專利名稱：基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火災(zāi)逃生領(lǐng)域,尤其涉及一種基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會迅速發(fā)展，大型商貿(mào)、辦公、娛樂、民宅建筑數(shù)量與日俱增。所帶來的安全隱患也不斷增加，人員傷亡及財產(chǎn)損失數(shù)目觸目驚心。目前，大多安全防火設(shè)備及措施都集中在防范方面，對于火災(zāi)現(xiàn)場人員逃生還停留在自助階段，基本沒有相關(guān)的輔助逃生設(shè)備?，F(xiàn)有的逃生標(biāo)示，在火災(zāi)現(xiàn)場難以分辨，并且火災(zāi)現(xiàn)場情況復(fù)雜，固定的逃生標(biāo)志不能起到及時有效的提示作用。
zigbee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。綠色激光在火災(zāi)現(xiàn)場非常醒目，即便是在煙霧密度很大的火災(zāi)現(xiàn)場也能輕易的觀測到。綠色激光投射器具有體積小、耗電量低，照射距離遠且不散射，在紅火及濃煙中易于觀測等優(yōu)點，非常適合作為火災(zāi)現(xiàn)場的逃生標(biāo)識。陀螺儀作為一種慣性測量器件，是慣性導(dǎo)航，慣性制導(dǎo)和慣性測量系統(tǒng)的和興部件，廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)沒有相關(guān)的火災(zāi)輔助逃生設(shè)備以及現(xiàn)有的固定逃生標(biāo)志不能起到及時有效的提示作用的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有機動靈活性，逃生者可隨時清晰地觀察到自己的逃生方向，救援人員也可通過無線基地臺了解到火災(zāi)現(xiàn)場的人員分布情況，及時有效的展開救援工作。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)包括遠程管理子系統(tǒng)、zigbee無線定位子系統(tǒng)和逃生方向指示子系統(tǒng)；所述zigbee無線定位子系統(tǒng)設(shè)置在火災(zāi)現(xiàn)場的安全通道的路徑上，其通過zigbee技術(shù)分別與遠程管理子系統(tǒng)、逃生方向指示子系統(tǒng)進行無線通訊，zigbee無線定位子系統(tǒng)用于定位火災(zāi)現(xiàn)場的人員信息，并根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場情況規(guī)劃出逃生者的逃生路線，同時，zigbee無線定位子系統(tǒng)將火災(zāi)現(xiàn)場的人員信息發(fā)送給遠程管理子系統(tǒng)，并將逃生路線發(fā)送給逃生方向指示子系統(tǒng)；所述遠程管理子系統(tǒng)根據(jù)接收到的火災(zāi)現(xiàn)場的人員信息規(guī)劃出救助方案，并進行遠程救助指揮；所述逃生方向指示子系統(tǒng)安裝在逃生者佩戴的防煙霧面罩的嘴部前端，其能夠?qū)⒔邮盏降奶由肪€進行鎖定，并指引逃生者進行逃生。上述遠程管理子系統(tǒng)包括基地臺和電腦，基地臺與電腦通過無線網(wǎng)絡(luò)進行通訊，基地臺放置在火災(zāi)現(xiàn)場附近，基地臺與zigbee無線定位子系統(tǒng)進行無線通訊，其將zigbee無線定位子系統(tǒng)發(fā)來的火災(zāi)現(xiàn)場人員信息發(fā)送給電腦進行顯示。
