一種基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制方法與流程

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>電子通信裝置的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及一種火災(zāi)智能救助領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制方法。

背景技術(shù)：

一、低功耗廣域網(wǎng)(lpwan)：

當(dāng)前，低功耗廣域網(wǎng)(lpwan)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中一個(gè)新的發(fā)展熱點(diǎn)，由于其低功耗、廣域的特點(diǎn)，非常適合于物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模的部署。在中國(guó)制造2025和智慧城市建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多。下面可以從幾個(gè)方面了解一下低功耗廣域網(wǎng)：

近距離和遠(yuǎn)距離：常見的近距離無(wú)線通信技術(shù)，如wi-fi、藍(lán)牙等，通信距離一般幾十米，若要覆蓋一個(gè)地區(qū)一個(gè)城市的網(wǎng)絡(luò)，則部署成本會(huì)較高。而低功耗廣域網(wǎng)無(wú)線通信距離可達(dá)幾公里，甚至幾十公星。無(wú)線通信距離的增加，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來(lái)了新的發(fā)展空間，補(bǔ)上了物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信距離的短板，為物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模的應(yīng)用部署提供了技術(shù)支撐。

高速率和低速率：電腦、手機(jī)上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁(yè)、視頻等應(yīng)用需求追求的是高數(shù)據(jù)速率，速度越快越好。而另一方面，物聯(lián)網(wǎng)的一些應(yīng)用中，數(shù)據(jù)速率并非越快越好，通訊頻次低，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也非常少，如抄表等。

電源和低功耗：高數(shù)據(jù)速率帶來(lái)的是高功耗，需要有充足的電源供應(yīng)。而低功耗廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率低，終端節(jié)點(diǎn)僅需要少量的電能就可以維持工作，這樣就可以使用電池供電或其他的能量收集的方式供電，這有助于在一定范圍內(nèi)使終端節(jié)點(diǎn)可以大規(guī)模地接入網(wǎng)絡(luò)。

公共網(wǎng)和私有網(wǎng)：相對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商遍布全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)，地功耗廣域網(wǎng)方興未艾。電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商有成熟的商業(yè)模式，而低功耗廣域網(wǎng)沒有現(xiàn)成的商業(yè)模式可以參考，需要不斷探索創(chuàng)新。低功耗廣域網(wǎng)的建設(shè)相對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)成本小很多，可以以較小的投入搭建起一個(gè)小的運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)，可以做一些項(xiàng)目的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。但若要大面積鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋一個(gè)城市甚至一個(gè)國(guó)家，還是離不開電信運(yùn)營(yíng)商的參與和支持(如現(xiàn)在的鐵塔公司)。若電信網(wǎng)絡(luò)的稱之為“公網(wǎng)”，商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)則可稱為“私網(wǎng)”或“小網(wǎng)”，在小范圍內(nèi)獨(dú)立化商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)一種“私網(wǎng)”的運(yùn)營(yíng)商。

二、技術(shù)和lorawan^tm：

lora是“l(fā)ongrang”的意思，是一種低功耗長(zhǎng)距離無(wú)線通信技術(shù)，主要面向物聯(lián)網(wǎng)(iot)或m2m等應(yīng)用，是低功耗廣域網(wǎng)(lpwan)一種重要的無(wú)線技術(shù)。

·長(zhǎng)距離：在密集的城市環(huán)境和市內(nèi)，基站或網(wǎng)關(guān)具有較強(qiáng)的穿透能力。在空曠郊區(qū)連接傳感器距離可以達(dá)到15-30km，甚至更遠(yuǎn)。

·低成本：的基礎(chǔ)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本低，終端節(jié)點(diǎn)傳感器的成本也低。

·標(biāo)準(zhǔn)化：lorawan^tm保證了應(yīng)用之間的豆操作性，物聯(lián)網(wǎng)方案提供商和電信運(yùn)營(yíng)商可以加速采用和部署。

·低功耗：lorawan^tm協(xié)議專門為低功耗而開發(fā)，電池壽命可達(dá)多年。

lorawan^tm屬于一種低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(lpwan)規(guī)范，適用于在地區(qū)、國(guó)家或全球網(wǎng)絡(luò)中的電池供電的無(wú)線設(shè)備。lorawan^tm以物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要求為目標(biāo)，如安全的雙向通訊、移動(dòng)化和本地化服務(wù)。該標(biāo)準(zhǔn)提供智能設(shè)備間無(wú)縫的互操作性，不需要復(fù)雜的本地安裝，給用戶、開發(fā)者、企業(yè)以自由，使其在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮作用。

lorawan^tm網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常地布局為一個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中網(wǎng)關(guān)是一個(gè)透明橋接，在終端設(shè)備和后臺(tái)中央網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)ip協(xié)議連接網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，而終端設(shè)備使用無(wú)線通信單跳到一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)。所有終端節(jié)點(diǎn)通信一般都是雙向的，但還支持諸如組播操作以實(shí)現(xiàn)軟件空中升級(jí)(ota)或其他大量信息分發(fā)以減少空中通信時(shí)間。

