一種多功能消防頭盔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多功能消防頭盔，屬于消防安全技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]消防員在工作期間越來(lái)越需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和協(xié)調(diào)，如監(jiān)測(cè)人員的周?chē)h(huán)境以及他們的健康狀況，有效的協(xié)調(diào)相鄰的小組成員之間的狀況、以及與遠(yuǎn)程控制指揮中心的實(shí)時(shí)多媒體通訊，識(shí)別和跟蹤人員及裝備的位置，及時(shí)預(yù)警危險(xiǎn)環(huán)境，減少消防員的傷亡情況，現(xiàn)有的消防頭盔監(jiān)控功能單一，定位精度不高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)消防員在上樓過(guò)程中的定位，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際工作需求。同時(shí)，現(xiàn)有頭盔在遇到火災(zāi)等高溫條件下，消防頭盔極易融化，因此急需一種耐高溫、能夠精確定位且集多種監(jiān)控及預(yù)警功能與一身的消防頭盔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多功能消防頭盔，具有耐高溫、精確定位且集多種監(jiān)控及預(yù)警功能與一身的特點(diǎn)，采用的技術(shù)方案如下:
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種多功能消防頭盔，包括殼體I和智能控制裝置2;所述殼體I包括氣凝膠層11，外殼層12，緩沖層13和內(nèi)襯層14，其中:氣凝膠層11包裹在外殼層12的表面，緩沖層13位于外殼層12和內(nèi)襯層14之間；所述智能控制裝置2包括X-頂U(kuò)精確定位裝置21，人體體溫探測(cè)器22，煙霧傳感器23，有害氣體傳感器24，環(huán)境溫度傳感器25，骨傳導(dǎo)耳機(jī)26，攝像和語(yǔ)音裝置27，數(shù)據(jù)處理裝置28，通信裝置29和電源210;所述x_MU精確定位裝置21，人體體溫探測(cè)器22，煙霧傳感器23，有害氣體傳感器24，環(huán)境溫度傳感器25，骨傳導(dǎo)耳機(jī)26，攝像和語(yǔ)音裝置27，通信裝置29和電源210均與數(shù)據(jù)處理裝置28連接;所述X-頂U(kuò)精確定位裝置21包含三軸加速度傳感器，三軸陀螺儀和三軸磁場(chǎng)傳感器。
[0005]優(yōu)選地，所述內(nèi)襯層11，成頭骨形，與消防員的頭部貼合。
[0006]優(yōu)選地，所述X-MU精確定位裝置21，人體體溫探測(cè)器22，煙霧傳感器23，有害氣體傳感器24，環(huán)境溫度傳感器25均為無(wú)線(xiàn)傳感器。
[0007]優(yōu)選地，所述x-1MU精確定位裝置21通信裝置29和電源210均固定在外殼層12下方，位于頭盔外殼層12和緩沖層13之間；所述人體體溫探測(cè)器22位于頭盔內(nèi)襯層14的前部；所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)26位于頭盔內(nèi)襯層的左部或右部靠近消防員耳骨處;所述煙霧傳感器23，有害氣體傳感器24，環(huán)境溫度傳感器25均位于頭盔氣凝膠層11外部。煙霧傳感器23，有害氣體傳感器24，環(huán)境溫度傳感器25外部均設(shè)有涂有耐高溫材料的保護(hù)罩。
[0008]所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)26與消防員耳骨接觸。所述骨傳導(dǎo)耳機(jī)26帶有麥克。
[0009]優(yōu)選地，所述攝像和語(yǔ)音裝置27包括4個(gè)，分別設(shè)置在頭盔的前方、后方、左方和右方，所有攝像和語(yǔ)音裝置27檢測(cè)區(qū)域角度總和為360°。
[0010]優(yōu)選地，所述通信裝置29，為藍(lán)牙裝置、WIFI裝置、3G裝置和4G裝置中的一種或幾種。
[0011]優(yōu)選地，所述智能控制裝置2還包括震動(dòng)傳感危險(xiǎn)預(yù)警裝置3，所述震動(dòng)傳感危險(xiǎn)預(yù)警裝置3與數(shù)據(jù)處理裝置28相連。
[0012]更優(yōu)選地，所述震動(dòng)傳感危險(xiǎn)預(yù)警裝置3包括超聲波測(cè)距傳感器31和震動(dòng)警示裝置32。
[0013]優(yōu)選地，所述震動(dòng)警示裝置32包括4個(gè)，分別設(shè)置在頭盔內(nèi)襯層14的前方、后方、左方和右方，與消防員頭部接觸;所述超聲波測(cè)距傳感器31位于氣凝膠層11外部、頭盔的頂端。
[0014]優(yōu)選地，所述頭盔還包括與數(shù)據(jù)處理裝置28連接的警報(bào)裝置4。
[0015]更優(yōu)選地，所述警報(bào)裝置4包括智能語(yǔ)音提示裝置或音樂(lè)提示裝置。
[0016]x-1MU精確定位裝置21包含三軸加速度傳感器，三軸陀螺儀和三軸磁場(chǎng)傳感器(magetometer)三個(gè)傳感器，其中加速度傳感器用于獲取空間內(nèi)平移的信息，磁場(chǎng)傳感器獲取轉(zhuǎn)向信息，磁場(chǎng)傳感器用于確定參考方向。
[0017]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)高精度定位的方法:
