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一种多源信息融合的消防智慧头盔

文献发布时间:2023-06-19 18:32:25


一种多源信息融合的消防智慧头盔

技术领域

本发明涉及消防智慧头盔领域,具体是一种多源信息融合的消防智慧头盔。

背景技术

随着云计算、物联网、大数据、移动互联、人工智能等新一代技术与制造的融合和逐步的应用,火灾的种类也变得愈加复杂,发生的频率也愈大,这给消防队员进行火灾扑救过程中对头部的保护及头盔的性能提高带来了很高的要求,为了使消防员在灾害现场中能够迅速开展行有效、安全有的灭火救援活动,就必须做好对头部的保护,而对头部最直接、最有效的保护就是消防头盔。在火灾现场,往往会伴随着热、烟、毒、辐射、电击、外力冲击等的伤害,发生的时间、地点、性质、范围方面都具有随机性、不可预测性、突变性,传统的头盔虽然能够保护消防员的头部,但是无法满足火灾现场的需求,因此,现提出一种多源信息融合的消防智慧头盔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多源信息融合的消防智慧头盔,在传统头盔的性能的基础上,设置具有协同定位、图像采集、有害气体的检测、温湿度采集、心率监测和压力检测等性能的传感器,能够实时对消防员进入到火场中的身体情况和火灾现场情况进行监测,通过设置护目镜和气囊,以适配消防员头的大小,从而提高头盔舒适度,使消防员能够更好地进行作业。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

一种多源信息融合的消防智慧头盔,所述消防智慧头盔包括头盔本体、头盔帽带、下颚托和帽带卡扣,头盔本体的内部设有信息融合模块,头盔本体上滑动设有护目镜,护目镜上设置有用于实时显示信息融合模块数据的OLED显示屏,头盔本体的帽檐位置下方设有LED灯,LED灯用于根据信息融合模块的处理信息来进行灯的闪烁。

所述头盔本体包括盔壳层、缓冲层、中空层和气囊层,盔壳层位于最外层,气囊层处于与消防员头部接触的内层,盔壳层与气囊层之间由外至内依次是缓冲层、中空层,缓冲层用于减轻撞击造成的能量传递,中空层上内置用于放置护目镜的收纳槽,气囊层配合头盔帽带、下颚托、帽带卡扣使气囊层填充满消防员的头与头盔之间的间隙。

所述信息融合模块包括核心控制板、协同定位模块、图像采集模块、有害气体模块、温湿度采集模块、心率监测模块、压力检测模块、BC26模块、LED灯模块、OLED模块和电源模块。

进一步的,所述头盔帽带采用Coo l Max纤维材料,头盔帽带与头盔本体连接,头盔帽带上的下颚托用于将消防员下巴托住,头盔本体的上设有照明灯,照明灯采用用于感应外界光的强弱的感光原件,

进一步的,所述盔壳层采用增强型聚酰胺纤维材料,缓冲层采用EPS缓冲材料,盔壳层上设有T型凸台,T型凸台上设有贯穿盔壳层和缓冲层的深沟槽,T型凸台上垂直设有位于深沟槽内滑动的螺栓杆,螺栓杆的一端与护目镜连接,螺栓杆的另一端螺纹连接有螺母,通过将螺母稍微旋松,驱动螺栓杆与深沟槽配合滑动,调整护目镜的位置。

进一步的,所述头盔本体远离护目镜的一侧上设置防尘口罩仓,防尘口罩仓的上方设有反光绳,防尘口罩仓的下方设有位于头盔本体上的披肩,披肩用于保护消防员的肩部免受水流和火焰的伤害,头盔本体上设有便于消防员头部透气的透气孔。

进一步的,所述核心控制板采用型号为STM32F103ZET6的控制板。

所述协同定位模块是采用两块导航相结合的模式,协同定位模块采用北斗模块和惯性导航,惯性导航的型号为ATK-MPU6050。

所述LED灯模块为LED灯。

进一步的,所述图像采集模块包括位于头盔本体上的摄像头,摄像头型号为ALIENTEK OV7670,摄像头用于实时转录救灾现场视屏。

所述有害气体检测模块包括空气质量传感器和蜂鸣器,空气质量传感器用于测量可燃气体和烟雾,空气质量传感器选用MQ-135,当被测浓度大于预先设定的限值时,蜂鸣器会发生警报,同时其LED模块的LED灯会不停的闪烁进行提示。