終端設(shè)備和網(wǎng)關(guān)之間的通信以不同頻道和數(shù)據(jù)速率傳播。數(shù)據(jù)速率的選擇需要在通信距離和通信時(shí)延間做一個(gè)權(quán)衡。由于擴(kuò)頻技術(shù)，不同數(shù)據(jù)速率的通信相互間不會(huì)干擾，并會(huì)創(chuàng)建一組“虛擬”通道，增加了網(wǎng)關(guān)的容量。lorawan^tm的數(shù)據(jù)速率范圍從0.3kbps到50kbps。

為最大限度地提升終端設(shè)備的電池壽命和整體網(wǎng)絡(luò)容量，lorawan^tm網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)一種自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率(adr)的方法分別為每個(gè)終端設(shè)備和rf輸出管理數(shù)據(jù)。

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的全國(guó)范圍的網(wǎng)絡(luò)，如重要的基礎(chǔ)設(shè)施、保密的個(gè)人數(shù)據(jù)或?qū)Π踩ㄐ庞刑厥庑枨蟮纳鐣?huì)重要功能。這己通過(guò)幾層的加密解決了。

低功耗廣域網(wǎng)(lpwan)預(yù)計(jì)將會(huì)支持物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)的數(shù)十億設(shè)備的一個(gè)主要部分。lorawan^tm協(xié)議采用自下而上設(shè)計(jì)，為電池壽命、容量、距離和成本而優(yōu)化了lpwan。

是物理層或無(wú)線調(diào)制用于建立長(zhǎng)距離通信鏈路。許多傳統(tǒng)的無(wú)線系統(tǒng)使用頻移鍵控(fsk)調(diào)制作為物理層，因?yàn)樗且环N實(shí)現(xiàn)低功耗的非常有效的調(diào)制。采用線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，它保持了與fsk調(diào)制相同的低功耗特性，但明顯地增加了通信距離。線性擴(kuò)頻己在軍事和空間通信領(lǐng)域使用了數(shù)十年，由于其可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)通信距離和干擾的魯棒性，但是是第一個(gè)用于商業(yè)用途的低成本實(shí)現(xiàn)。

長(zhǎng)距離能力是的巨大優(yōu)勢(shì)。單個(gè)網(wǎng)關(guān)或基站可以覆蓋整個(gè)城市或數(shù)百平方公里范圍。在一個(gè)給定的位置，距離在很大程度上取決于環(huán)境或障礙物，但和lorawan^tm有一個(gè)鏈路預(yù)算優(yōu)于其他任何標(biāo)準(zhǔn)化的通信技術(shù)。鏈路預(yù)算，通常用分貝(db為單位)表示，是在給定的環(huán)境中決定距離的主要因素。

lorawan^tm定義了網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)，而物理層能夠使長(zhǎng)距離通訊鏈路成為可能。協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)的電池壽命、網(wǎng)絡(luò)容量、服務(wù)質(zhì)量、安全性、網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量等影響最大。

許多現(xiàn)有部署的網(wǎng)絡(luò)采用了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，個(gè)別終端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的信息，以增加網(wǎng)絡(luò)的通信距離和網(wǎng)絡(luò)區(qū)域規(guī)模大小。雖然這增加了范圍，但也增加了復(fù)雜性，降低了網(wǎng)絡(luò)容量，并降低了電池壽命，因節(jié)點(diǎn)接受和轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的可能與其不相關(guān)的信息。當(dāng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離連接時(shí)，長(zhǎng)距離星型架構(gòu)最有意義的是保護(hù)了電池壽命。

