员，由于难以无法判断火场等应急救援现场事态环境，准确获知消防员所在位置，从而很难有效且高效的对火灾现场进行判断并做出指挥。
[0004]对此，目前国内主要存在如下专利文献：
[0005]专利CN205508063U，公开了一种消防员智能救援导向系统，包括：消防员个人终端、便携中继、抛投式无线环境检测仪和后场中心指挥平台；消防员个人终端包括：跌倒报警模块、定位模块、生命体征监测模块、终端无线传输模块和终端数据处理模块；便携中继包括：中继数据处理模块、中继无线传输模块、中继传感器模块和指示模块；抛投式无线环境检测仪包括：环境检测数据处理模块、环境检测传感模块及环境检测无线传输模块；后场中心指挥平台包括：指挥平台无线传输模块和上位机。本技术的特点在于，具有导向、广播、通信、定位、方位、呼救、轨迹、感温、感烟及单兵定位等功能，且采用动态自适应动态组网技术，组网自由，传输灵活，传输距离远。然而，该系统仅能够确定消防员的定位信息，无法准确获知现场环境及消防员在火场等应急救援现场环境中的详细位置，难以向消防员提供合理的救援路线或逃生路线，并且，该系统无法了解室内范围内的有害气体分布情况，无法提前对消防员做出合理的规避指引。
[0006]专利CN105182286A，公开一种声纳导向逃生救援系统，该系统包括：超声波发射模块和超声波接收模块，其中超声波发射模块作为声源用于发射单频超声信号以及激光射线，超声波接收模块用于接收超声波发射模块所发出的超声信号，并指示声源所在的方向和距离。由此可实现在火灾现场对消防人员的引导逃生及搜寻救援。该系统将声纳技术应用于消防员火灾现场的导向逃生，安全可靠，便于携带，受环境影响小；采用该系统消防人员能够快速准确的找到逃生出口，保障消防人员的安全。然而，该系统仅是通过超声波测量距离来寻找出口，向消防员提供逃生引导，但该方法对于结构复杂的火场等应急救援现场环境较难适用，且不适用于消防员进行救援时的引导。并且该方法仅通过距离进行逃生指引，未对其他有害因素进行考量，很可能将消防员引入更危险的环境中。
[0007]因此，有必要提供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。
[0008]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0009]本公开实施例的目的在于提供一种消防员追踪监测系统和方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0010]根据本公开的第一方面，提供一种消防员追踪监测系统，包括：
[0011]环境数据采集单元，用于对应急救援现场环境信息进行采集，包括图像采集模块和环境测量模块，所述图像采集模块用于采集应急救援现场图像，所述环境测量模块包括激光雷达和毫米波雷达中的至少一种，用于测量应急救援现场环境距离及有害气体浓度；
[0012]消防员数据采集单元，用于采集消防员数据，包括用于采集消防员生理数据的生理数据采集模块和用于对消防员运动信息进行采集的动态数据采集模块；
[0013]数据传输单元，用于发出所述环境数据采集单元采集的应急救援现场环境信息和消防员数据采集单元采集的消防员生理数据信息、消防员运动信息；
[0014]数据处理单元，用于接收所述数据传输单元发出的应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息并进行处理；
[0015]现场模拟单元，用于获取所述数据处理单元处理后的应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息，构件现场环境3D模型并在所述现场环境3D模型中显示有害气体浓度场、消防员定位位置、生理状态及运动轨迹。
[0016]本公开的实施例中，该系统还包括：
[0017]控制单元，用于控制所述环境数据采集单元和消防员数据采集单元进行数据采集，用于控制所述数据传输单元进行数据传输。
[0018]本公开的实施例中，所述控制单元为STM32控制芯片。
[0019]本公开的实施例中，所述图像采集模块至少包括6个视角为60
°
的微型摄像头来对应急救援现场环境进行360
°
图像采集；
[0020]所述环境测量模块还包括VOCs气体传感器和PID气体探测器中的至少一种，用于测量应急救援现场有害气体浓度。
[0021]本公开的实施例中，所述生理数据采集模块包括温度采集子模块、心率采集子模块和血压采集子模块；