所述温湿度采集模块包括温湿度传感器,温湿度传感器采用型号为DHT,温湿度采集模块具有将火灾现场的周围温湿度采集发送至控制板的作用,温度测量范围为:-20℃至60℃,精度为±1℃,湿度的测量范围为20%至90%RH,精度为±4%RH。

进一步的,所述心率监测模块用于监测消防员在火灾现场时心率的功能,心率监测模块采用型号为MS5805-02BA01气压传感器,心率监测模块贴于消防员耳垂位置附近即可检测,当检测到的心率值异于常值,则LED灯会发出闪烁进行提示消防员。

所述压力检测模块用于检测消防员携带的氧气瓶的含量,压力检测模块的型号为机械压力表,氧气瓶的出口处装有压力检测装置,能够将实时的数据值传给控制板,当压力值低于预设值,则通过通过消防头盔上的LED灯闪烁提醒消防员注意。

所述BC26模块型号为BC26,BC26模块具有将核心控制板、协同定位模块、图像采集模块、有害气体模块、温湿度采集模块、心率监测模块和压力检测模块采集到的数据上传到云平台的作用。

所述LED模块的LED灯5为3个,代表的意思分别是:一切正常,预警,警告,能够根据控制板接收到的数据和预设值进行对比后,发出相应的灯的选择。

所述OLED模块包括型号为SSD1306的OLED显示器,OLED模块具有传感器信息将实时上传至消防员头盔上的护目镜的OLED显示屏上。

本发明的有益效果:

1、本发明消防智慧头盔中设置心率检测模块,可以实时对消防员进入到火场中的心率进行监测,更好的掌握到救援人员的体征信息,发现不适时,可以将其立即召回,更好的对消防员进行保护;

2、本发明消防智慧头盔中设置压力检测模块,由于在火场时消防员顾及不到身后所背的氧气罐,不能对其进行一个实时的检测,所以将压力检测装置装在氧气瓶的出口处,对其进行实时数据的显示在OLED屏幕上,以及LED的闪烁进行相应的提醒;

3、本发明消防智慧头盔将采集到的数据进行实时的上传,可以在云平台看到消防员的实时火场的数据和体征信息等,更好的让消防指挥员进行作战指挥;

4、本发明消防智慧头盔由于消防救援人员的头各有大小,部分可能头较小的人员,佩戴好后,头与头盔之间还是具有一部分的间隙,这可能带来一些不适感,亦或是在消防作业时,头盔可能会进行转动,从而影响救援人员,增加了气囊结构,佩戴好头盔后,根据脸型和头的大小,配合头盔帽带、下颚托、帽带卡扣将空气间隙填充满,更好的贴合消防员的头;

5、本发明消防智慧头盔结构上将护目镜进行了内置,传统的护目镜是外置,容易磕绊到,内置不易损坏,在头盔的后部,进行了开槽,内置了防尘口罩,消防员出镜迅速或者进入时发现还需要进行防尘口罩的加叠时,这时可以方便的从后面拿出即可。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明消防智慧头盔正视图;

图2是本发明消防智慧头盔侧视图;

图3是本发明消防智慧头盔俯视图;

图4是本发明消防智慧头盔仰视图;

图5是本发明消防智慧头盔中信息融合模块框架图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

一种多源信息融合的消防智慧头盔,如图1-图5所示,消防智慧头盔包括头盔本体、头盔帽带1、下颚托2和帽带卡扣3,头盔帽带1采用Coo l Max纤维材料,头盔帽带1与头盔本体连接,头盔帽带1上的下颚托2用于将消防员下巴托住,头盔本体的侧边伸出有照明灯7,照明灯7采用用于感应外界光的强弱的感光原件,头盔本体的内部设有信息融合模块,头盔本体上滑动设有护目镜13,护目镜13上设置有用于实时显示信息融合模块数据的OLED显示屏4,头盔本体的帽檐位置下方设有多个LED灯5,LED灯5根据信息融合模块的处理信息来进行灯的闪烁,以达到提示警醒的作用。