在lorawan^tm網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)與專用網(wǎng)關(guān)無(wú)關(guān)。相反，一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通常是由多個(gè)網(wǎng)關(guān)收到。每個(gè)網(wǎng)關(guān)將從終端節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)包通過(guò)一些回程(lte、以太網(wǎng)、衛(wèi)星或wi-fi)轉(zhuǎn)發(fā)到基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。智能化和復(fù)雜性放到了服務(wù)器上，服務(wù)器管理網(wǎng)絡(luò)和過(guò)濾冗余的接受到的數(shù)據(jù)，執(zhí)行安全檢查，通過(guò)最優(yōu)的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行調(diào)度確認(rèn)，并執(zhí)行自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率等。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)是移動(dòng)的或正在移動(dòng)，不需要從網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)關(guān)切換，這是一個(gè)重要的功能，可以應(yīng)用于資產(chǎn)跟蹤。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無(wú)線技術(shù)，除通信網(wǎng)的2g/3g/4g外，還有局域網(wǎng)和短距的多種通信技術(shù)，比如2.4g頻段的wifi，藍(lán)牙、zigbee和sub-ghz等等。這些短距無(wú)線技術(shù)，優(yōu)缺點(diǎn)也都非常明顯。而且從無(wú)線應(yīng)用開發(fā)和工程運(yùn)維人員角度來(lái)看，一直以來(lái)都存在這樣一個(gè)兩難問(wèn)題：即設(shè)計(jì)人員在更長(zhǎng)的距離和更低的功耗兩者之間只能二選一。而采用lora技術(shù)之后，設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可做到兩者都兼顧，最大程度地實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離的通信與更低的功耗，同時(shí)還可節(jié)省額外的中繼器成本。

lora作為低功耗廣域網(wǎng)(lpwan)的一種長(zhǎng)距離通信技術(shù)，近些年受到越來(lái)越多的關(guān)注。隨著物聯(lián)網(wǎng)從近距離到遠(yuǎn)距離的發(fā)展，必將會(huì)產(chǎn)生一些新的行業(yè)應(yīng)用和商務(wù)模式。思科(cisco)、ibm、升特(semtech)及微芯(microchip)等lora聯(lián)盟成員正在積極推廣lora技術(shù)。st己與semtech達(dá)成合作，將會(huì)推出基于lora的參考設(shè)計(jì)，提供給lora開發(fā)者更多的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)資源，以幫助開發(fā)者進(jìn)行基于lora技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)開發(fā)。

火場(chǎng)進(jìn)入系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)的將消防員附近的溫度，以及消防員隨身攜帶的壓縮空氣氣體壓力，發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)救援的火場(chǎng)指揮官，指揮官依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，獲得第一手的資料，通過(guò)無(wú)線對(duì)講機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音溝通，以及下達(dá)指令。

火場(chǎng)進(jìn)入系統(tǒng)需要能夠?qū)⑾绬T的異常狀態(tài)，以及其他信息通知現(xiàn)場(chǎng)火場(chǎng)指揮官，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)指揮官也需要能夠及時(shí)的下發(fā)撤退指令，通過(guò)聲音，燈光指示燈信息，告知消防員撤退。

但是一般來(lái)說(shuō)，火場(chǎng)情況復(fù)雜，在某些特定的條件下，無(wú)線的語(yǔ)音溝通失效，lora的深度覆蓋能力表現(xiàn)出優(yōu)秀的，無(wú)可比擬的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在部署lora物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)，需要有較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)，尤其是lorawan協(xié)議，設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品系統(tǒng)，仍有一定的技術(shù)門檻。為減少lora開發(fā)者的基礎(chǔ)工作的工作量，加速物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和部署，本發(fā)明提供了一種基于lora的極速的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)解決方案。具體地，提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制系統(tǒng)和方法。

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)、火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)、以及監(jiān)視控制子系統(tǒng)；

所述火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)包含多個(gè)loranode終端，每個(gè)進(jìn)入火場(chǎng)的用戶配置一個(gè)loranode終端，每個(gè)loranode終端包含lora天線、以及wifi天線；

所述火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)包含集成的loragateway芯片和loraserver芯片、lora天線、wifi天線、以及電池組；

所述監(jiān)視控制子系統(tǒng)用于對(duì)火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)和火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；

所述loranode終端之間通過(guò)lora連接；

所述火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)中的每個(gè)loranode終端與所述火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)之間通過(guò)lorawan網(wǎng)絡(luò)無(wú)線連接；

所述火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)中的每個(gè)loranode終端與所述監(jiān)視控制子系統(tǒng)之間通過(guò)wifi和/或cofdm無(wú)線連接；

所述火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)與所述監(jiān)視控制子系統(tǒng)之間通過(guò)wifi和/或cofdm無(wú)線連接。

可選地，所述loranode終端包括以下功能模塊：

·視頻采集模塊，包括紅外線攝像機(jī)和可見光攝像機(jī)；

·火場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)模塊，包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、空氣成份傳感器、風(fēng)速傳感器；