上述zigbee無線定位子系統(tǒng)包括溫度及煙霧傳感器模塊、zigbee無線定位模塊、zigbee中心基站模塊和電池自動充電模塊；所述電池自動充電模塊分別與zigbee無線定位模塊、溫度及煙霧傳感器模塊、zigbee中心基站模塊相連，其在斷電情況下，可以為上述模塊提供電能至少100個小時；所述溫度及煙霧傳感器模塊與zigbee無線定位模塊相連，其用于實時采集火災(zāi)現(xiàn)場的溫度參數(shù)和煙霧參數(shù)，并將采集的參數(shù)傳送給zigbee無線定位模塊；所述zigbee無線定位模塊與zigbee中心基站模塊無線連接,其用于定位火災(zāi)現(xiàn)場的人員信息，并將人員定位信息和溫度及煙霧傳感器模塊傳來的參數(shù)信息傳送給zigbee中心基站模塊；所述zigbee中心基站模塊用于將接收到的人員定位信息和溫度及煙霧參數(shù)信息發(fā)送給基地臺。上述逃生方向指示子系統(tǒng)包括zigbee無線接收模塊、MSP430中央處理器、陀螺儀模塊、2自由度電機臺架、激光投射器和電源模塊；所述電源模塊分別與zigbee無線接收模塊、MSP430中央處理器、陀螺儀模塊、2自由度電機臺架、激光投射器相連，并為上述模塊提供電能；所述zigbee無線接收模塊與MSP430中央處理器相連,其用于接收zigbee無線定位子系統(tǒng)發(fā)來的人員定位信息，并對人員的位置進行方向標(biāo)志，并把標(biāo)志的方向傳送給MSP430中央處理器；所述MSP430中央處理器與陀螺儀模塊相連，其用于對接收的人員標(biāo)志方向進行鎖定，并把鎖定方向的角度發(fā)送給陀螺儀模塊；所述陀螺儀模塊與2自由度電機臺架相連，其用于根據(jù)接收的角度信息控制2自由度電機臺架的變動角度，使2自由度電機臺架始終保持鎖定方向不變；所述激光投射器固定在2自由度電機臺架上，其以綠色激光圖標(biāo)方式將逃生方向投射到地面上，用于指引逃生者進行逃生。本發(fā)明的有益效果如下I)本發(fā)明相比傳統(tǒng)的固定逃生標(biāo)志具有機動靈活性，逃生者可隨時觀察到自己的逃生方向，救援人員也可通過無線基地臺了解到火災(zāi)現(xiàn)場的人員分布情況，及時有效的展開救援工作。
2)本發(fā)明采用ADXRS陀螺儀芯片，它只有大小，采用BGA-32封裝技術(shù)，功耗為30mW，重量僅O. 5g，能夠很好的克服傳統(tǒng)陀螺儀的缺點。3)本發(fā)明通過zigbee無線定位技術(shù),把火災(zāi)現(xiàn)場的逃生方向通過防毒面罩上的激光投射器投射到地面上，使逃生者能夠清晰的看到逃生方向，及時得到救助。


圖I是本發(fā)明基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)原理框圖。圖2是本發(fā)明中的zigbee無線定位子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明中的逃生方向指示子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖4是本發(fā)明一實施例的一個樓層的zigbee無線定位子系統(tǒng)分布情況示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進ー步詳細說明。如圖I所示,本發(fā)明基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)包括zigbee無線定位子系統(tǒng)、遠程管理子系統(tǒng)和逃生方向指示子系統(tǒng)。如圖2所示,本發(fā)明逃生系統(tǒng)中的zigbee無線定位子系統(tǒng)包括zigbee無線定位模塊(可以采用德州儀器(TI)cc2431-F128)、溫度及煙霧傳感器模塊(可以采用安妮威爾PT-602PC)、zigbee中心基站模塊(可以采用德州儀器(TI) cc2533)和電池自動充電模塊(可以采用松川電器有限公司AC-DC充電模塊)。本發(fā)明逃生系統(tǒng)中的遠程管理子系統(tǒng)包括基地臺和電腦。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，只要把基地臺放置在火災(zāi)現(xiàn)場附近，配合筆記本電腦，就能把火災(zāi)現(xiàn)場人員分布情況反映出來。基地臺負責(zé)與zigbee無線定位子系統(tǒng)中的zigbee中心基站模塊聯(lián)絡(luò)。