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一种基于UWB的消防安全帽

发明公布  在审
申请(专利)号:CN201811517498.3国省代码:湖北 42
申请(专利权)人:中国地质大学(武汉)
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摘要:
本发明公开一种基于UWB的消防安全帽,包括帽体,连接于帽体边缘的帽檐,连接于帽檐下方的防护罩,设于帽体上的照明灯,连接于帽体上的下颏带,设于帽檐上的风扇,设于帽体内的控制面板;控制面板包括:主控制器、UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、烟雾检测器、报警模块、电源模块;主控制器接收由UWB定位模块确定的位置数据、由姿态传感器获取的姿态数据、由温度传感器获取的温度数据、由烟雾检测器获取的烟雾数据,并通过通信模块将上述数据传输至服务器,通过与服务器电性连接的监控端进行实时监控。本发明可以实时监控安全帽佩戴人员的情况,方便及时处理异常,保障其安全,定位精准、数据传输快。

主权项:
1.一种基于UWB的消防安全帽,其特征在于:包括帽体,连接于所述帽体边缘的帽檐,连接于所述帽檐下方的防护罩,设于所述帽体上的照明灯,连接于所述帽体上的下颏带,设于所述帽檐上的风扇,设于所述帽体内的控制面板;所述控制面板包括:主控制器、UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、烟雾检测器、报警模块、电源模块,所述UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、烟雾检测器、报警模块、电源模块均与主控制器电性连接,并均受所述主控制器控制;所述主控制器接收由UWB定位模块确定的位置数据、由姿态传感器获取的姿态数据、由温度传感器获取的温度数据、由烟雾检测器获取的烟雾数据,并通过所述通信模块将上述数据传输至服务器,通过与所述服务器电性连接的监控端进行实时监控。


说明书

一种基于UWB的消防安全帽

技术领域

本发明涉及消防安全设备技术领域,尤其涉及一种基于UWB的消防安全帽。

背景技术

近年来,火灾事故频发,在火灾或救援现场,对于消防员来说,在保障自身安全的
同时,尽可能短时间地实施安全救援十分重要。

对进入火场的消防员,现场可能会出现二次崩塌等事故,现有的消防安全帽多起
到阻隔作用,能在一定程度上保护消防员。但因现场还伴有浓烟,极易造成消防员被困等,
复杂的现场环境使得救助人员无法对消防员的位置进行有效定位,减少被救人员的生还希
望,同时,在消防员无法及时与外界取得联系时,容易造成伤亡。

因此,确有必要设计一款消防安全帽以解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此,本发明的实施例提供了一种基于UWB的消防安全帽,采用UWB定位能够
增加定位的精准度、数据传输快,可实现远程数据传输与监控。

为实现上述目的,本发明采用了一种技术方案:一种基于UWB的消防安全帽,包括
帽体,连接于所述帽体边缘的帽檐,连接于所述帽檐下方的防护罩,设于所述帽体上的照明
灯,连接于所述帽体上的下颏带,设于所述帽檐上的风扇,设于所述帽体内的控制面板;

所述控制面板包括:主控制器、UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、
烟雾检测器、报警模块、电源模块,所述UWB定位模块、通信模块、姿态传感器、温度传感器、
烟雾检测器、报警模块、电源模块均与主控制器电性连接,并均受所述主控制器控制;

所述主控制器接收由UWB定位模块确定的位置数据、由姿态传感器获取的姿态数
据、由温度传感器获取的温度数据、由烟雾检测器获取的烟雾数据,并通过所述通信模块将
上述数据传输至服务器,通过与所述服务器电性连接的监控端进行实时监控。

进一步地,所述照明灯还包括照明开关,通过所述照明开关控制照明灯的开启/关
闭。

进一步地,所述风扇包括扇叶、电机、风扇开关,通过所述电机驱动扇叶旋转,通过
所述风扇开关控制风扇的开启/关闭。

进一步地,所述帽檐上还设有通孔,所述扇叶贯穿在通孔中。

进一步地,所述UWB定位模块包括:UWB标签和若干个UWB基站,所述UWB标签向若干
个UWB基站发送定位信号,确定所述安全帽的位置数据,所述UWB基站设置在安全帽佩戴人
员的工作区域。

进一步地,所述报警模块包括:振动马达和蜂鸣器,通过所述振动马达的振动和蜂
鸣器的蜂鸣声,作为危险的预警信息。

进一步地,所述服务器包括:微处理器、存储模块、传输模块,所述存储模块、传输
模块均与微处理器电性连接,并均受所述微处理器控制;所述主控制器通过通信模块向微
处理器传输姿态数据、温度数据、烟雾数据、位置数据,所述微处理器将接收的上述数据存
储于存储模块中,或通过所述传输模块传输至监控端。

进一步地,所述微处理器是STM32单片机。

进一步地,所述UWB定位模块为DWM1000模块。

进一步地,所述监控端为PC端。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是:(1)监控人员可以实时监控
安全帽的佩戴人员的情况,以便及时处理异常,保障佩戴人员的安全;(2)采用UWB定位能够
增加定位的精准度,同时也降低了功耗;(3)为佩戴人员提供危险预警,便于及时自救。

附图说明

图1是本发明的基于UWB的消防安全帽的结构示意图;

图2是本发明的基于UWB的消防安全帽的组成示意图。

图中:1-帽体,2-帽檐,21-通孔,3-防护罩,4-照明灯,41-照明开关,5-下颏带,6-
风扇,61-扇叶,62-电机,63-风扇开关,7-控制面板,71-主控制器,72-UWB定位模块,73-通
信模块,74-姿态传感器,75-温度传感器,76-烟雾检测器,77-报警模块,771-振动马达,
772-蜂鸣器,78-电源模块,8-UWB标签,9-UWB基站,10-服务器,11-微处理器,12-存储模块,
13-传输模块,14-监控端。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方
式作进一步地描述。