所述空氣成份傳感器可以監(jiān)測(cè)石油氣、甲烷、一氧化碳、以及二氧化碳的濃度；

·生命體征檢測(cè)模塊，包括體表溫度傳感器、心率傳感器、血壓傳感器、以及呼吸傳感器；

·a/d轉(zhuǎn)換模塊，用于將火場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)模塊和生命體征檢測(cè)模塊中各個(gè)傳感器采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；

·導(dǎo)航定位模塊，包括慣性導(dǎo)航定位單元、以及衛(wèi)星導(dǎo)航定位單元；所述衛(wèi)星導(dǎo)航定位單元包括gps定位子單元和北斗定位子單元；當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，使用衛(wèi)星導(dǎo)航定位單元進(jìn)行導(dǎo)航定位；當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號(hào)較弱或不存在時(shí)，使用慣性導(dǎo)航定位單元進(jìn)行導(dǎo)航定位；

·無(wú)線通訊模塊，包括lora天線、以及wifi天線；

·電子地圖接收模塊，用于在用戶進(jìn)入火場(chǎng)之前，通過(guò)lorawan網(wǎng)絡(luò)從所述火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)下載火場(chǎng)的建筑物電子地圖；或者，通過(guò)wifi網(wǎng)絡(luò)從所述監(jiān)視控制子系統(tǒng)下載火場(chǎng)的建筑物電子地圖；

·預(yù)定路線生成模塊，用于在用戶進(jìn)入火場(chǎng)之前，根據(jù)下載的火場(chǎng)的建筑物電子地圖生成多條進(jìn)入火場(chǎng)的預(yù)定路線，并將最優(yōu)的預(yù)定路線推薦給用戶；

·預(yù)定路線偏離提示模塊，用于當(dāng)用戶的實(shí)際位置偏離所述預(yù)定路線時(shí)，提示用戶當(dāng)前位置已經(jīng)偏離預(yù)定路線；

·逃生路線計(jì)算模塊，用于當(dāng)用戶當(dāng)前位置已經(jīng)偏離預(yù)定路線時(shí)，根據(jù)所述火場(chǎng)的建筑物電子地圖以及用戶的當(dāng)前位置為用戶重新計(jì)算路線；

·障礙物提示模塊，用于實(shí)時(shí)讀取用戶的實(shí)際位置，當(dāng)用戶接近所述火場(chǎng)的建筑物電子地圖中的障礙物時(shí)，語(yǔ)音提示用戶注意上述障礙物；所述障礙物包括：臺(tái)階、轉(zhuǎn)彎、樓梯、橫梁、立柱、門、門框、門檻、地面凸起物、坑、洞；

·氣瓶連接模塊，用于將所述loranode終端的高壓氣管接口與呼吸器氣瓶的氣管連接，所述連接通過(guò)插銷固定；

·開機(jī)模塊，用于當(dāng)滿足以下條件之一時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述loranode終端的開機(jī)；

i)在終端關(guān)機(jī)的狀態(tài)下，用戶按壓電源鍵超過(guò)3秒；

ii)在終端關(guān)機(jī)的狀態(tài)下，打開氣瓶高壓閥后，氣瓶輸出壓力大于1mpa的時(shí)間持續(xù)3秒以上；

·關(guān)機(jī)模塊，用于在終端開機(jī)的狀態(tài)下，當(dāng)壓力表壓力顯示值低于1mpa，且用戶按電源鍵超過(guò)3秒時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述loranode終端的關(guān)機(jī)；

·終端屏幕切換模塊，用于當(dāng)用戶按壓換屏按鍵時(shí)，使終端屏幕在下面兩種界面之間切換：

a)只顯示氣瓶壓力；

b)同時(shí)顯示氣瓶壓力、氣瓶剩余呼吸時(shí)間、以及環(huán)境溫度；

·氣瓶氣壓顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示氣瓶?jī)?nèi)的氣壓值；

·氣瓶氣壓報(bào)警模塊，用于當(dāng)氣瓶氣壓超出安全范圍時(shí)，同時(shí)進(jìn)行聲音報(bào)警和燈光報(bào)警；

所述聲音報(bào)警通過(guò)蜂鳴器的鳴叫實(shí)現(xiàn)；所述燈光報(bào)警通過(guò)指示燈的閃爍實(shí)現(xiàn)；

所述蜂鳴器的鳴叫音量≥90db；當(dāng)且僅當(dāng)1mpa≤氣瓶?jī)?nèi)的氣壓值≤6mpa時(shí)，氣瓶氣壓屬于安全范圍；

·氣瓶剩余氣量和使用時(shí)間顯示模塊，用于實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地顯示氣瓶?jī)?nèi)剩余氣量以及氣瓶的剩余可用時(shí)間；

