專利名稱：低能見度火場環(huán)境中危險物品位置的指示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在低能見度火場環(huán)境中用于指示危險物品位置的方法，有助于搶 險人員掌握火場中易燃易爆物品的信息，快速找到火場中易燃易爆物品的位置進(jìn)而快速排 除險情，盡最大可能避免人員和財產(chǎn)損失。
背景技術(shù)：
火場救火是一件危險的工作，煙霧使得現(xiàn)場能見度降低，除了普通材料的燃燒以 外，易燃易爆危險物品是一個重大威脅，易燃易爆危險物品的種類繁多，如液化氣瓶、氧氣 瓶、各種化學(xué)儲物罐(苯、氯氣)等等。對火場環(huán)境的探查目前很難有一種統(tǒng)一的手段，往 往是各種方法各自發(fā)揮自己的長處，相互間互為補充。為了完成救火任務(wù)，消防人員到達(dá)火場后，一項重要的工作是需要了解或偵察火 災(zāi)現(xiàn)場的情況，特別是需要了解火場中是否有易燃易爆危險物品以及它們的大致位置，這 關(guān)系到能否快速撲滅火源、減少財產(chǎn)損失，關(guān)系到能否降低易燃易爆危險物品對消防人員 人身傷害。如果對火場內(nèi)易燃易爆危險物品的情況不了解，貿(mào)然進(jìn)入火場，不僅不能完成滅 火任務(wù)，還有可能犧牲生命。消防人員往往需要面對各種復(fù)雜的火場情況，達(dá)到現(xiàn)場后，完全可能出現(xiàn)找不到 能夠講清楚著火建筑物內(nèi)的情況的人(或能找到人但見不清楚建筑物內(nèi)的情況)，導(dǎo)致消 防員不能準(zhǔn)確掌握著火建筑物內(nèi)是否有易燃易爆危險物品以及它們的大致情況。濃煙、火 光導(dǎo)致現(xiàn)場低能見度，派人采用目視偵察火場的方式不僅延誤滅火時間，而且也難以完成 火場偵察任務(wù)。即便知道有易燃易爆危險物品，但在低能見度環(huán)境中，也不容易弄清楚易燃 易爆危險物品是什么種類、在什么位置、有多少數(shù)量。如果能夠有一種微型裝置，能夠在著火的初期和中期，幫助消防人員快速查明著 火建筑物內(nèi)是否有易燃易爆危險物品，種類是什么、大致數(shù)量是多少、大致位置哪里？這對 快速撲滅火災(zāi)、減少消防人員人身傷害、降低火災(zāi)財產(chǎn)損失將具有積極的意義。本發(fā)明針對 此問題提出了解決方法，給出了實施例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮了火場的復(fù)雜性，綜合采用了有源RFID(Radio Frequency Identification)、 高亮度綠光和藍(lán)光、高低頻聲音共同標(biāo)示的方法來指示位于低能見度火場環(huán)境中易燃易爆危險 物品的位置。本發(fā)明將符合國家規(guī)范和安全標(biāo)準(zhǔn)的小型有源RFID卡(內(nèi)置鋰電池)、由高亮度 聚光和散光LED藍(lán)光二極管間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶、由高亮度聚光和散光LED綠光二極管 間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶、可充電電源、煙霧傳感器、觸發(fā)放大控制電路、高低頻刺耳單音發(fā) 聲裝置安置在電路板上，構(gòu)成一個小型標(biāo)簽，該標(biāo)簽可以掛放在易燃易爆危險物品上或粘 貼在易燃易爆危險物品的旁邊(或表面)。