[实用新型]一种基于无线Mesh网状网架构的消防员火场定位系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线网络通信、个人定位和控制技术领域，具体涉及一种基于无线Mesh网状网架构的消防员火场定位系统。

背景技术

在传统的消防救援系统中，消防员被派遣进入火场后进行侦查、灭火和其他作业时，只能通过警用对讲机与指挥中心进行联系。但是由于火场情况复杂，突发情况很多，可能造成消防员遇险后无法及时向指挥中心求救，从而错失最佳救援时机；同时，指挥中心也无法实时、动态地了解前线员的情况，指挥官无法进行精确地指挥，使指挥系统无法发挥其最大的作用。

随着社会和科技的发展，消防员呼救器作为消防员常规的个人防护装备之一，为保护消防员人身安全起到了巨大的作用。消防员作战时配备它进入灾害现场，一旦消防员一定时间没有运动反应，呼救器就会发出声光报警信息，引导救援人员搜救遇险消防员，但是由于灾害现场环境复杂多变，噪音源众多，加上周边建筑的阻隔，报警信息传输的距离有限，搜救过程极为耗时，不但遇险消防员的生命安全受到威胁，也给救援人员带来新的危险。因此，急需能够有效缩短搜救时间，提高搜救效率的装置。

实用新型专利“消防员火场多点无线呼救装置200620041686.X”中，提出一种消防员火场多点无线呼救装置，消防员佩带子机进入火场或其它事故现场，一旦遇到威胁人身安全的险情，子机可通过手动或自动发出连续报警声响信号、定位频闪光信号和报警工作状态无线电信号。然而，同样由于声光信号传播有一定的范围，因此消防员遇险的信息传播局限性比较大，通过无线传送至母机端的报警信号，能让指挥员及时掌握消防员遇险信息，然而却无法及时准确获知遇险消防员的运动轨迹、姿态信息等，故无法得知消防员遇险的确切位置并确定最佳搜救路线，这将延误组织对遇险消防员的抢救，错失最佳救援时机，以致威胁遇险消防员的生命安全。

为进一步提高消防员在消防作业时的安全性，急需研制一种能够应用于火灾现场和其它事故现场的消防员定位系统。然而火灾现场和其它事故现场环境极端恶劣，主要环境因素有极度的高温、高湿、烟雾、粉尘、有毒有害气体、腐蚀、爆炸、放射、地铁隧道结构等等。常用的卫星定位系统，主要用于能良好接收卫星信号的室外，无法直接用于室内尤其是地下建筑或隧道中。由于火灾事故和其它灾害事故多具有突发性的特点，无法预先部署信标节点，加上现场环境极端恶劣，故一些室内定位技术，如Wi-Fi、蓝牙、RFID、光跟踪、超声波、红外线、超宽带、无线传感器以及计算机视觉定位技术等均不适用。由于无线电波在室内、地下等复杂环境传播时的衰减，影响了以测量接收信号强度RSS的方式正常使用，而无线电波在室内、地下等复杂环境传输时的多径效应以及其它不利因素的制约，亦使得到达时间/到达时间差/可观测到达时间差TOA/TDOA/OTDOA)等方式无法应用到火灾现场。

发明内容

鉴于上述技术局限以及针对其所要实现的技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于无线Mesh网状网架构的消防员火场定位系统。该系统在具体应用时，消防员佩带无线定位子机进入火灾现场或其它事故现场，指挥员通过无线监控主机监测各个消防员的姿态和运动轨迹。一旦消防员发生意外，例如：倒地或高空坠落，监控主机将会报警，指挥员将进一步判断确认，根据情况及时派遣其他员根据定位信息快速准确的进入火场及时进行营救。

 为实现上述目的，本实用新型提供的基于无线Mesh网状网架构的消防员火场定位系统，由无线监控主机10、无线定位子机11和无线中继12组成，其中，无线定位子机11的数量视具体情况而定，由进入火场的消防员随身佩带，并通过无线Mesh网状网与无线监控主机10直接通信连接，或者无线定位子机11通过无线中继12由无线Mesh网状网与无线监控主机10直接通信连接；指挥员通过无线监控主机10动态监控各个佩带有无线定位子机11的消防员的姿态和运动轨迹；无线中断12的数量视具体情况而定，无线监控主机10通过无线Mesh网状网与无线中继12连接；

所述无线监控主机10由监控模块14和无线中心节点模块13连接组成，用于监控消防员的姿态和运动轨迹；其中，消防员的姿态包括：走、跑、上下扶梯、上下电梯、前卧、背卧、左侧卧、右侧卧以及高空坠落等；

所述无线定位子机11由中央处理单元模块18、三轴磁阻传感模块15、 三轴加速度传感模块16、三轴陀螺仪传感模块17、高度传感模块19、温度传感模块20和无线终端节点模块21组成，中央处理单元模块18分别连接三轴磁阻传感模块15、 三轴加速度传感模块16、三轴陀螺仪传感模块17、高度传感模块19、温度传感模块20和无线终端节点模块21。