·電池低壓報(bào)警模塊，用于當(dāng)終端的電池剩余電量低于第一電量閾值時(shí)，通過(guò)使電池低壓指示燈變?yōu)辄S色且長(zhǎng)亮，進(jìn)行電池低壓報(bào)警提示；所述第一電量閾值為電池總?cè)萘康?0％；

·跌倒報(bào)警呼救模塊，用于在用戶遇險(xiǎn)跌倒后進(jìn)行自動(dòng)預(yù)報(bào)警和/或報(bào)警呼叫；

·主動(dòng)呼救模塊，用于用戶在危險(xiǎn)情況下主動(dòng)呼救；

當(dāng)用戶持續(xù)按壓呼救按鍵的時(shí)間超過(guò)3秒時(shí)，啟用所述主動(dòng)呼救模塊；

在所述主動(dòng)呼救模塊啟用的情況下，當(dāng)用戶持續(xù)按壓呼救按鍵的時(shí)間超過(guò)2秒時(shí)，停用所述主動(dòng)呼救模塊；

·火場(chǎng)環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示火場(chǎng)環(huán)境的溫度、濕度、氣壓、空氣成份、和/或風(fēng)速；

·生命體征參數(shù)實(shí)時(shí)顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示進(jìn)入火場(chǎng)的用戶的體表溫度、心率、血壓、和/或呼吸參數(shù)；

·指示燈模塊，包括一組不同顏色的指示燈，用于指示所述終端的不同狀態(tài)，所述指示燈包括：

loranode終端與loragateway&server子系統(tǒng)連接指示燈，為藍(lán)色；

loranode終端與監(jiān)視控制子系統(tǒng)連接指示燈，為綠色；

電池低壓指示燈，為黃色；

溫度指示燈，為紅色；

空氣成份指示燈，為粉色；

氣瓶和呼吸異常指示燈，為橙色；

生命體征異常指示燈，為紫色；

預(yù)定路線偏離指示燈，為灰色；

報(bào)警指示燈，為白色。

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制方法，該方法用于所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制系統(tǒng)，每個(gè)進(jìn)入火場(chǎng)的用戶配備一個(gè)loranode終端，其特征在于，在用戶進(jìn)入火場(chǎng)之前，依次執(zhí)行以下步驟：

a1.用戶檢查所述終端是否開機(jī)；若未開機(jī)，可通過(guò)以下兩種方式之一開機(jī)：

i)按壓電源鍵超過(guò)3秒；

ii)打開氣瓶高壓閥，當(dāng)氣瓶輸出壓力大于1mpa的時(shí)間持續(xù)3秒以上時(shí)自動(dòng)開機(jī)；

a2.檢測(cè)所述終端的lora網(wǎng)絡(luò)是否正常連接；若否，則向監(jiān)視控制子系統(tǒng)發(fā)出lora網(wǎng)絡(luò)連接異常的提示；

a3.檢測(cè)所述終端的wifi網(wǎng)絡(luò)是否正常連接；若否，則向火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)發(fā)出wifi網(wǎng)絡(luò)連接異常的提示；

a4.檢測(cè)所述終端的高壓氣管接口是否與呼吸器氣瓶的氣管正確連接；若未正確連接，提示用戶固定好插銷；

a5.檢測(cè)氣瓶是否需要更換；具體地，當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，需要更換氣瓶；

i)氣瓶氣壓不屬于安全范圍；

ii)氣瓶?jī)?nèi)剩余氣量低于預(yù)設(shè)值；

iii)氣瓶的剩余可用時(shí)間低于預(yù)設(shè)值；

a6.檢測(cè)所述終端的電池電壓是否低于第二電池電量閾值；若低于，則提示用戶充電或更換電池；其中，所述第二電量閾值為電池總?cè)萘康?0％；

a7.檢測(cè)指示燈模塊中的各個(gè)指示燈是否均正常工作；若否，則向監(jiān)視控制子系統(tǒng)發(fā)出指示燈模塊初始化異常的提示；

a8.檢測(cè)火場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)模塊中的各個(gè)傳感器是否均正常工作；若否，則向監(jiān)視控制子系統(tǒng)發(fā)出火場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)模塊初始化異常的提示；

a9.檢測(cè)視頻采集模塊中的各個(gè)攝像機(jī)是否均正常工作；若否，則向監(jiān)視控制子系統(tǒng)發(fā)出視頻采集模塊初始化異常的提示；

a10.檢測(cè)生命體征檢測(cè)模塊中的各個(gè)傳感器是否均正常工作；若否，則向監(jiān)視控制子系統(tǒng)發(fā)出生命體征檢測(cè)模塊初始化異常的提示；

a11.檢測(cè)導(dǎo)航定位模塊中的各個(gè)導(dǎo)航定位單元是否均正常工作；若否，則向監(jiān)視控制子系統(tǒng)發(fā)出導(dǎo)航定位模塊初始化異常的提示；

a12.判斷所述火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)中是否保存有火場(chǎng)的建筑物電子地圖；