高亮度聚光和散光LED藍(lán)光二極管間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶1、由高亮度聚光和散光LED綠光二極管間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶2共同組成藍(lán)綠光發(fā)光模塊。兩個環(huán)形帶一個水 平放置，一個垂直放置，相互交叉。藍(lán)綠光發(fā)光模塊同時采用了聚光LED和散光LED，是為了便于在各個視覺角度觀 察明顯，更加突出視覺效果。所有LED藍(lán)光二極管的負(fù)極連接在一起、正極與連接在一起， 所有LED綠光二極管的負(fù)極連接在一起、正極連接在一起。LED藍(lán)光二極管負(fù)極和LED綠光 二極管的負(fù)極聯(lián)通，LED藍(lán)光二極管負(fù)極和LED綠光二極管的正極聯(lián)通。各自的正負(fù)連接 到各自電源的正負(fù)極?？沙潆婋娫从懈咝阅茕囯娀蜴嚉潆姵貥?gòu)成，可充電電源給藍(lán)綠光發(fā)光模塊、煙霧 傳感器、觸發(fā)放大控制電路、高低頻刺耳單音發(fā)聲裝置供電。煙霧傳感器起到主控的作用，一旦檢測到有煙霧或酒精、液化氣、丁烷、甲烷、氫氣 等敏感氣體泄漏到室內(nèi)達(dá)到一定濃度時，煙霧傳感器控制產(chǎn)生一個觸發(fā)信號，該信號經(jīng)過 放大電路放大后，控制繼電器線包電壓，使得繼電器動作，繼電器開關(guān)閉合，藍(lán)綠光發(fā)光模 塊和高低頻刺耳單音發(fā)聲裝置開始工作，產(chǎn)生藍(lán)綠光線和聲音報警。采用性能良好的防火 隔熱材料覆蓋可充電電源，對可充電電源起到保護(hù)作用。有源RFID卡中內(nèi)置的紐扣鋰電池一般能夠使用2年左右，每個有源RFID卡有一 個唯一的卡號，有源RFID卡的電路工作后，可向外發(fā)送具有特殊特征的微弱無線電波信 號，可供RFID讀卡終端讀出卡號，并對卡號進(jìn)行進(jìn)一步利用。一般標(biāo)準(zhǔn)RFID讀卡器可以在 0 50米的無遮擋的距離內(nèi)讀出有源RFID卡的卡號。當(dāng)消防人員隨身攜帶的由全向天線、RFID讀卡器、嵌入式微型計算機、可充電電 源、小型液晶顯示屏和喇叭、無線網(wǎng)卡構(gòu)成的小型RFID讀卡終端進(jìn)入火場內(nèi)偵察或處置。 嵌入式微型計算機內(nèi)建有一個管轄區(qū)內(nèi)易燃易爆危險物品的數(shù)據(jù)庫，每一條記錄和一個有 源RFID卡號相對應(yīng)，有和該卡號唯一對應(yīng)的易燃易爆危險物品的文字說明，例如與此卡 號對應(yīng)的危險物的種類是什么？數(shù)量有多少？大致放在室內(nèi)哪一個位置？當(dāng)消防人員隨身攜帶小型RFID讀卡終端進(jìn)入低能見度有易燃易爆危險物品的房 間后，即可遠(yuǎn)距離讀出RFID卡號，得到RFID讀卡器讀出卡號后嵌入式微型計算機中的軟件 自動到數(shù)據(jù)庫中查詢并將查詢結(jié)果顯示在小型液晶屏上以便查看，同時嵌入式微型計算機通過喇叭自動播出預(yù)先錄制的與該RFID卡號唯一對應(yīng)的 語音提示，比如危險物是什么(如煤氣罐、苯罐等信息)，有多少？大致在房間哪個位置和 東西南北大致方向。相應(yīng)的文字內(nèi)容也可顯示在小型液晶顯示屏上。這樣可以幫助搶險人 員在安全距離內(nèi)掌握火場內(nèi)易燃易爆危險物品的情況，一旦進(jìn)入火場后能夠根據(jù)本發(fā)明闡 述位置指示方法快速找到易燃易爆危險物品，并采用相應(yīng)有效措施。該卡號亦可通過無線 網(wǎng)卡以無線方式快速傳輸?shù)交饒鐾獾闹笓]車內(nèi)。全向天線連接到RFID讀卡器，RFID讀卡器通過通信接口(例如RS232、RS485、USB 等)連接到嵌入式微型計算機，無線網(wǎng)卡也連接到嵌入式微型計算機，可充電電源負(fù)責(zé)給 RFID讀卡器、嵌入式微型計算機、無線網(wǎng)卡供電。