[0022]所述动态数据采集模块包括GPS定位子模块和无线基站定位模块中的至少一个，所述GPS定位模块用于向卫星或基站发送定位请求并接收经纬度定位信息，所述无线基站定位模块用于根据定位信标、信号到达角和信号到达时间获取经纬度定位信息，所述动态数据采集模块还包括多轴加速度传感器与陀螺仪，用于至少获取消防员的加速度、角加速度和地磁场信息。
[0023]本公开的实施例中，所述数据处理单元先采用卡尔曼滤波算法对所述加速度、角加速度和地磁场信息进行计算从而得到消防员的姿态角信息；
[0024]然后将所述姿态角信息与所述GPS定位子模块或者无线基站定位模块获得的经纬度定位信息通过捷联惯导方式进行计算，得到消防员的位置移动数据。
[0025]本公开的实施例中，所述数据传输单元采用LoRa或WiFi或蜂窝通信等无线通信传输。
[0026]本公开的实施例中，所述数据传输单元在发送所述应急救援现场环境信息和\或消防员生理数据信息和\或消防员运动信息时，同时发出校验码，以使得所述数据处理单元
能够根据所述校验码验证接收到的信息的时效性。
[0027]本公开的实施例中，所述现场模拟单元包括3D绘图模块和图像显示模块；
[0028]所述3D绘图模块用于根据所述应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息绘制火灾现场环境3D图像；
[0029]所述图像显示模块用于显示所述火灾现场环境3D图像。
[0030]根据本公开的第二方面，提供一种消防员追踪监测方法，使用上述任一实施例所述消防员追踪监测系统，该方法包括：
[0031]获取火灾现场环境信息，所述环境信息包括图像信息和距离信息；
[0032]获取火灾现场消防员的生理数据信息及运动信息；
[0033]处理所述图像信息和距离信息，根据所述图像信息和距离信息构建火灾现场环境3D图像；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消防员追踪监测系统，其特征在于，包括：环境数据采集单元，用于对应急救援现场环境信息进行采集，包括图像采集模块和环境测量模块，所述图像采集模块用于采集应急救援现场图像，所述环境测量模块包括激光雷达和毫米波雷达中的至少一种，用于测量应急救援现场环境距离及有害气体浓度；消防员数据采集单元，用于采集消防员数据，包括用于采集消防员生理数据的生理数据采集模块和用于对消防员运动信息进行采集的动态数据采集模块；数据传输单元，用于发出所述环境数据采集单元采集的应急救援现场环境信息和消防员数据采集单元采集的消防员生理数据信息、消防员运动信息；数据处理单元，用于接收所述数据传输单元发出的应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息并进行处理；现场模拟单元，用于获取所述数据处理单元处理后的应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息，构件现场环境3D模型并在所述现场环境3D模型中显示有害气体浓度场、消防员定位位置、生理状态及运动轨迹。2.根据权利要求1所述消防员追踪监测系统，其特征在于，还包括：控制单元，用于控制所述环境数据采集单元和消防员数据采集单元进行数据采集，用于控制所述数据传输单元进行数据传输。3.根据权利要求2所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述控制单元为STM32控制芯片。4.根据权利要求1所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述图像采集模块至少包括6个视角为60
°
的微型摄像头来对应急救援现场环境进行360
°
图像采集；所述环境测量模块还包括VOCs气体传感器和PID气体探测器中的至少一种，用于测量应急救援现场有害气体浓度。5.根据权利要求4所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述生理数据采集模块包括温度采集子模块、心率采集子模块和血压采集子模块；所述动态数据采集模块包括GPS定位子模块和无线基站定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昕，刘攀岩，禹忠，付影平，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：