專利名稱：火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)安全預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，不同類型的火災(zāi)和各種突發(fā)性事故也在發(fā) 展、變化，特別是重大、特大災(zāi)害事故發(fā)生的頻率越來(lái)越快，處置的難度越來(lái)越高，給人 們的生產(chǎn)生活等帶來(lái)極大影響。消防員作為人民的保姆與自然災(zāi)害作斗爭(zhēng)，他們的人身安 全值得我們?nèi)リP(guān)注。目前滅火救援現(xiàn)場(chǎng)基于350M/800M無(wú)線常規(guī)或集群語(yǔ)音通信，以及基于衛(wèi)星、 微波和移動(dòng)公網(wǎng)的視頻和數(shù)據(jù)通信等無(wú)線通信技術(shù)上成本較高、功耗較大、現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)困難、 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通信困難、抗干擾能力相對(duì)較差等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為克服目前的滅火救援現(xiàn)場(chǎng)基于350M/800M無(wú)線常規(guī)或集群語(yǔ)音通信以及基于 衛(wèi)星、微波和移動(dòng)公網(wǎng)的視頻和數(shù)據(jù)通信等無(wú)線通信存在的成本較高、功耗較大、現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng) 困難、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通信困難、抗干擾能力相對(duì)較差的不足，本實(shí)用新型采用Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)，提供一種省電、可靠、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全、保密度高，且具有組建無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)簡(jiǎn)單，自組網(wǎng)功能和溫度采集傳輸準(zhǔn)確度高的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，包括由指揮員攜帶的固定管理節(jié)點(diǎn)和由進(jìn)入 火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的消防員攜帶的普通節(jié)點(diǎn)，所述普通節(jié)點(diǎn)包括第一供電單元、呼叫按鈕、溫度傳感 器、第一無(wú)線通信模塊和用以將呼叫按鈕和溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸并發(fā)送控制的第一 微處理器，所述第一供電單元與所述第一微處理器、第一無(wú)線通信模塊連接，所述呼叫按 鈕、溫度傳感器與所述第一微處理器連接，所述第一微處理器與所述第一無(wú)線通信信模塊 連接；所述固定管理節(jié)點(diǎn)包括第二供電單元、主人機(jī)界面單元、第二無(wú)線通信模塊和用 以根據(jù)普通節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行安全預(yù)警的第二微處理器，所述第二供電單元連接所述微 處理器、第二無(wú)線通信模塊，所述第二無(wú)線通信模塊通過(guò)Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與所述第一無(wú)線 通信模塊通訊連接，所述第二無(wú)線通信模塊與所述第二微處理器連接，所述第二微處理器 與所述主人機(jī)界面單元連接。作為優(yōu)選的一種方案所述固定管理節(jié)點(diǎn)還包括輔人機(jī)界面單元，所述微處理器 與所述輔人機(jī)界面單元連接。進(jìn)一步，所述第一無(wú)線通信模塊和第二無(wú)線通信模塊均為基于CCM31芯片的無(wú) 線通信模塊。再進(jìn)一步，所述溫度傳感器為基于DS18B20的溫度模塊。 所述溫度傳感器呈單線接口結(jié)構(gòu)。[0012]所述第一微處理器和第二微處理器均為8051微控制核。本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)思路基于CCM31無(wú)線傳感器芯片的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及基于 DS18B20的現(xiàn)場(chǎng)溫度采集無(wú)線傳輸系統(tǒng)能有效的完成火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員所在位置的溫度采 集、位置定位、預(yù)警和呼救功能。每個(gè)消防員都佩戴一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)，指揮員佩戴固定管理節(jié)點(diǎn)(即簇頭節(jié)點(diǎn))。每個(gè) 節(jié)點(diǎn)都接上電源后，根據(jù)Zigbee協(xié)議棧自動(dòng)組成星狀網(wǎng)絡(luò)，即可以進(jìn)行無(wú)線通信。普通節(jié) 點(diǎn)每30s發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，檢測(cè)其是否在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)定允許距離范圍內(nèi)，不同的狀態(tài)LED燈顯 示不同的組合。倘若一個(gè)節(jié)點(diǎn)跑出網(wǎng)絡(luò)范圍，其他節(jié)點(diǎn)可以組成搜救網(wǎng)絡(luò)，對(duì)失蹤節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 定位，定位采用RSSI值檢測(cè)算法，進(jìn)行逐步逼近定位方法。溫度采集數(shù)據(jù)打包在幀數(shù)據(jù)中， 可以進(jìn)行提取處理，再通過(guò)串口在上位機(jī)上顯示。給現(xiàn)場(chǎng)指揮員提供了對(duì)救援有利的現(xiàn)場(chǎng) 數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的有益效果為省電、可靠、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全、保密度高，且具 有組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單，自組網(wǎng)功能和溫度采集傳輸準(zhǔn)確度高，具有良好的預(yù)警功能。