目前有源RFID可以做到在無遮擋的環(huán)境中50米的查找距離。該卡號亦可通過3G 無線網(wǎng)卡以無線方式快速傳輸?shù)交饒鐾獾闹笓]車內(nèi)，指揮車內(nèi)也有和小型RFID讀卡終端 相同的危險物品數(shù)據(jù)庫，可供查詢和指揮決策使用。由于RFID讀卡終端可以做到小型化，因此，完全可以由消防人員隨身攜帶，并不妨礙消防搶險人員的正常工作。也可由小型機器人攜帶進(jìn)入火場進(jìn)行前期偵察，這樣可以 針對不同的應(yīng)用環(huán)境給出不同的解決方案。為了進(jìn)一步提高位置指示效果和可靠性，結(jié)合有源RFID卡的標(biāo)示結(jié)果，我們采用 光源標(biāo)示易燃易爆危險物品位置的方法。在光源的選擇上，由于火場煙霧、火光容易遮蔽紅 光、黃光等光線，因此我們采用綠光和藍(lán)光光源的組合，綠光和藍(lán)光與火場紅光背景環(huán)境能 夠較好的區(qū)分。由于不同波長的光在煙霧中的穿透率不同，采用藍(lán)光和綠光的組合適應(yīng)性 更好。為了節(jié)省電池電源的消耗，采用高亮度LED 二極管，LED耗電小，亮度高。為了盡 量避免可能的光線遮蔽，設(shè)計一個環(huán)形夾具以固定多個LED光源，這樣可以實現(xiàn)更大范圍 的藍(lán)光和綠光的視覺標(biāo)示效果。由于人眼能夠?qū)庠催M(jìn)行定位，因此消防員可以在低能見度的火場環(huán)境中，通過 該高亮且在濃煙中穿透性好的的藍(lán)綠光源確定易燃易爆危險物品的位置?？紤]到復(fù)雜墻體可能對RFID、高亮LED藍(lán)光和綠光的遮擋，本設(shè)計還考慮采用聲 音提示的方式。具體方法是一旦著火，煙霧傳感器探知即開始啟動高低頻刺耳單音發(fā)聲裝 置。這樣消防人員在火場外通過聲音即可知道著火建筑物內(nèi)是否有易燃易爆危險物品。在聲信號的頻率選擇上，采用高頻單音和低頻單音相結(jié)合的發(fā)聲的方式。高頻聲 波傳播不遠(yuǎn)，近距離提示效果好，低頻聲波傳播遠(yuǎn)，遠(yuǎn)距離提示效果好。組合中要重視體現(xiàn) 聲音刺耳的效果，這樣可以幫助消防員確定聲源的位置。一般來講，單音刺耳效果較好，可 以考慮不同高低頻單音的組合。本發(fā)明將煙霧傳感器、有源RFID卡、環(huán)形高亮度LED藍(lán)綠光光源高低頻刺耳單音 發(fā)聲裝置綜合用于標(biāo)示低能見度火場環(huán)境中易燃易爆危險物品的位置，主要的特點是有 源RFID的采用大大擴展了危險物的探測距離；藍(lán)綠光光源的組合指示可以較好地區(qū)分火 場背景紅光；高低頻單音聲源相結(jié)合，體現(xiàn)刺耳效果，同時兼顧了近距離和較遠(yuǎn)距離；小型 化讀卡終端，卡號和數(shù)據(jù)庫的自動查詢，可以將火場偵察結(jié)果通過無線方式傳輸?shù)浆F(xiàn)場指 揮人員，以便其進(jìn)行科學(xué)的搶險指揮。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是在現(xiàn)場危險物表面粘貼或懸掛在旁邊的標(biāo)簽組成和連接關(guān)系大致示意圖。圖中101為內(nèi)置紐扣鋰電池的小型有源RFID卡，102是煙霧傳感器，能夠?qū)熿F或 酒精、液化氣、丁烷、甲烷、氫氣等敏感氣體進(jìn)行傳感探測，103是觸發(fā)放大控制電路、104是 由高亮度聚光、散光LED藍(lán)光二極管間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶和由高亮度聚光、散光LED綠光 二極管間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶共同組成的藍(lán)綠光發(fā)光模塊，105是高低頻刺耳單音發(fā)聲裝 置，106是由高性能鋰電或鎳氫電池構(gòu)成的可充電電源。