如图1-2所示,本发明的实施例公开了一种基于UWB的消防安全帽,包括帽体1,连
接于所述帽体1边缘的帽檐2,连接于所述帽檐2下方的防护罩3,设于所述帽体1上的照明灯
4,连接于所述帽体1上的下颏带5,设于所述帽檐2上的风扇6,设于所述帽体1内的控制面板
7。

佩戴人员在戴上所述安全帽时,通过系好所述下颏带5来稳定佩戴安全帽,所述下
颏带5为弹性的,或其长度是可调节的。所述防护罩3可以挡在佩戴人员的面部,起到防护作
用,例如,抵挡火苗、烟雾、飘散的杂物等。所述照明灯4起到照明的作用,方便佩戴人员视察
周围的情况等,所述照明灯4还包括照明开关41,通过所述照明开关41控制照明灯4的开启/
关闭。所述风扇6包括扇叶61、电机62、风扇开关63,通过所述电机62驱动扇叶61旋转,通过
所述风扇开关63控制风扇6的开启/关闭,其中,所述帽檐2上还设有通孔21,所述扇叶61贯
穿在通孔21中。

所述控制面板7可以包括:主控制器71、UWB定位模块72、通信模块73、姿态传感器
74、温度传感器75、烟雾检测器76、报警模块77、电源模块78,所述UWB定位模块72、通信模块
73、姿态传感器74、温度传感器75、烟雾检测器76、报警模块77、电源模块78均可以与主控制
器71电性连接,并均受所述主控制器71控制。所述照明灯4和风扇6均可以与主控制器71电
性连接,并均受所述主控制器71控制。

所述UWB定位模块72可以包括UWB标签8和UWB基站9,所述UWB标签8用于确定安全
帽的位置信息,所述UWB标签8向若干个UWB基站9发送定位信号,当若干个UWB基站9接收到
定位信号后,通过对接收信号的时间差进行分析处理,得出所述UWB标签8的位置信息,也即
确定所述安全帽的位置数据。若干个UWB基站14可以设置在所述安全帽的佩戴人员工作区
域,例如,消防员进入的火场区域。优选的,所述UWB定位模块72可以是DWM1000模块。

所述姿态传感器74用以获取佩戴人员的姿态信息,例如,佩戴人员的加速度和角
速度等信息,并将其传输给所述主控制器71,所述主控制器71对获取的姿态信息进行处理
得到姿态数据,例如,佩戴人员的偏向、俯仰、翻转等姿态数据。所述温度传感器75用以获取
现场的温度数据,并将其传输给所述主控制器71。所述烟雾检测器76用以获取现场的烟雾
数据(例如,烟雾浓度等),并将其传输给所述主控制器71。当所述主控制器71获取的数据达
到预设值时,通过所述报警模块77产生预警信息,以提醒佩戴人员危险。例如,当所述温度
传感器75获取的温度值达到预设温度值时,或当所述烟雾检测器76获取的烟雾值达到预设
烟雾浓度时,所述主控制器71将通过报警模块77产生预警信息。所述报警模块77包括:振动
马达771和蜂鸣器772,通过所述振动马达771的振动和蜂鸣器772的蜂鸣声,作为危险的预
警信息。

所述电源模块78为所述安全帽供电,包括为照明灯4、风扇6、控制面板7(包括所述
主控制器71、UWB标签72、通信模块73、姿态传感器74、温度传感器75、烟雾检测器76、报警模
块77等)等供电。

所述安全帽可以通过通信模块73与外界进行联系,例如,所述主控制器71通过通
信模块73向服务器10传输数据,所述服务器10用以接收安全帽传输的数据,并进行存储或
传输至其他端。所述服务器10可以包括:微处理器11、存储模块12、传输模块13,所述存储模
块12、传输模块13均与微处理器11电性连接,并均受所述微处理器11控制。所述主控制器71
可通过通信模块73向服务器10传输姿态数据、温度数据、烟雾数据、位置数据、报警信号等
数据,所述微处理器11可以将上述接收的数据存储于存储模块12中,或通过所述传输模块
13传输至监控端14。优选的,所述微处理器11可以是STM32单片机。所述传输模块13包括但
不限于:NB-IoT模块、WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块等。

所述监控端14包括但不限于PC端,监控人员可通过所述监控端14对安全帽进行监
控,以实时了解所述安全帽的佩戴人员的情况,方便及时处理。例如,可以通过所述安全帽
传输的姿态数据、温度数据、烟雾数据等判断异常情况,包括:通过姿态数据判断佩戴人员
是否跌倒、通过温度数据判断现场的温度是否超过预设温度值、通过烟雾数据判断现场的
烟雾浓度是否超过预设烟雾浓度等,方便及时处理异常情况,包括派遣其他人员进行营救
等。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是:(1)监控人员可以实时监控
安全帽的佩戴人员的情况,以便及时处理异常,保障佩戴人员的安全;(2)采用UWB定位能够
增加定位的精准度,同时也降低了功耗;(3)为佩戴人员提供危险预警,便于及时自救。

值得说明的是:在本发明的描述中,“若干个”的含义是一个或一个以上,除非另有
明确具体的限定。在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、
“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,
可以是机械连接,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

在本文中,所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部
件相互之间的位置来定义的,只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解,所述方位词
的...

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图1
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