圖1是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信示意圖圖2是指揮員固定管理節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖。圖3是消防員移動(dòng)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖。圖4是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組件示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖4，一種火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，包括由指揮員攜帶的固定管 理節(jié)點(diǎn)和由進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的消防員攜帶的普通節(jié)點(diǎn)，所述普通節(jié)點(diǎn)包括第一供電單元、呼 叫按鈕、溫度傳感器、第一無(wú)線通信模塊和用以將呼叫按鈕和溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸 并發(fā)送控制的第一微處理器，所述第一供電單元與所述第一微處理器、第一無(wú)線通信模塊 連接，所述呼叫按鈕、溫度傳感器與所述第一微處理器連接，所述第一微處理器與所述第一 無(wú)線通信信模塊連接；所述固定管理節(jié)點(diǎn)包括第二供電單元、主人機(jī)界面單元、第二無(wú)線通信模塊和用 以根據(jù)普通節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行安全預(yù)警的第二微處理器，所述第二供電單元連接所述微 處理器、第二無(wú)線通信模塊，所述第二無(wú)線通信模塊通過(guò)Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與所述第一無(wú)線 通信模塊通訊連接，所述第二無(wú)線通信模塊與所述第二微處理器連接，所述第二微處理器 與所述主人機(jī)界面單元連接。所述普通節(jié)點(diǎn)還包括輔人機(jī)界面單元，所述微處理器與所述輔人機(jī)界面單元連接。所述第一無(wú)線通信模塊和第二無(wú)線通信模塊均為基于CCM31的無(wú)線通信模塊。 所述溫度傳感器為基于DS18B20的溫度模塊。所述溫度傳感器呈單線接口結(jié)構(gòu)。所述第一 微處理器和第二微處理器均為8051微控制核。其中，圖1為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信示意圖，圖2、圖3為節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖，圖4為自 動(dòng)組件的網(wǎng)絡(luò)通信圖，主要硬件部分包括用于無(wú)線通信的CCM31芯片主電路，用于溫度采集的基于DS18B20的溫度模塊，用于顯示的液晶顯示模。CC2431芯片主電路，中間部分就是高性能和低功耗的8051微控制核，用于控制數(shù) 據(jù)接收、發(fā)送，溫度傳感器單總線時(shí)序控制，LED燈顯示控制，接收數(shù)據(jù)的詳細(xì)處理，數(shù)據(jù)存 取，DMA直接數(shù)據(jù)存取控制?；贒S18B20的溫度模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度的采集，與CCM31芯片連接簡(jiǎn)單， 自帶模/數(shù)轉(zhuǎn)換器把采集溫度模擬數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)為數(shù)字量傳給主芯片，所得數(shù)據(jù)精確也利于 傳輸。使用單總線連接，只需要耗費(fèi)8051控制器一根I/O 口，消耗資源比較少，結(jié)果也比較 簡(jiǎn)單，外部封裝業(yè)只有一個(gè)普通三極管大小，對(duì)整體產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有很大的幫助。上位機(jī)軟件顯示可以進(jìn)行定位節(jié)點(diǎn)的可視化管理，可以通過(guò)串口把無(wú)線傳感器節(jié) 點(diǎn)位置在電腦上顯示，同時(shí)也可以顯示溫度值等相關(guān)數(shù)據(jù)，提供了良好的人機(jī)界面。所述系統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)組網(wǎng)功能，有利于突發(fā)情況現(xiàn)場(chǎng)操作。圖1所 示就是火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員的通信示意圖，可以直觀的看出網(wǎng)絡(luò)的通信是星狀的，網(wǎng)絡(luò)自組建 線路也是多路的。圖2、圖3所展示的節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖顯示我們節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)布局合理，為 制作成面積小、封裝良好的食物提供了參考。