圖2是由消防人員或小型機器人便攜式的小型RFID讀卡終端組成和連接關(guān)系基 本示意圖。圖中201是全向天線，用于接收有源RFID卡發(fā)出的微弱無線信號，202是有源 RFID讀卡器，可以讀出有源RFID的卡號并通過通信接口 203按照通信協(xié)議向嵌入式微型 計算機204傳輸，無線網(wǎng)卡206連接到通過USB接口連接到嵌入式微型計算機204。205是 小型液晶顯示屏和喇叭，用于顯示和播放嵌入式微型計算機204對有源RFID的卡號的處理結(jié)果。可充電電源207給RFID讀卡器202、嵌入式微型計算機204、小型液晶顯示屏和喇叭 205供電，無線網(wǎng)卡206通過嵌入式微型計算機204間接獲得可充電電源207提供的工作電源。
具體實施例方式下面參照附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明具體實施方式
。內(nèi)置紐扣鋰電池的小型有源RFID卡101采用蘇州木蘭公司的產(chǎn)品，由3V紐扣鋰 電池供電，作用距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到50米，整個有源RFID卡采用塑料封裝外殼后，機械尺寸 約為4. 5X2. 8X0. 8cm。用最新的防火隔熱材料在標(biāo)簽殼體表面覆蓋。有源RFID卡中內(nèi)置的 紐扣鋰電池一般能夠使用2年左右，每個有源RFID卡有一個唯一的卡號，有源RFID卡的電 路工作后，可向外發(fā)送具有特殊特征的微弱無線電波信號，可供RFID讀卡終端讀出卡號， 并對卡號進(jìn)行進(jìn)一步利用。一般標(biāo)準(zhǔn)RFID讀卡器可以在0 50米的無遮擋的距離內(nèi)讀出 有源RFID卡的卡號。煙霧傳感器102能夠?qū)熿F或酒精、液化氣、丁烷、甲烷、氫氣等敏感氣體進(jìn)行傳 感探測，具體型號為MQ-2，有6個引腳?？沙潆婋娫?06由由2塊3. 7V可充電鋰電池和 7805芯片構(gòu)成，可以產(chǎn)生5V電源。由高亮度聚光、散光LED藍(lán)光二極管間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶1和由高亮度聚光、散 光LED綠光二極管間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶2共同組成的藍(lán)綠光發(fā)光模塊104同時采用了聚 光LED和散光LED，兩個環(huán)形帶一個水平放置，一個垂直放置，相互交叉。這是為了突出視覺 效果，便于在各個視覺角度更容易觀察到位置指示，顯示非常醒目，提示效果較好。觸發(fā)放大控制電路103主要由三極管放大電路和繼電器線構(gòu)成，三極管放大電路 的輸出加于控制繼電器線包電壓端，以控制繼電器開關(guān)的閉合。高低頻刺耳單音發(fā)聲裝置105采用不同頻率的蜂鳴器構(gòu)成，可以產(chǎn)生設(shè)定的高低 頻相結(jié)合的聲源，蜂鳴器采用連續(xù)鳴叫和間斷鳴叫兩種方式。一旦煙霧傳感器102檢測到煙霧或設(shè)定的敏感氣體，根據(jù)設(shè)計的電路，煙霧傳感 器102產(chǎn)生一個觸發(fā)信號，該信號經(jīng)過觸發(fā)放大控制電路103，由三極管放大后，控制繼電 器線包電壓，使得繼電器動作，繼電器開關(guān)閉合，藍(lán)綠發(fā)光模塊和蜂鳴器開始工作，產(chǎn)生藍(lán) 綠光線和聲音報警。