[发明专利]一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统和方法

权利要求书

1.一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集系统，包括设置在后场指挥中心的通信前置机和现场消防员携带的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置包括中央处理器，所述中央处理器分别连接有数据采集装置的自身状态传感器模块、数据存储器、液晶显示屏、声光报警器、功能按键以及Wifi通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块和RFID读卡模块，所述Wifi通信模块通过无线通信指挥网络与通信前置机建立TCP连接和通信，蓝牙通信模块、ZigBee通信模块无线连接采集消防员配带的穿戴设备的数据，RFID读卡模块用于读取消防员身份标识卡。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自身状态传感器模块包括卫星定位模块、三轴加速度传感器、地磁传感器、温湿度传感器；所述蓝牙通信模块、ZigBee通信模块可同时工作进行数据采集，也可以任意一个模块工作，另外一个不工作；所述穿戴设备包括消防员的自主定位设备、生命体征监测设备、环境监测设备以及呼吸器电子压力表。

3.一种消防应急人员实时定位、呼救和监测数据采集方法，是基于权利要求2所述系统的一种数据采集方法，其特征在于，所述方法的流程如下：

（1）数据采集装置开机后，自动通过Wifi通信模块与后场指挥中心的通信前置机建立TCP连接，与该消防员穿戴的各设备建立Zigbee、蓝牙通信连接，通过RFID读卡模块从消防员身份标识卡中读取身份标识号；

（2）数据采集装置通过卫星定位模块实时读取卫星定位数据，通过三轴加速度传感器和地磁传感器实时检测运动/静止状态、运动方向，通过温湿度传感器实时检测环境温、湿度数据，通过Zigbee、蓝牙通信模块实时通信采集穿戴设备的数据，并将上述数据集中存储在其本机数据寄存器中；

（3）数据采集装置将本机寄存器中的实时数据依据通信规约封装成数据帧，通过Socket传输方式，实时上传给后场指挥中心的通信前置机，并同时周期性地将本机寄存器中的实时数据存储到存储器中形成历史数据；

（4）后场指挥中心的通信前置机接收到数据帧后，依据通信规约进行数据解析，将解析出的各项采集数据通过指挥工作站上的人机界面以及应急现场的室内、外地图进行综合数据展示和应用；

（5）数据采集装置从开机状态转变为关机时，向各穿戴设备发出进入低功耗工作状态的指令，控制穿戴设备进入低功耗工作状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当消防员在室外时，使用数据采集装置中卫星定位模块进行实时定位，当消防员进入室内，因卫星信号强度不够而无法进行卫星定位时，使用从穿戴的自主定位设备中采集的数据进行实时定位，数据采集装置上传的数据帧中，包括表示自主定位数据是否有效的状态位，当该状态数据由“无效”变为“有效”时，即表示开始启用自主定位数据，对指挥中心而言，第一个状态位为“有效”的自主定位数据所表示的位置点，即室内自主定位的起点，也是室内自主定位与室外卫星定位轨迹的连接点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，自主定位数据是通过相对于“起点”的空间位置变化表示当前位置，消防员每运动一步，所穿戴的自主定位设备就向数据采集装置发送一个新的空间位置值，数据采集装置可缓存并一次传送多个未被传送过的自主定位数据（即最新的一段定位轨迹），以便消防员每步的定位数据都能传输到后场指挥中心的通信前置机而不会被遗漏。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，数据采集装置的Wifi通信模块可通过DHCP的方式从通信指挥网络中获取动态的IP地址，每当其重新获取到IP地址时，会将最新的IP地址值、消防员身份标识号一起上传给后场指挥中心的通信前置机，通信前置机中建立有所连接各数据采集装置的消防员身份标识号、当前IP地址的映射表，以便在发送指令时快速获取到目标采集装置的当前IP地址。