基于toa測距的消防應急救援系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線射頻通信網(wǎng)絡、應急救援領域，具體涉及基于無線射頻網(wǎng)絡的消防搜救系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術】
[0003]隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各種高層建筑和大跨度廠房不斷涌現(xiàn)，各種復雜的火災和各種突發(fā)性事故也日益增多。消防部隊面臨的滅火救援形勢日趨嚴峻，各類事故處置的難度和危險性越來越高。2013年以來全國發(fā)生的10起較大火災中，就有20多名消防員犧牲在一線。面對建筑物坍塌、爆炸、轟燃、有毒氣體等復雜局面，消防員救援時容易出現(xiàn)分不清方向，也很難感知自身所處位置的情況，同時，場外指揮人員無法摸清火場中人員的行蹤狀態(tài)，也無法做出有效的判斷和指揮，因此，在滅火救援作業(yè)或訓練中保護消防員自身安全成為亟待解決的問題。為了確保消防員能夠有效地逃生，如何準確地確定被困消防員在火場中的位置成為當前研究重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對消防應急救援安全問題，本發(fā)明實施例的目的是提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的消防應急救援系統(tǒng)，便于確定消防員在火場中的位置，保證對火場中遇險消防員的有效施救。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
一種基于無線通信網(wǎng)絡的消防應急救援系統(tǒng)，其特征在于，包括:搜救器，手持終端機和服務器，搜救人員佩戴搜救器與服務器無線通信，消防人員攜帶手持終端機與服務器無線通信，指揮人員通過服務器與搜救器和手持終端機無線通信，搜救器由MCU、LCD顯示屏、近距離測距TOA模塊、遠距離無線通信模塊、近距離測距定向天線、遠距離定向天線、揚聲器、蜂鳴器和按鍵構(gòu)成，手持終端機由MCU、近距離測距TOA模塊、遠距離無線通信模塊、近距離測距定向天線、遠距離無線通信定向天線和按鍵構(gòu)成，服務器由便攜式計算機、遠距離無線通信模塊、遠距離無線通信全向天線構(gòu)成，其中，搜救器的遠距離無線通信模塊、近距離測距TOA模塊分別與遠距離定向天線、近距離測距定向天線相連接，手持終端機的遠距離無線通信模塊、近距離測距TOA模塊分別與遠距離全向天線、近距離測距全向天線相連接。
[0006]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述遠距離無線通信模塊的頻率是900Mhz或者433Mhz，具有通信距離遠，信號不易被遮擋，穿透能力強，所述近距離測距TOA模塊的頻率是2.4~2.483Ghz，通信距離較近，容易受環(huán)境遮擋，穿透能力弱。
[0007]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述服務器具有用于存儲搜救器和手持終端機位置信息的數(shù)據(jù)庫。
[0008]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述服務器通過遠距離無線通信模塊與手持終端機進行遠距離無線通信，用于接收佩戴著手持終端機的被困消防員發(fā)出的求救指令。
[0009]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述服務器通過遠距離無線通信模塊與搜救器進行遠距離無線通信，用于操作服務器的指揮人員向搜救器發(fā)送搜救指令，救援人員攜帶搜救器進入火災現(xiàn)場，通過與手持終端機的遠距離無線通信模塊進行定向通信，搜救器將從遠距離無線通信模塊和近距離測距TOA模塊獲得RSSI信號強度，用于確定被困消防人員的大致方向，在此基礎上，通過與手持終端機的近距離測距模塊進行測距通信，搜救器再從近距離測距模塊獲得與被困人員的測距值，用于確定與被困人員的距離，并顯示到搜救器LCD顯示屏，揚聲器和蜂鳴器配合提醒和報警使用。搜救人員找到被困消防員后，通過搜救器遠距離通信模塊向服務器發(fā)送救援成功指令，服務器接收救援成功指令后解除該消防員的被困狀態(tài)。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本發(fā)明實施例搜救器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例手持終端機的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明TOA測距的原理圖；