全向天線201和和有源RFID讀卡器202采用蘇州木蘭公司配套產(chǎn)品，可以和內(nèi)置 紐扣鋰電池的小型有源RFID卡101配套使用，有源RFID讀卡器202對全向天線201接收 到的有源RFID卡101發(fā)出的無線電信號后，經(jīng)過處理可以讀出有源RFID卡101的卡號，并 將該卡號通過通信接口 203按照通信協(xié)議向嵌入式微型計算機204傳輸，嵌入式微型計算機204采用一個PC104板卡，該板卡可以通過RS232接口和RFID 讀卡器相連，通過編程獲得該卡號。嵌入式微型計算機內(nèi)建有一個管轄區(qū)內(nèi)易燃易爆危險 物品的數(shù)據(jù)庫，每一條記錄和一個有源RFID卡號相對應(yīng)，有和該卡號唯一對應(yīng)的易燃易爆 危險物品的文字說明，例如與此卡號對應(yīng)的危險物的種類是什么？數(shù)量有多少？大致放 在室內(nèi)哪一個位置？無線網(wǎng)卡206采用中國電信的189號段的無線網(wǎng)卡，通過USB接口連接到嵌入式 微型計算機204。將小型小型液晶顯示屏和喇叭(205)通過對應(yīng)接口連接到PC104板卡上，
6用于顯示和播放嵌入式微型計算機204對有源RFID的卡號處理結(jié)果?？沙潆婋娫?07給RFID讀卡器202、嵌入式微型計算機204供電、小型液晶顯示屏 和喇叭205，無線網(wǎng)卡206通過嵌入式微型計算機204間接獲得可充電電源207提供的工作 電源。當(dāng)消防人員隨身攜帶的由全向天線、RFID讀卡器、嵌入式微型計算機、可充電電 源、小型液晶顯示屏和喇叭205、無線網(wǎng)卡構(gòu)成的小型RFID讀卡終端進(jìn)入低能見度有易 燃易爆危險物品的房間后，即可能在50米較為安全的距離內(nèi)讀出低能見度火場內(nèi)存在的 RFID卡號，得到RFID讀卡器讀出卡號后嵌入式微型計算機中的軟件自動到數(shù)據(jù)庫中查詢 并將查詢結(jié)果顯示在小型液晶屏上以便查看，同時在嵌入式微型計算機上配置的小型喇叭 自動播出預(yù)先錄制的與該RFID卡號唯一對應(yīng)的語音提示，比如危險物是什么，大致在房間 哪個位置。這樣消防人員就可以在較安全的距離內(nèi)(最遠(yuǎn)50米)知道此房間內(nèi)是否有危 險易燃易爆物品，有多少？是什么？(如煤氣罐、苯罐等信息)。這樣可以幫助搶險人員 在安全距離內(nèi)掌握火場內(nèi)易燃易爆危險物品的情況，一旦進(jìn)入火場后能夠根據(jù)本發(fā)明闡述 位置指示方法快速找到易燃易爆危險物品，并采用相應(yīng)有效措施。消防人員攜帶小型RFID讀卡終端讀出的卡號亦可通過無線網(wǎng)卡206以無線方式 快速傳輸?shù)交饒鐾獾闹笓]車內(nèi)接收裝置中，指揮車內(nèi)也有和小型RFID讀卡終端相同的危 險物品數(shù)據(jù)庫，可供查詢和指揮決策使用。由于RFID讀卡終端可以做到小型化，因此，完全可以由消防人員隨身攜帶，并不 妨礙消防搶險人員的正常工作。也可由小型機器人攜帶進(jìn)入火場進(jìn)行前期偵察，這樣可以 針對不同的應(yīng)用環(huán)境給出不同的解決方案。
權(quán)利要求
