[发明专利]基于超声波的主动式手持搜救仪及搜救方法

权利要求书

1.本发明提出一种基于超声波的主动式手持搜救仪，其特征为，主动式手持搜救仪包括智能安全消防头盔和主动式超声波搜救模块两部分。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的主动式手持搜救仪，其中智能安全消防头盔由消防安全头盔、超声波信号发射探头组、超声波发射驱动电路组、加速度传感器模块、WiFi模块、心率检测手环、消防员手机模块、消防对讲机模块、超声波发射微处理器、超声波发射模块电源开关、超声波发射模块电池组成，且超声波信号发射探头组通过连接线与超声波发射驱动电路组相连，超声波发射驱动电路组通过连接线与超声波发射微处理器相连，加速度传感器通过连接线与超声波发射微处理器相连，WiFi模块通过连接线与超声波发射微处理器相连，超声波发射模块电池通过连接线与超声波发射模块电源开关相连，超声波发射模块电源开关分别通过连接线与超声波发射驱动电路组、加速度传感器模块、WiFi模块、超声波发射微处理器相连，超声波发射微处理器通过WiFi模块与消防员手机模块相连，心率检测手环通过蓝牙与消防员手机模块相连，消防对讲机模块通过无线信道与后方指挥人员对讲机模块相连，消防员手机模块通过手机移动网络与后方消防指挥人员手机模块相连，超声波信号发射探头组分为顶部探头、前部探头、后部探头、左部探头、右部探头，顶部探头固装于消防安全头盔的顶部位置，前部探头固装于消防安全头盔的前方位置，后部探头固装于消防安全头盔的后方位置，左部探头固装于消防安全头盔的左方位置，右部探头固装于消防安全头盔的右方位置，超声波发射驱动电路组、加速度传感器模块、WiFi模块、超声波发射微处理器和超声波发射模块电池固装于消防安全头盔顶部内侧，超声波发射模块电源开关固装于消防安全头盔右部外侧，心率检测手环佩戴于消防员手腕上。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的主动式手持搜救仪，其中主动式超声波搜救模块由搜救仪外壳、超声波信号接收探头组、超声波接收调理电路组、LED指示模块、振动电机驱动电路、振动电机、超声波接收微处理器、搜救人员手机模块、搜救对讲机模块、超声波接收模块电源开关、超声波接收模块电池组成，且超声波信号接收探头组通过连接线与超声波接收调理电路组相连，超声波接收调理电路组通过连接线与超声波接收微处理器相连，LED指示模块通过连接线与超声波接收微处理器相连，振动电机通过连接线与振动电机驱动电路相连，振动电机驱动电路通过连接线与超声波接收微处理器相连，超声波接收模块电池通过连接线与超声波接收模块电源开关相连，超声波接收模块电源开关分别通过连接线与超声波接收调理电路组、振动电机驱动电路、超声波接收微处理器相连，搜救对讲机模块通过无线信道与后方指挥人员对讲机模块相连，搜救人员手机模块通过手机移动网络与后方消防指挥人员手机模块相连，超声波信号接收探头组分为中央探头、上方探头、下方探头、左方探头和右方探头，均固装于搜救仪外壳的前面板上，其中，中央探头、上方探头、下方探头、左方探头和右方探头分别位于搜救仪外壳前面板的中间位置、上方位置、下方位置、左方位置和右方位置，且其位置关系为上方探头、下方探头、左方探头和右方探头均匀分布在以中央探头中心为圆心的圆上，且上方探头、下方探头、左方探头和右方探头的法线与中央探头法线的夹角均为45°，超声波接收调理电路组由中央超声波接收调理电路、上方超声波接收调理电路、下方超声波接收调理电路、左方超声波接收调理电路和右方超声波接收调理电路组成，LED指示模块分为中央指示灯、上方指示灯、下方指示灯、左方指示灯、右方指示灯，分别固装于搜救仪外壳上面板的中间位置、上方位置、下方位置、左方位置和右方位置，且其位置关系为上方指示灯、下方指示灯、左方指示灯和右方指示灯均匀分布在以中央指示灯中心为圆心的圆上，超声波接收调理电路组、振动电机驱动电路、振动电机、超声波接收微处理器、超声波接收模块电池固装于搜救仪外壳内部，超声波接收模块电源开关固装于搜救仪外壳后面板上。