本實(shí)施例的工作過(guò)程為每個(gè)消防員都佩戴一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)(如圖2)，指揮員佩戴 簇頭節(jié)點(diǎn)(如圖3)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都接上電源后，根據(jù)Zigbee協(xié)議棧自動(dòng)組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(如圖 4)，即可以進(jìn)行無(wú)線通信。普通節(jié)點(diǎn)每30s發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，檢測(cè)其是否在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)定允許 距離范圍內(nèi)，不同的狀態(tài)LED燈顯示不同的組合。倘若一個(gè)節(jié)點(diǎn)跑出網(wǎng)絡(luò)范圍，其他節(jié)點(diǎn)可 以組成搜救網(wǎng)絡(luò)，對(duì)失蹤節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，定位采用RSSI值檢測(cè)算法，進(jìn)行逐步逼近定位方 法。溫度采集數(shù)據(jù)打包在幀數(shù)據(jù)中，可以進(jìn)行提取處理，再通過(guò)串口在上位機(jī)上顯示。給現(xiàn) 場(chǎng)指揮員提供了對(duì)救援有利的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，包括由指揮員攜帶的固定管理節(jié)點(diǎn)和由進(jìn)入 火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的消防員攜帶的普通節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述普通節(jié)點(diǎn)包括第一供電單元、呼叫按 鈕、溫度傳感器、第一無(wú)線通信模塊和用以將呼叫按鈕和溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸并發(fā) 送控制的第一微處理器，所述第一供電單元與所述第一微處理器、第一無(wú)線通信模塊連接， 所述呼叫按鈕、溫度傳感器與所述第一微處理器連接，所述第一微處理器與所述第一無(wú)線 通信信模塊連接；所述固定管理節(jié)點(diǎn)包括第二供電單元、主人機(jī)界面單元、第二無(wú)線通信模塊和用以根 據(jù)普通節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行安全預(yù)警的第二微處理器，所述第二供電單元連接所述微處理 器、第二無(wú)線通信模塊，所述第二無(wú)線通信模塊通過(guò)Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與所述第一無(wú)線通信 模塊通訊連接，所述第二無(wú)線通信模塊與所述第二微處理器連接，所述第二微處理器與所 述主人機(jī)界面單元連接。
2.如權(quán)利要求1所述的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述固定管理節(jié) 點(diǎn)還包括輔人機(jī)界面單元，所述微處理器與所述輔人機(jī)界面單元連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述第一無(wú) 線通信模塊和第二無(wú)線通信模塊均為基于CCM31的無(wú)線通信模塊。
4.如權(quán)利要求1或2所述的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述溫度傳 感器為基于DS18B20的溫度模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述溫度傳感器 呈單線接口結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述第一微 處理器和第二微處理器均為8051微控制核。
專利摘要一種火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員安全預(yù)警系統(tǒng)，包括由指揮員攜帶的固定管理節(jié)點(diǎn)和由進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的消防員攜帶的普通節(jié)點(diǎn)所述普通節(jié)點(diǎn)包括第一供電單元、呼叫按鈕、溫度傳感器、第一無(wú)線通信模塊和用以將呼叫按鈕和溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸并發(fā)送控制的第一微處理器；所述固定管理節(jié)點(diǎn)包括第二供電單元、主人機(jī)界面單元、第二無(wú)線通信模塊和用以根據(jù)普通節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行安全預(yù)警的第二微處理器。本實(shí)用新型采用Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，省電、可靠、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全、保密度高，且具有組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單，自組網(wǎng)功能和溫度采集傳輸準(zhǔn)確度高。
文檔編號(hào)A62C99/00GK201928350SQ201020657050
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者潘軍星, 王涌, 鄭時(shí)航 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)