[實(shí)用新型]一種面向消防、救援等危險(xiǎn)作業(yè)人員的室內(nèi)定位和狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320815768.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN203894599U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁承君;李建華;段萍;張園
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418;G01C21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種人員跟蹤室內(nèi)定位技術(shù)，尤其涉及一種面向危險(xiǎn)環(huán)境下的救援、消防人員的室內(nèi)作業(yè)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)控與定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

最近幾十年我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速兒穩(wěn)步增長(zhǎng)，各行各業(yè)得到了快速發(fā)展，同時(shí)危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人的研究有了許多突破，應(yīng)用前景廣闊美好。然而，各類危險(xiǎn)場(chǎng)所的火災(zāi)以及由火災(zāi)造成的爆炸傷人事故也是層出不窮，如今依然成為現(xiàn)代消防、救援作業(yè)中的一大難題。除此之外，還有化學(xué)藥品泄露、自然災(zāi)害等事故，在救援人員沒有對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)充分分析的情況下，盲目的進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)造成不必要傷害。因此在消防、救援過程中保證工作人員的戰(zhàn)斗力以及生命安全是重中之重。為了作業(yè)人員在事故現(xiàn)在可以全身心投入現(xiàn)場(chǎng)事故的處理過程，對(duì)作業(yè)人員的身體狀態(tài)和位置進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和指揮成了救援活動(dòng)不可或缺的一部分。目前室外定位主要是通過全球衛(wèi)星定位，即為GPS,全稱Global?Positioning?System，其工作原理是利用GPS接收器采集多個(gè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)作定位，而且精度高、傳輸速度快。然而，GPS系統(tǒng)存在著盲區(qū)，其技術(shù)的最大限制在于保持視線可視的環(huán)境，若在建筑物或者室內(nèi)環(huán)境中由于無線信號(hào)不能直接探測(cè)到具體事物，或者定位不精確，這就需要開發(fā)新的室內(nèi)定位系統(tǒng)，才能滿足消防、救援活動(dòng)的順利進(jìn)行。在對(duì)作業(yè)人員定位的同時(shí)還需要對(duì)其身體姿勢(shì)、狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控這樣才能真正保護(hù)作業(yè)人員的安全。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種面向消防、救援等危險(xiǎn)作業(yè)人員的室內(nèi)定位和狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種面向消防、救援等危險(xiǎn)作業(yè)人員的室內(nèi)定位和狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。包括室內(nèi)定位模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、緊急救援裝置和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊。其中室內(nèi)定位模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和緊急救援裝置集成在一個(gè)終端裝置里，固定在作業(yè)人員的后腰部位。室內(nèi)定位模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其工作原理主要是根據(jù)加速度傳感器、陀螺儀、氣壓傳感器、電子羅盤這四個(gè)傳感器采集數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過復(fù)雜的控制算法來對(duì)作業(yè)人員的位置進(jìn)行推估計(jì)算，從而對(duì)其定位；狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊通過相應(yīng)傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)作業(yè)人員的安全狀態(tài)，在監(jiān)測(cè)過程中一旦監(jiān)測(cè)到作業(yè)人員人身安全受到威脅就會(huì)控制啟動(dòng)緊急救援裝置；在消防、救援過程中終端裝置會(huì)通過3G網(wǎng)絡(luò)將作業(yè)人員的位置和狀態(tài)實(shí)時(shí)的傳送到上位機(jī)，并在上位機(jī)上顯示；上位機(jī)構(gòu)建出簡(jiǎn)易的三維地圖，便于追蹤作業(yè)人員。

本實(shí)用新型同時(shí)提供一種采用權(quán)利要求所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)定位方法，包括下列步驟：

(1)當(dāng)消防救援活動(dòng)在室內(nèi)進(jìn)行時(shí)，室內(nèi)定位模塊開始工作；

(2)室內(nèi)定位模塊通過對(duì)作業(yè)人員記步的方式進(jìn)行相對(duì)位置定位；

(3)與此同時(shí)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊開始啟動(dòng)，對(duì)作業(yè)人員的身體狀態(tài)和周圍環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)；

(4)然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將測(cè)得的作業(yè)人員的位置信息和狀態(tài)信息傳遞到遠(yuǎn)程上位機(jī)；

(5)在上位機(jī)上監(jiān)控，并簡(jiǎn)易繪制室內(nèi)三維地圖，這樣就完成了室內(nèi)定位與狀態(tài)監(jiān)控；

其中在室內(nèi)定位模塊詳細(xì)定位具體原理如下：該模塊采用相對(duì)位置計(jì)步，首先將設(shè)備固定在作業(yè)人員的后腰部位，通過三軸加速度傳感器測(cè)得人體在行走、上樓、下樓、停止時(shí)等加速度的變化，具體程序算法如下：

1)首先將加速度傳感器接受數(shù)據(jù)頻率設(shè)置為100HZ，并采用平均濾波法對(duì)其濾波，濾波公式為