zigbee無線定位子系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置在火災(zāi)現(xiàn)場安全通道的路徑上，根據(jù)路徑的具體情況，姆隔2(Γ30米固定ー套zigbee無線定位子系統(tǒng)?，F(xiàn)有的安全防火設(shè)施中，安全通道緊急出口標(biāo)示是強制執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明的zigbee無線定位子系統(tǒng)體積小，完全可以利用現(xiàn)有的安全通道出口標(biāo)示的空間和電源，不必重新布線。該子系統(tǒng)中，配有電池自動充電模塊，在斷電后，可自行供電100小時以上。把整個建筑物空間分成若干區(qū)域，每個區(qū)域設(shè)置ー個zigbee中心基站模塊負責(zé)管理該區(qū)域的zigbee無線定位子系統(tǒng)并與基地臺聯(lián)系。zigbee中心基站模塊把采集到的人員位置發(fā)送到基地臺。通過zigbee無線定位子系統(tǒng)布置的工作點，可以在計算機內(nèi)建立ー套該建筑物的空間地圖，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生吋，zigbee無線定位子系統(tǒng)會把逃生路線發(fā)送給逃生方向指示子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)的溫度及煙霧傳感器模塊在沒有火災(zāi)報警信號的時候處于休眠狀態(tài)。當(dāng)火災(zāi)報警信號觸發(fā)時，該模塊開始工作，并采集現(xiàn)場的溫度及煙霧參數(shù)。如果采集的參數(shù)值在安全范圍內(nèi)，表示該地區(qū)可以作為逃生路線。如果采集的參數(shù)值超出安全范圍，則表示該地區(qū)已經(jīng)不能作為逃生路線，并把信號發(fā)送給逃生方向指示子系統(tǒng)，重新規(guī)劃逃生路線。zigbee中心基地站把接收到的人員定位信息發(fā)送到基地臺，基地臺與電腦聯(lián)系，即可了解在火災(zāi)現(xiàn)場的人員分布情況，以便規(guī)劃救助方案，采取有效的救助措施。如圖3所示，本發(fā)明中的逃生方向指示子系統(tǒng)包括zigbee無線接收模塊(可以采用德州儀器(TI)cc2431-F128)、MSP430中央處理器、陀螺儀模塊(可以采用ADXRS陀螺儀芯片)、2自由度電機臺架(可以采用自制的)、激光投射器(可以采用Microvision公司PicoP)和電源模塊(可以采用松川電器有限公司DC-DC電源模塊)。逃生方向指示子系統(tǒng)被固定在防煙霧面罩的嘴部前端。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，逃生者把防煙霧面罩佩戴好，系統(tǒng)將自動運行進入工作狀態(tài)，逃生方向指示子系統(tǒng)中的zigbee無線接收模塊接收到zigbee無線定位子系統(tǒng)發(fā)出的定位信號，把逃生者的逃生方向以綠色激光圖標(biāo)方式，投射到地面。本發(fā)明逃生方向指示子系統(tǒng)接收到某個zigbee無線定位子系統(tǒng)發(fā)出的定位信號后，將進行此標(biāo)志點定位，把此標(biāo)示點的方向傳送給MSP430中央處理器，MSP430中央處理器對目標(biāo)方向進行鎖定，并把鎖定方向的角度發(fā)送給陀螺儀模塊，由陀螺儀模塊控制2自由度電機臺架的變動角度，使2自由度電機臺架始終保持鎖定方向不變。也就是說，不論逃生者的頭部如何變動，固定在2自由度電機臺架上的激光投射器始終保持鎖定方向不變，所投射的綠色激光逃生方向標(biāo)示也保持不變，這樣逃生者就能隨時觀測到自己的逃生方向。實施例在每個樓層布置若干個zigbee無線定位模塊，至少能覆蓋主要通道和出ロ。把這 些點在平面圖上連接起來，可以描繪出整個樓層的基本結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的ー個主要特點就是能為逃生者規(guī)劃清晰的逃生路線。