头盔本体远离护目镜13的一侧上设置防尘口罩仓12,如图3所示,防尘口罩仓12在使用时可将其取出,防尘口罩仓12的上方设有反光绳10,在光线较暗时,或者有光照照射到头盔时反光绳10能够起到提醒醒目的作用,防尘口罩仓12的下方设有位于头盔本体上的披肩11,披肩11用于保护消防员的肩部免受水流和火焰的伤害,头盔本体上设有便于消防员头部透气的透气孔9。

头盔本体包括用于防撞击、抗高温的盔壳层18,如图2所示,盔壳层18采用增强型聚酰胺纤维材料,盔壳层18的内侧设有缓冲层19,缓冲层19采用EPS缓冲材料,缓冲层19用于减轻撞击造成的能量传递,防护佩戴者头部的一次性冲击,缓冲层19的内侧设置中空层20,中空层20上内置用于放置护目镜13的收纳槽,中空层20的内侧设有处于半饱和状态的气囊层15,气囊层15配合头盔帽带1、下颚托2、帽带卡扣3使气囊层15填充满消防员的头与头盔之间的间隙,使得带上后更加贴合,在进行消防作业时能够更稳定的保护消防员安全。

盔壳层18上设有T型凸台22,如图1、图2所示,T型凸台22上设有贯穿盔壳层18和缓冲层19的深沟槽21,T型凸台22上垂直设有位于深沟槽21内滑动的螺栓杆16,螺栓杆16的一端与护目镜13连接,螺栓杆16的另一端螺纹连接有螺母17,通过将螺母17稍微旋松,驱动螺栓杆16与深沟槽21配合滑动,调整护目镜13的位置。

如图2、图5所示,信息融合模块包括核心控制板、协同定位模块、图像采集模块、有害气体模块、温湿度采集模块、心率监测模块14、压力检测模块、BC26模块、LED灯模块、OLED模块和电源模块,核心控制板采用型号为STM32F103ZET6的控制板,核心控制板的主控制器拥有很强的运算能力、较快的运行速度以及较高的系统可靠性;协同定位模块是采用两块导航相结合的模式,准确采集到一线应急救援人员详细的位置信息,使得救援一线人员的自身安全得到有效保障,对救援指挥调度也有重要的意义,协同定位模块采用北斗模块和惯性导航,惯性导航的型号为ATK-MPU6050;LED灯模块为LED灯5,

图像采集模块包括位于头盔本体上的摄像头6,摄像头6型号为ALI ENTEKOV7670,摄像头6用于实时转录救灾现场视屏,消防救援指挥员可以根据摄像头6实时视频回传的内容,进行救援指挥,进行火灾现场的图像信息的摄取,图像采集的帧数最高可达每秒30帧,并且其数据格式、图像质量和传输方式均可调节;

有害气体检测模块包括空气质量传感器和蜂鸣器,空气质量传感器用于测量可燃气体和烟雾,空气质量传感器选用MQ-135,能够进行灾害现场的上述浓度的实时监测,当被测浓度大于预先设定的限值时,蜂鸣器会发生警报,同时其LED模块的LED灯5会不停的闪烁进行提示;

温湿度采集模块包括温湿度传感器,温湿度传感器采用型号为DHT11,具有将火灾现场的周围温湿度采集发送至控制板的作用,在由核心控制板将数据处理好,在OLED屏幕4上显示,需具备已经校准的输出数字信号,温度测量范围为:-20℃至60℃,精度为±1℃,湿度的测量范围为20%至90%RH,精度为±4%RH;

心率监测模块14用于监测消防员在火灾现场时心率的功能,心率监测模块14采用型号为MS5805-02BA01气压传感器,当消防员将头盔带上时,心率监测模块14贴于消防员耳垂位置附近即可,当检测到的心率值异于常值,则LED灯5会发出闪烁进行提示消防员,并也将此信息通过BC26模块上传至云平台,指挥员能够及时关注到消防情况,芯片的集成度高,模块小,非常适用于移动式设备上;