圖4為本發(fā)明搜救器和手持終端機測距的示意圖。
【具體實施方式】
[0012]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
[0013]基于TOA測距的消防應急救援系統(tǒng)，消防人員攜帶手持終端進入火災現(xiàn)場，出現(xiàn)緊急情況需要救援時，消防員通過手持終端機向服務器發(fā)出求救指令，服務器接收到求救指令之后，進而向佩戴有搜救器的救援人員發(fā)出救援指令，通知搜救人員進入火災現(xiàn)場尋找被困消防員，搜救器和手持終端機通過從遠距離無線通信模塊和近距離測距TOA模塊獲得RSSI信號強度，以及通過近距離TOA測距模塊發(fā)送、接收數(shù)據(jù)包之間的時間延遲實現(xiàn)測距過程，根據(jù)手持式終端相對于搜救器的大致方向和距離信息，準確地確定手持式終端相對于搜救器的位置信息；
圖1展示搜救器的結(jié)構(gòu)示意圖，搜救器是由MCU、LCD顯示屏、近距離測距TOA模塊、遠距離無線通信模塊、近距離測距定向天線、遠距離定向天線、揚聲器、蜂鳴器和按鍵構(gòu)成；所述遠距離無線通信模塊與遠距離定向天線連接，用于將控制數(shù)據(jù)通過定向天線發(fā)送出去，或者通過定向天線接收控制數(shù)據(jù)；
所述近距離測距TOA模塊與近距離測距定向天線連接，用于將測距數(shù)據(jù)通過定向天線發(fā)送出去，或者通過定向天線接收測距數(shù)據(jù)；
所述搜救器和手持終端機的近距離測距TOA模塊之間發(fā)送、接收測距數(shù)據(jù)，根據(jù)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)之間的時間延遲，計算搜救器和手持終端機之間的距離；
所述搜救器和服務器的遠距離無線通信模塊之間發(fā)送、接收控制命令，用于服務器向搜救器發(fā)送搜救命令，搜救器將測距得到的位置數(shù)據(jù)返回給服務器，或者將救援成功指令發(fā)送給服務器；
MCU處理器與近距離測距TOA模塊、遠距離無線通信模塊、揚聲器、蜂鳴器和按鍵協(xié)調(diào)工作，在搜救器接收到服務器發(fā)出的救援指令之后，MCU根據(jù)搜救器和手持終端機之間發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的時間延遲，計算確定救援人員與被困消防員之間的距離，并將相對位置信息顯示在搜救器LCD顯示屏，觸發(fā)揚聲器和蜂鳴器在收到救援命令時進行鳴叫，向救援人員進行提醒和報警。
[0014]為了方便使用，所述搜救器還可以設置有LED顯示屏、電源模塊和存儲模塊，LED顯示屏用于顯示測距數(shù)據(jù)信息；存儲模塊用于存儲方向、距離等信息并上傳給服務器。
[0015]找到被困消防員后，搜救人員按下按鍵，停止測距并通過遠距離通信模塊發(fā)送搜救成功指令到服務器。
[0016]圖2展示手持終端機的結(jié)構(gòu)示意圖，手持終端機是由MCU處理器、近距離測距TOA模塊、遠距離無線通信模塊、近距離測距全向天線、遠距離全向天線和按鍵構(gòu)成；
所述遠距離無線通信模塊與遠距離全向天線連接，用于將控制命令通過定向天線發(fā)送出去，或者通過全向天線接收控制命令；
所述近距離測距TOA模塊與近距離測距全向天線連接，用于將測距數(shù)據(jù)通過全向天線發(fā)送出去，或者通過全向天線接收測距數(shù)據(jù)；
所述手持終端機與搜救器之間通過近距離測距TOA模塊發(fā)送、接收測距數(shù)據(jù)，根據(jù)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)之間的時間延遲，計算手持終端機和搜救器之間的距離；
所述手持終端機和服務器的遠距離無線通信模塊之間發(fā)送、接收控制命令，用于向服務器發(fā)送求救命令，或者手持終端機接收搜救器發(fā)出的測距數(shù)據(jù)；
所述手持終端機的MCU處理器與近距離測距TOA模塊、遠距離無線通信模塊協(xié)調(diào)工作，用于在手持終端機和搜救器之間發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的時間延遲，計算確定救援人員與被困消防員之間的距離；
圖3展示TOA測距的原理圖，本發(fā)明的手持終端機和搜救器通過近距離測距TOA模塊共同實現(xiàn)精確定位，同時