如圖4所示，這是一個樓層的zigbee無線定位子系統(tǒng)分布情況示意圖。在每個通道布置若干個zigbee無線定位模塊，每個zigbee無線定位模塊距離不能大于自身的無線傳輸距離，也就是說，每兩個zigbee無線傳輸模塊的傳輸范圍要有交集。每個zigbee無線定位模塊有獨一無二的名稱，Α0100ΓΑ01025為25個zigbee無線定位模塊，例如A01022，表示在大樓A區(qū)I樓的第22號zigbee無線定位模塊。在樓層的某一位置，設(shè)置一個zigbee中心基站模塊，設(shè)置的位置要能覆蓋整個樓層的zigbee無線定位模塊，并能和其他樓層的zigbee中心基站模塊保持無線溝通。整個建筑的zigbee無線定位子系統(tǒng)的分布圖被輸入電腦軟件中，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)險情時，整個系統(tǒng)將自動運行。zigbee無線定位子系統(tǒng)檢測該樓層人員分布情況，自動規(guī)劃逃生路線。IttU, 109室有人需要逃生，109室到該樓層的安全出口的逃生路線有5條，根據(jù)火災(zāi)的具體情況，在①、②、④、⑤的逃生路線上都有火情，zigbee無線定位子系統(tǒng)的溫度及煙霧傳感器檢測到火情后，把信號傳輸?shù)较到y(tǒng)軟件中，最終確定第③條路線為逃生路線。·109室的逃生人員佩戴防煙霧面罩后，系統(tǒng)將自動運行。109室的人員可以接收到周圍設(shè)置的多個zigbee無線定位子系統(tǒng)所發(fā)出的信號，但系統(tǒng)只選擇逃生路線的zigbee無線定位子系統(tǒng)所發(fā)出的信號。當(dāng)109室的人員走到該房間門口處時，A01020無線定位子系統(tǒng)確認人員位置信息，A01018無線定位子系統(tǒng)將給出逃生人員的逃生方向，并指引逃生者向A01012方向前進，經(jīng)A01008 — A01004 — A01003指引，直到到達安全出口。在確定好逃生路線后，把該逃生路線發(fā)送到逃生方向指示子系統(tǒng)中。zigbee無線接收模塊接收到指令，經(jīng)MSP430處理器處理后，把具體逃生方向發(fā)送到ADXRS陀螺儀模塊。ADXRS陀螺儀模塊控制2自由度電機臺架，使固定在電機臺架上的激光投射器始終指向逃生方向。這樣，激光投射器投射到地面的綠色箭頭始終指向逃生方向不變，而不受逃生者運動和頭腦晃動的影響。逃生者可以很容易的隨時觀察到逃生方向，得到及時正確的救助。
權(quán)利要求
1.基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)，其特征在干，該系統(tǒng)包括遠程管理子系統(tǒng)、zigbee無線定位子系統(tǒng)和逃生方向指示子系統(tǒng)；所述zigbee無線定位子系統(tǒng)設(shè)置在火災(zāi)現(xiàn)場的安全通道的路徑上，其通過zigbee技術(shù)分別與遠程管理子系統(tǒng)、逃生方向指示子系統(tǒng)進行無線通訊，zigbee無線定位子系統(tǒng)用于定位火災(zāi)現(xiàn)場的人員信息，并根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場情況規(guī)劃出逃生者的逃生路線，同吋，zigbee無線定位子系統(tǒng)將火災(zāi)現(xiàn)場的人員信息發(fā)送給遠程管理子系統(tǒng)，并將逃生路線發(fā)送給逃生方向指示子系統(tǒng)；所述遠程管理子系統(tǒng)根據(jù)接收到的火災(zāi)現(xiàn)場的人員信息規(guī)劃出救助方案，并進行遠程救助指揮；所述逃生方向指示子系統(tǒng)安裝在逃生者佩戴的防煙霧面罩的嘴部前端，其能夠?qū)⒔邮盏降奶由肪€進行鎖定，井指引逃生者進行逃生。