[0018]進(jìn)入火場(chǎng)前(室外)首先啟動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，系統(tǒng)利用三軸磁場(chǎng)傳感器首先確定消防員由入口進(jìn)入時(shí)的方向(以地球?yàn)閰⒖计矫娴氖澜缱鴺?biāo)系)。消防員進(jìn)入樓體后，根據(jù)加速度傳感器獲取的信號(hào)，通過(guò)信號(hào)去噪，峰值檢測(cè)來(lái)確定每一步的周期，并通過(guò)對(duì)每一個(gè)周期內(nèi)的加速度信號(hào)進(jìn)行二重積分來(lái)估測(cè)每一步的步長(zhǎng)，然后對(duì)陀螺儀垂直于重力的角加速度分量進(jìn)行二重積分來(lái)估算每一步的相對(duì)角度變化。將這些信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳回控制中心，在控制中心實(shí)時(shí)生成各個(gè)消防員由入口進(jìn)入火場(chǎng)后所行走的路線(xiàn)圖。
[0019]根據(jù)火場(chǎng)情況選擇合適的入口作為起始點(diǎn)，并根據(jù)磁場(chǎng)傳感器確定進(jìn)入火場(chǎng)在世界參考系中的絕對(duì)方向作為參考方向。利用加速度傳感器產(chǎn)生信號(hào)能量的周期性變化來(lái)判斷消防員行走的頻率。利用三軸加速度傳感器在水平面上的加速度分量的二次積分估算消防員沒(méi)走一步的距離。利用三軸陀螺儀角加速度在水平方向分量的二次積分確定消防員在行走過(guò)程中的方向的相對(duì)變化。由參考點(diǎn)沿參考方向出發(fā)，利用頭盔中x-1MU計(jì)算出的步長(zhǎng)和行進(jìn)方向，實(shí)時(shí)描繪出消防員在火場(chǎng)中行進(jìn)的路徑，從而確定消防員所在的位置。
[0020]所述裝置主要特征:
[0021]I)頭盔最外層設(shè)有氣凝膠層11，可以集防砸、防彈、防火、防爆等多種功能于一身；氣凝膠層11包裹在外殼層12的表面，防止在高溫環(huán)境中外殼層12融化；
[0022]2)x-頂U(kuò)精確定位裝置包含三軸加速度傳感器，三軸陀螺儀和三軸磁場(chǎng)傳感器，加速度傳感器用于獲取空間內(nèi)平移信息，磁場(chǎng)傳感器獲取轉(zhuǎn)向信息，磁場(chǎng)傳感器用于確定參考方向，根據(jù)垂直方向的加速度是否超過(guò)設(shè)定的閾值確定消防員是否正在上樓，利用計(jì)步算法確定臺(tái)階數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)消防員在上樓過(guò)程中的定位，最終將消防員的具體定位信息，通過(guò)通信裝置發(fā)送到遠(yuǎn)程控制指揮中心，以便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)定位監(jiān)控；
[0023]3)人體體溫探測(cè)器22，煙霧傳感器23，有害氣體傳感器24，環(huán)境溫度傳感器25采集人體體溫信息，煙霧濃度參數(shù)信息，有害氣體濃度參數(shù)信息，通過(guò)通信裝置發(fā)送到遠(yuǎn)程控制指揮中心，以便遠(yuǎn)程控制指揮中心實(shí)時(shí)監(jiān)控、指揮協(xié)調(diào)，做救援部署，或下發(fā)是否撤離的指令；
[0024]4)設(shè)有骨傳導(dǎo)耳機(jī)26，置于頭盔內(nèi)部靠近消防員耳骨附近，與消防員頭頂接觸，使消防員在嘈雜的環(huán)境中也能較好的接收到來(lái)自遠(yuǎn)程控制指揮中心的語(yǔ)音指揮；
[0025]5)攝像和語(yǔ)音裝置27用于對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行攝像和拍照，分別設(shè)置在頭盔的前方、后方、左方、右方，4個(gè)攝像和語(yǔ)音裝置27檢測(cè)的區(qū)域角度總和為360°，實(shí)現(xiàn)全方位檢測(cè)，攝像和語(yǔ)音裝置27采集火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻圖像信息，通過(guò)通信裝置發(fā)送到遠(yuǎn)程控制指揮中心，以便遠(yuǎn)程控制指揮中心實(shí)時(shí)監(jiān)控、指揮協(xié)調(diào)，做救援部署；
[0026]6)數(shù)據(jù)處理裝置28接收所有傳感器傳來(lái)的信號(hào)，并且將信號(hào)轉(zhuǎn)換處理后發(fā)送至遠(yuǎn)程控制指揮中心終端；
[0027]7)所有傳感器全部使用無(wú)線(xiàn)傳感器，工作智能方便，克服有線(xiàn)的缺點(diǎn)，通信裝置有多種設(shè)置方式；
[0028]8)設(shè)置通信裝置，用于與遠(yuǎn)程控制指揮中心或其他消防人員通信，包括藍(lán)牙裝置、WIFI裝置、3G裝置和4G裝置中的一種或幾種；
[0029]9)震動(dòng)傳感危險(xiǎn)預(yù)警裝置3，設(shè)置超聲波測(cè)距傳感器31實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工人員頭頂上方空間的高空墜物危險(xiǎn)，并通過(guò)震動(dòng)警示裝置32提示消防人員注意躲避，震動(dòng)警示裝置32分別設(shè)置在頭盔內(nèi)襯層14的前方、后方、左方和右方，與消防員頭部接觸，直接提示消防人員高空墜物的方向，高空墜物來(lái)自前方，位于頭盔前方的震動(dòng)警示裝置32震動(dòng)提示消防