一種在低能見度火場環(huán)境中用于指示危險物品位置的方法，其特征是將煙霧傳感器、內(nèi)置紐扣鋰電池的有源RFID卡、高亮度LED藍(lán)綠光光源構(gòu)成的環(huán)形帶、高低頻刺耳單音發(fā)聲裝置共同用于標(biāo)示低能見度火場環(huán)境中易燃易爆危險物品的位置；利用有源RFID發(fā)出的無線信號擴展危險物的探測距離，高亮度LED藍(lán)綠光光源的組合指示用于區(qū)分火場背景，高低頻單音聲源相結(jié)合體現(xiàn)了刺耳效果，可以幫助消防員確定聲源的位置，同時兼顧了近距離和較遠(yuǎn)距離；消防搶險人員攜帶包含全向天線、有源RFID讀卡器、通信接口、嵌入式微型計算機、無線網(wǎng)卡、小型液晶顯示屏和喇叭、可充電電源構(gòu)成的小型化讀卡終端進(jìn)入低能見度火場后，可以遠(yuǎn)距離讀出有源RFID的卡號，嵌入式微型計算機有和每個有源RFID的卡號相對應(yīng)的唯一的數(shù)據(jù)庫記錄，根據(jù)卡號可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的自動查詢，數(shù)據(jù)庫查詢得到的內(nèi)容可以在小型液晶顯示屏顯示，也可由嵌入式微型計算機臺通過喇叭自動播放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在低能見度火場環(huán)境中用于指示危險物品位置的方法， 其特征是采用高亮度聚光和散光LED藍(lán)光二極管間隔排列構(gòu)成的環(huán)形帶1、采用高亮度 LED藍(lán)綠光光源構(gòu)成的環(huán)形帶2，兩個環(huán)形帶一個水平放置，一個垂直放置，相互交叉，共同 組成的藍(lán)綠光發(fā)光模塊，便于更容易在各個視覺角度觀察到環(huán)形帶的存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的一種在低能見度火場環(huán)境中用于指示危險物品 位置的方法，其特征是指示光源采用高亮度LED藍(lán)綠光二極管，利用不同波長的光在煙霧 中的穿透率不同，以便于和火場紅光煙霧背景進(jìn)行區(qū)分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在低能見度火場環(huán)境中用于指示危險物品位置的方法， 其特征是采用高低頻刺耳單音組合的方式，充分利用聲波的傳播特性和人耳對聲波的定 位功能，對低能見度火場環(huán)境中的危險物品進(jìn)行位置標(biāo)示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在低能見度火場環(huán)境中用于指示危險物品位置的方法， 其特征是消防搶險人員攜帶的小型化讀卡終端得到掛放在易燃易爆危險物品上或粘貼在 易燃易爆危險物品的旁邊(或表面)的有源RFID卡號后，該卡號亦可通過無線網(wǎng)卡以無線 方式快速傳輸?shù)交饒鐾獾闹笓]車內(nèi)，指揮車內(nèi)也有和小型RFID讀卡終端相同的危險物品 數(shù)據(jù)庫，可供查詢和指揮決策使用。
全文摘要
本發(fā)明將煙霧傳感器、有源RFID卡、環(huán)形高亮度LED藍(lán)綠光光源、高低頻刺耳單音發(fā)聲裝置綜合用于標(biāo)示低能見度火場環(huán)境中易燃易爆危險物品的位置，主要的特點是有源RFID的采用大大擴展了危險物的探測距離；藍(lán)綠光光源的組合指示可以較好地區(qū)分火場背景紅光；高低頻單音聲源相結(jié)合，體現(xiàn)刺耳效果，同時兼顧了近距離和較遠(yuǎn)距離；小型化讀卡終端，卡號和數(shù)據(jù)庫的自動查詢，可以將火場偵察結(jié)果通過無線方式傳輸?shù)浆F(xiàn)場指揮人員，以便其進(jìn)行科學(xué)的搶險指揮。
文檔編號G08B7/06GK101853549SQ20101016209
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者于昌華 申請人:于昌華