4.本发明提出一种基于超声波的主动式手持搜救仪的搜救方法，其特征为，按照以下步骤进行：a、消防员穿戴本专利所述的基于超声波的主动式手持搜救仪中的智能安全消防头盔进行正常的消防救援工作，救援人员携带本专利所述的基于超声波的主动式手持搜救仪中的主动式超声波搜救模块进行正常的消防救援工作，每一位消防员和救援人员均分配互不相同的人员编号；b、本专利所述的基于超声波的主动式手持搜救仪中的智能安全消防头盔初始状态为：超声波发射模块电源开关处于闭合状态，超声波发射微处理器控制超声波发射驱动电路组处于不工作状态，超声波发射微处理器控制加速度传感器处于工作状态并实时采集加速度信息，超声波发射微处理器控制WiFi模块处于工作状态，消防员手机模块控制心率检测手环处于工作状态并实时采集消防员心率信息；本专利所述的基于超声波的主动式手持搜救仪中的主动式超声波搜救模块初始状态为：超声波接收模块电源开关处于断开状态；c、当进行正常消防救援工作的消防员不运动超过30s，即加速度传感器模块采集到加速度信息超过30s未变化，且心率检测模块采集消防员心率信息每分钟持续低于60次或间歇低于50次时，则认为该穿戴智能安全消防头盔的消防员处于危险状态，超声波发射微处理器控制超声波发射驱动电路组发射超声波信号，超声波发射微处理器驱动WiFi模块发送‘人员编号+dangerous’到消防员手机模块，消防员手机模块发送短信息‘人员编号+dangerous’到后方消防指挥人员手机模块；d、当后方消防指挥人员手机模块接收到消防员手机模块发来的‘人员编号+dangerous’的信息时，则认为该编号的消防员遇到危险，后方消防指挥人员通过对讲机模块指挥救援人员对处于危险状态的消防员进行救援，救援人员手持本专利所述的基于超声波的主动式手持搜救仪中的主动式超声波搜救模块，打开超声波接收模块电源开关，超声波信号接收探头组接收超声波信号，并通过超声波接收调理电路组将所接收到的超声波信号转换为数字信号传送给超声波接收微处理器，当超声波信号接收探头组接收到超声波信号发射探头组发出的超声波信号时，超声波接收调理电路组输出高电平，否则输出低电平，当超声波接收微处理器检测到上方超声波接收调理电路输出高电平时，驱动上方指示灯闪烁；当超声波接收微处理器检测到下方超声波接收调理电路输出高电平时，驱动下方指示灯闪烁；当超声波接收微处理器检测到左方超声波接收调理电路输出高电平时，驱动左方指示灯闪烁；当超声波接收微处理器检测到右方超声波接收调理电路输出高电平时，驱动右方指示灯闪烁；当超声波接收微处理器检测到中央超声波接收调理电路输出高电平时，驱动中央指示灯闪烁，同时控制振动电机驱动电路使振动电机振动；e、当穿戴智能安全消防头盔且处于危险状态的消防员位于搜救人员所持的主动式超声波搜救模块上方位置时，主动式超声波搜救模块中的上方探头接收到超声波信号最强，超声波接收微处理器驱动上方指示灯闪烁；当穿戴智能安全消防头盔且处于危险状态的消防员位于搜救人员所持的主动式超声波搜救模块下方位置时，主动式超声波搜救模块中的下方探头接收到超声波信号最强，超声波接收微处理器驱动下方指示灯闪烁；当穿戴智能安全消防头盔且处于危险状态的消防员位于搜救人员所持的主动式超声波搜救模块左方位置时，主动式超声波搜救模块中的左方探头接收到超声波信号最强，超声波接收微处理器驱动左方指示灯闪烁；当穿戴智能安全消防头盔且处于危险状态的消防员位于搜救人员所持的主动式超声波搜救模块右方位置时，主动式超声波搜救模块中的右方探头接收到超声波信号最强，超声波接收微处理器驱动右方指示灯闪烁；救援人员调整主动式超声波搜救模块方向，直至主动式超声波搜救模块中的中央探头接收到超声波信号最强，超声波接收微处理器驱动中央指示灯闪烁，且超声波接收微处理器控制振动电机驱动电路使振动电机振动，此时穿戴智能安全消防头盔且处于危险状态的消防员位于搜救人员所持的主动式超声波搜救模块正前方位置；f、搜救人员沿所持的主动式超声波搜救模块正前方进行搜救，如没发现穿戴智能安全消防头盔且处于危险状态的消防员则跳回步骤e，直到发现处于危险状态的消防员；g、搜救人员关闭超声波接收模块电源开关，主动式超声波搜救模块不工作，搜救人员对处于危险状态的消防员进行营救时，消防员身体发生移动，此时智能安全消防头盔中加速度传感器模块采集到加速度信息变化，超声波发射微处理器控制超声波发射驱动电路组不再发射超声波信号；h、回到步骤b。