[发明专利]消防员追踪监测系统和方法

权利要求书

1.一种消防员追踪监测系统，其特征在于，包括：

环境数据采集单元，用于对应急救援现场环境信息进行采集，包括图像采集模块和环境测量模块，所述图像采集模块用于采集应急救援现场图像，所述环境测量模块包括激光雷达和毫米波雷达中的至少一种，用于测量应急救援现场环境距离及有害气体浓度；

消防员数据采集单元，用于采集消防员数据，包括用于采集消防员生理数据的生理数据采集模块和用于对消防员运动信息进

行采集的动态数据采集模块；

数据传输单元，用于发出所述环境数据采集单元采集的应急救援现场环境信息和消防员数据采集单元采集的消防员生理数据信息、消防员运动信息；

数据处理单元，用于接收所述数据传输单元发出的应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息并进行处理；

现场模拟单元，用于获取所述数据处理单元处理后的应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息，构件现场环境3D模型并在所述现场环境3D模型中显示有害气体浓度场、消防员定位位置、生理状态及运动轨迹。

2.根据权利要求1所述消防员追踪监测系统，其特征在于，还包括：

控制单元，用于控制所述环境数据采集单元和消防员数据采集单元进行数据采集，用于控制所述数据传输单元进行数据传输。

3.根据权利要求2所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述控制单元为STM32控制芯片。

4.根据权利要求1所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述图像采集模块至少包括6个视角为60°的微型摄像头来对应急救援现场环境进行360°图像采集；

所述环境测量模块还包括VOCs气体传感器和PID气体探测器中的至少一种，用于测量应急救援现场有害气体浓度。

5.根据权利要求4所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述生理数据采集模块包括温度采集子模块、心率采集子模块和血压采集子模块；

所述动态数据采集模块包括GPS定位子模块和无线基站定位模块中的至少一个，所述GPS定位模块用于向卫星发送定位请求并接收卫星发出的经纬度定位信息，所述无线基站定位模块用于根据定位信标、信号到达角和信号到达时间获取经纬度定位信息，所述动态数据采集模块还包括多轴加速度传感器与陀螺仪，用于至少获取消防员的加速度、角加速度和地磁场信息。

6.根据权利要求5所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述数据处理单元先采用卡尔曼滤波算法对所述加速度、角加速度和地磁场信息进行计算从而得到消防员的运动状态和身体姿态信息；

然后将所述姿态角信息与所述GPS定位子模块或者无线基站定位模块获得的经纬度定位信息通过捷联惯导方式进行计算，得到消防员的位置移动数据。

7.根据权利要求1所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述数据传输单元采用LoRa或WiFi或蜂窝通信无线通信传输。

8.根据权利要求2所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述数据传输单元在发送所述应急救援现场环境信息和\或消防员生理数据信息和\或消防员运动信息时，同时发出校验码，以使得所述数据处理单元能够根据所述校验码验证接收到的信息的时效性。

9.根据权利要求1～8任一项所述消防员追踪监测系统，其特征在于，所述现场模拟单元包括3D绘图模块和图像显示模块；

所述3D绘图模块用于根据所述应急救援现场环境信息、消防员生理数据信息和消防员运动信息绘制火灾现场环境3D图像；

所述图像显示模块用于显示所述火灾现场环境3D图像。

10.一种消防员追踪监测方法，其特征在于，使用权利要求1～9任一项所述消防员追踪监测系统，该方法包括：

获取火灾现场环境信息，所述环境信息包括图像信息和距离信息；

获取火灾现场消防员的生理数据信息及运动信息；

处理所述图像信息和距离信息，根据所述图像信息和距离信息构建火灾现场环境3D图像；

处理所述运动信息，根据所述运动信息得到消防员的位置及移动数据并在所述火灾现场环境3D图像中显示。