2.如權(quán)利要求I所述的基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程管理子系統(tǒng)包括基地臺和電腦，基地臺與電腦通過無線網(wǎng)絡(luò)進行通訊，基地臺放置在火災(zāi)現(xiàn)場附近，基地臺與zigbee無線定位子系統(tǒng)進行無線通訊,其將zigbee無線定位子系統(tǒng)發(fā)來的火災(zāi)現(xiàn)場人員信息發(fā)送給電腦進行顯示。
3.如權(quán)利要求I或2所述的基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)，其特征在干，所述zigbee無線定位子系統(tǒng)包括溫度及煙霧傳感器模塊、zigbee無線定位模塊、zigbee中心基站模塊和電池自動充電模塊；所述電池自動充電模塊分別與zigbee無線定位模塊、溫度及煙霧傳感器模塊、zigbee中心基站模塊相連，其在斷電情況下，可以為上述模塊提供電能至少100個小時；所述溫度及煙霧傳感器模塊與zigbee無線定位模塊相連，其用于實時采集火災(zāi)現(xiàn)場的溫度參數(shù)和煙霧參數(shù)，并將采集的參數(shù)傳送給zigbee無線定位模塊；所述zigbee無線定位模塊與zigbee中心基站模塊無線連接,其用于定位火災(zāi)現(xiàn)場的人員信息，并將人員定位信息和溫度及煙霧傳感器模塊傳來的參數(shù)信息傳送給zigbee中心基站模塊；所述zigbee中心基站模塊用于將接收到的人員定位信息和溫度及煙霧參數(shù)信息發(fā)送給基地臺。
4.如權(quán)利要求I所述的基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng),其特征在于,所述逃生方向指示子系統(tǒng)包括zigbee無線接收模塊、MSP430中央處理器、陀螺儀模塊、2自由度電機臺架、激光投射器和電源模塊；所述電源模塊分別與zigbee無線接收模塊、MSP430中央處理器、陀螺儀模塊、2自由度電機臺架、激光投射器相連，并為上述模塊提供電能；所述zigbee無線接收模塊與MSP430中央處理器相連,其用于接收zigbee無線定位子系統(tǒng)發(fā)來的人員定位信息，并對人員的位置進行方向標(biāo)志，并把標(biāo)志的方向傳送給MSP430中央處理器；所述MSP430中央處理器與陀螺儀模塊相連，其用于對接收的人員標(biāo)志方向進行鎖定，并把鎖定方向的角度發(fā)送給陀螺儀模塊；所述陀螺儀模塊與2自由度電機臺架相連，其用于根據(jù)接收的角度信息控制2自由度電機臺架的變動角度，使2自由度電機臺架始終保持鎖定方向不變；所述激光投射器固定在2自由度電機臺架上，其以綠色激光圖標(biāo)方式將逃生方向投射到地面上，用于指引逃生者進行逃生。
全文摘要
本發(fā)明的基于zigbee技術(shù)的火災(zāi)智能逃生系統(tǒng)涉及火災(zāi)逃生領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括遠程管理子系統(tǒng)、zigbee無線定位子系統(tǒng)和逃生方向指示子系統(tǒng)；該系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的zigbee無線定位模塊的位置，利用逃生方向指示子系統(tǒng)規(guī)劃出逃生路徑，并以激光投影方式照射在地面上，逃生者可以按照激光投射標(biāo)識進行撤離。本發(fā)明的有益效果是該系統(tǒng)具有機動靈活性，通過zigbee無線定位技術(shù)，把火災(zāi)現(xiàn)場的逃生方向通過防毒面罩的激光投射器投射到地面上，逃生者可隨時清晰地觀察到自己的逃生方向，救援人員也可通過無線基地臺了解到火災(zāi)現(xiàn)場的人員分布情況，及時有效的展開救援工作。
文檔編號A62B3/00GK102698382SQ201210205439
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者張超, 薛鵬, 韓順杰, 魏巍 申請人:長春工業(yè)大學(xué)