压力检测模块用于检测消防员携带的氧气瓶的含量,压力检测模块的型号为机械压力表,氧气瓶的出口处装有压力检测装置,能够将实时的数据值传给控制板,当压力值低于预设值,则通过通过消防头盔上的LED灯5闪烁提醒消防员注意,以确保及时的做出撤退行动,压力检测的灵敏度为1MPa;

BC26模块型号为BC26,BC26模块具有将核心控制板、协同定位模块、图像采集模块、有害气体模块、温湿度采集模块、心率监测模块和压力检测模块采集到的数据上传到云平台的作用,能够使消防作战指挥员在云平台处实时查看消防员所处的环境的情况和消防员本身的体征信息,已保证安全迅速的救援行动指挥;

LED模块的LED灯5为3个,代表的意思分别是:绿色代表一切正常,黄色代表预警,红色代表警告,根据控制板接收到的数据和预设值进行对比后,发出相应的灯的选择;

OLED模块包括型号为SSD1306的OLED显示器,OLED模块具有传感器信息将实时上传至消防员头盔上的护目镜的OLED显示屏4上,消防员将会对自身及周围环境的信息了如指掌,极大地提高了消防效率,OLED显示器有一个最大为160度的宽屏视角;

电源模块具有为控制板供电的功能。

使用时,当消防员接到救援任务时,带上消防头盔,将头盔帽带1上的下颚托2卡上帽带卡扣3,初步将消防头盔与消防员进行贴合,如头盔与头部不贴合,通过半饱和的气囊层15与头盔帽带1、下颚托2、帽带卡扣3配合使得气囊层15填充满消防员的头与头盔之间的间隙,使得带上后更加贴合,不会发生转动等意外情况,将心率检测装置放到耳朵根下部即可对消防员身体情况进行监测;当需要使用防尘口罩时,消防人员可以在防尘口罩仓12内取出即可,护目镜13在不使用时放置在中空层20的收纳槽内,当消防员需要使用护目镜时,只需将螺母17稍微旋松即可,然后通过螺栓杆16与护目镜脊柱的连接,在T型凸台22上的深沟槽21上进行滑动来实现,护目镜13的上下移动,由于自身的重力作用,当护目镜调整到合适的位置后,只需将螺母17旋紧即可通过螺母、螺栓杆与T型凸台的之间的挤压摩擦接触实现一个拧紧的操作,实现上端位置的固定操作;进入到火场进行作业时,头盔上的摄像头6启动,将火场的实时情况回传到消防指挥员的平台中,照明灯7的感光元件进行环境周围的额感光,进行相适应的匹配光照,目的是使得更多的电能能提供给控制板,使得头盔的其他部分更长久的工作;在作业时,反光绳10当被灯光照射时,会产生反光的作用,以提醒其他的消防员产生注意,比较醒目,同时消防头盔的其他的各模块也同时进行工作,有害气体检测模块能够检测出救援人员目所处的环境中是存在有害气体的泄露,如若超出正常值,将进行提示或警示,此时LED5将闪烁,绿色代表正常,黄色代表预警,红色代表危险,温湿度采集模块,当消防员进入到火场时,该模块能进行火场环境的温湿度的监测,提供给消防员实时的现场温湿度的值,根据情况进行适宜的救援行动,压力检测模块实时监测消防员身后所背的氧气罐内的压力值,当正常时,都是显示的绿色,黄色为预警,红色即为危险,告知救援人员,此时应该尽快退出救援,以上模块都是同时工作,并在OLED显示屏4的屏幕上显示,电源模块为核心控制板供电,核心控制板将采集的数据通过BC26模块上传至云平台,指挥员可以在云平台看到实时的火场的情况,对现场的情况有个更为具体、精准的把控,这样更能为救援任务做出更加精准高效快速的指挥,保证救援任务的安全迅速完成。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术分类

06120115600590