若否，則通過(guò)所述監(jiān)視控制子系統(tǒng)下載火場(chǎng)的建筑物電子地圖，然后將火場(chǎng)的建筑物電子地圖上傳至火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)；

a13.判斷用戶的loranode終端與火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)之間lorawan的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度是否達(dá)到預(yù)定值；

若是，用戶的loranode終端通過(guò)lorawan網(wǎng)絡(luò)從火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)下載火場(chǎng)的建筑物電子地圖；

否則，用戶的loranode終端通過(guò)wifi網(wǎng)絡(luò)從監(jiān)視控制子系統(tǒng)下載火場(chǎng)的建筑物電子地圖；

a14.根據(jù)下載的火場(chǎng)的建筑物電子地圖生成多條進(jìn)入火場(chǎng)的預(yù)定路線，并將最優(yōu)的預(yù)定路線推薦給用戶。

可選地，在用戶進(jìn)入火場(chǎng)之后，實(shí)時(shí)執(zhí)行以下操作：

b1.若檢測(cè)到用戶的實(shí)際位置偏離預(yù)定路線，則提示用戶當(dāng)前位置已經(jīng)偏離預(yù)定路線；并根據(jù)所述火場(chǎng)的建筑物電子地圖以及用戶的當(dāng)前位置為用戶重新計(jì)算路線；

b2.若檢測(cè)到用戶接近所述火場(chǎng)的建筑物電子地圖中的障礙物，則語(yǔ)音提示用戶注意上述障礙物；所述障礙物包括：臺(tái)階、轉(zhuǎn)彎、樓梯、橫梁、立柱、門、門框、門檻、地面凸起物、坑、洞；

b3.若檢測(cè)到用戶跌倒，且用戶的靜止時(shí)間超過(guò)最大靜止時(shí)間閾值，則進(jìn)入預(yù)報(bào)警狀態(tài)，此時(shí)連續(xù)發(fā)出“滴-嘟-”的預(yù)報(bào)警鳴叫聲；

在進(jìn)入預(yù)報(bào)警狀態(tài)之后，判斷在預(yù)報(bào)警時(shí)間閾值內(nèi)是否檢測(cè)到用戶移動(dòng)；

若是，則自動(dòng)撤銷報(bào)警并停止鳴叫；

否則，從預(yù)報(bào)警狀態(tài)切換至報(bào)警狀態(tài)，此時(shí)連續(xù)發(fā)出“滴-嘟-”報(bào)警鳴叫聲；

其中，所述報(bào)警鳴叫聲的頻率和分貝數(shù)均高于所述預(yù)報(bào)警鳴叫聲的頻率和分貝數(shù)；

b4.通過(guò)指示燈模塊對(duì)用戶進(jìn)行指示，具體如下：

若檢測(cè)到loranode終端與loragateway&server子系統(tǒng)未正確連接，則點(diǎn)亮藍(lán)色指示燈；

若檢測(cè)到loranode終端與監(jiān)視控制子系統(tǒng)未正確連接，則點(diǎn)亮綠色指示燈；

若檢測(cè)到終端的電池剩余電量低于第一電量閾值，則點(diǎn)亮黃色指示燈；

若檢測(cè)到火場(chǎng)的環(huán)境溫度超過(guò)預(yù)設(shè)值，則點(diǎn)亮紅色指示燈；

若檢測(cè)到火場(chǎng)的空氣成份中各類氣體的含量超出預(yù)設(shè)值，則點(diǎn)亮粉色指示燈；

若檢測(cè)到氣瓶未正確連接，或者氣瓶氣壓超出安全范圍，則點(diǎn)亮橙色指示燈并閃爍；

若檢測(cè)到生命體征參數(shù)異常，則點(diǎn)亮紫色指示燈；

若檢測(cè)到用戶偏離了預(yù)定路線，則點(diǎn)亮灰色指示燈；

若檢測(cè)到用戶跌倒，則點(diǎn)亮白色指示燈；

b5.將所述終端的視頻采集模塊采集的火場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)存入終端的視頻數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；每隔固定的時(shí)間間隔，或者當(dāng)所述視頻數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已滿時(shí)，執(zhí)行以下操作：

b5-1.將視頻數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中存儲(chǔ)的火場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；

b5-2.將編碼后的火場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)視控制子系統(tǒng)；

b5-3.監(jiān)視控制子系統(tǒng)將所述編碼后的火場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)；

b5-4.清空視頻數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；

當(dāng)火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)接收到來(lái)自所述終端的火場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行以下操作：

b5-1’.對(duì)接收的火場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；

b5-2’.對(duì)解碼后的火場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，獲得特征數(shù)據(jù)；

b5-3’.根據(jù)獲得的特征數(shù)據(jù)，判斷是否需要更新所述火場(chǎng)的建筑物電子地圖；

若需要更新，則將更新后的火場(chǎng)的建筑物電子地圖發(fā)送至所述終端以及監(jiān)視控制子系統(tǒng)；

b6.將火場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)模塊和生命體征檢測(cè)模塊中各個(gè)傳感器采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；基于轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號(hào)，根據(jù)需要觸發(fā)指示燈模塊。

本發(fā)明中的lorawan實(shí)現(xiàn)的是低速率的無(wú)線傳輸；而實(shí)現(xiàn)高速率的傳輸可采用多種方式，作為一種可替換的方式，本發(fā)明中的wifi無(wú)線傳輸方式完全可以替換采用cofdm無(wú)線傳輸方式。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。

lora實(shí)現(xiàn)的是低速率的無(wú)線傳輸，而實(shí)現(xiàn)高速率的傳輸(例如：視頻數(shù)據(jù))，可采用多種方式；本發(fā)明的具體實(shí)施例僅以wifi傳輸方式示例；而作為一種可替換的方式，下述具體實(shí)施例中的wifi無(wú)線傳輸方式完全可以替換采用cofdm無(wú)線傳輸方式。

首先，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制系統(tǒng)，所述基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制系統(tǒng)主要由以下三個(gè)子系統(tǒng)組成：

1.火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)；

2.火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)；

3.監(jiān)視控制子系統(tǒng)。

其中，所述火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)包含多個(gè)loranode終端，每個(gè)進(jìn)入火場(chǎng)的用戶配置一個(gè)loranode終端，每個(gè)loranode終端包含lora天線、以及wifi天線；

所述火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)包含集成的loragateway芯片和loraserver芯片、lora天線、wifi天線、以及電池組；

所述監(jiān)視控制子系統(tǒng)用于對(duì)火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)和火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；

所述loranode終端之間通過(guò)lora連接；

所述火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)中的每個(gè)loranode終端與所述監(jiān)視控制子系統(tǒng)之間通過(guò)wifi和/或cofdm無(wú)線連接；

所述火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)與所述監(jiān)視控制子系統(tǒng)之間通過(guò)wifi和/或cofdm無(wú)線連接。

可選地，所述loranode終端包括以下功能模塊：

·視頻采集模塊，包括紅外線攝像機(jī)和可見光攝像機(jī)；

·火場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)模塊，包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、空氣成份傳感器、風(fēng)速傳感器；

所述空氣成份傳感器可以監(jiān)測(cè)石油氣、甲烷、一氧化碳、以及二氧化碳的濃度；

·生命體征檢測(cè)模塊，包括體表溫度傳感器、心率傳感器、血壓傳感器、以及呼吸傳感器；

·無(wú)線通訊模塊，包括lora天線、以及wifi天線；

·預(yù)定路線偏離提示模塊，用于當(dāng)用戶的實(shí)際位置偏離所述預(yù)定路線時(shí)，提示用戶當(dāng)前位置已經(jīng)偏離預(yù)定路線；

·氣瓶連接模塊，用于將所述loranode終端的高壓氣管接口與呼吸器氣瓶的氣管連接，所述連接通過(guò)插銷固定；

·開機(jī)模塊，用于當(dāng)滿足以下條件之一時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述loranode終端的開機(jī)；

i)在終端關(guān)機(jī)的狀態(tài)下，用戶按壓電源鍵超過(guò)3秒；

ii)在終端關(guān)機(jī)的狀態(tài)下，打開氣瓶高壓閥后，氣瓶輸出壓力大于1mpa的時(shí)間持續(xù)3秒以上；

·終端屏幕切換模塊，用于當(dāng)用戶按壓換屏按鍵時(shí)，使終端屏幕在下面兩種界面之間切換：

a)只顯示氣瓶壓力；

b)同時(shí)顯示氣瓶壓力、氣瓶剩余呼吸時(shí)間、以及環(huán)境溫度；

·氣瓶氣壓顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示氣瓶?jī)?nèi)的氣壓值；

·氣瓶氣壓報(bào)警模塊，用于當(dāng)氣瓶氣壓超出安全范圍時(shí)，同時(shí)進(jìn)行聲音報(bào)警和燈光報(bào)警；

所述聲音報(bào)警通過(guò)蜂鳴器的鳴叫實(shí)現(xiàn)；所述燈光報(bào)警通過(guò)指示燈的閃爍實(shí)現(xiàn)；

所述蜂鳴器的鳴叫音量≥90db；當(dāng)且僅當(dāng)1mpa≤氣瓶?jī)?nèi)的氣壓值≤6mpa時(shí)，氣瓶氣壓屬于安全范圍；

·氣瓶剩余氣量和使用時(shí)間顯示模塊，用于實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地顯示氣瓶?jī)?nèi)剩余氣量以及氣瓶的剩余可用時(shí)間；

·跌倒報(bào)警呼救模塊，用于在用戶遇險(xiǎn)跌倒后進(jìn)行自動(dòng)預(yù)報(bào)警和/或報(bào)警呼叫；

·主動(dòng)呼救模塊，用于用戶在危險(xiǎn)情況下主動(dòng)呼救；

當(dāng)用戶持續(xù)按壓呼救按鍵的時(shí)間超過(guò)3秒時(shí)，啟用所述主動(dòng)呼救模塊；

在所述主動(dòng)呼救模塊啟用的情況下，當(dāng)用戶持續(xù)按壓呼救按鍵的時(shí)間超過(guò)2秒時(shí)，停用所述主動(dòng)呼救模塊；

·火場(chǎng)環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示火場(chǎng)環(huán)境的溫度、濕度、氣壓、空氣成份、和/或風(fēng)速；

·生命體征參數(shù)實(shí)時(shí)顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示進(jìn)入火場(chǎng)的用戶的體表溫度、心率、血壓、和/或呼吸參數(shù)；

·指示燈模塊，包括一組不同顏色的指示燈，用于指示所述終端的不同狀態(tài)，所述指示燈包括：

loranode終端與loragateway&server子系統(tǒng)連接指示燈，為藍(lán)色；

loranode終端與監(jiān)視控制子系統(tǒng)連接指示燈，為綠色；

電池低壓指示燈，為黃色；

溫度指示燈，為紅色；

空氣成份指示燈，為粉色；

氣瓶和呼吸異常指示燈，為橙色；

生命體征異常指示燈，為紫色；

預(yù)定路線偏離指示燈，為灰色；

報(bào)警指示燈，為白色。

下面具體地介紹所述火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)中l(wèi)oranode終端、以及火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)和性能特定以及參數(shù)：

一、火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)

所述火場(chǎng)進(jìn)入node子系統(tǒng)中l(wèi)oranode終端的硬件實(shí)現(xiàn)和性能參數(shù)如下：

-lorawanmodule內(nèi)置stm32l051c8t6cpu

-完整實(shí)現(xiàn)lorawan1.0協(xié)議棧

-板載stm32l051c8t6cpu

-支持lorawanclassa、classc

-使用tcxo

-168db動(dòng)態(tài)范圍rssi

-9.9ma低rx電流，200na寄存器保持

-fsk,gfsk,msk,gmsk,lora^tm和ook調(diào)制

-頻率范圍：433/470/490/780/868/915mhz

-輸出功率：+20dbm(100mw)

-電源：2.4～3.6v

-靈敏度：-147dbm

-距離：＞1.8km

-工作溫度范圍：-40～+85℃

二、火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)

火場(chǎng)進(jìn)入loragateway&server子系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)和性能參數(shù)如下：

-可同時(shí)接收同一信道流量

-8個(gè)通道，每個(gè)通道可同時(shí)收發(fā)多個(gè)數(shù)據(jù)

-易于擴(kuò)展，增加網(wǎng)絡(luò)容量

-可同時(shí)解調(diào)2mhz的帶寬

-簡(jiǎn)單的星形網(wǎng)絡(luò)、無(wú)延遲、無(wú)損失

-自適應(yīng)鏈路速率

-同時(shí)通訊節(jié)點(diǎn)10萬(wàn)指標(biāo)

-回傳接入方式：lan、wifi

-發(fā)射功率：27dbm(可調(diào)節(jié))

-鏈路靈敏度：-157dbm

-距離：1.5km

-頻率支持：433/868mhz

-電源：poe

-工作溫度范圍：-40℃到+85℃

此外，本發(fā)明還提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制方法，該方法用于上述基于物聯(lián)網(wǎng)的火場(chǎng)進(jìn)入控制系統(tǒng)，每個(gè)進(jìn)入火場(chǎng)的用戶配備一個(gè)loranode終端，在用戶進(jìn)入火場(chǎng)之前，依次執(zhí)行以下步驟：