CN202870864U - 密闭环境用定位导向及安防设施识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了密闭环境用定位导向及安防设施识别装置，由无源RFID标签、与无源RFID标签对应的RFID读取模块、中央控制器、随动无线收发模块、惯性导航模块和计算机系统)、主无线收发模块对应连接组成。本实用新型结构合理，提高救援人员在密闭空间的救援效率，也有助于在密闭空间内被救援人员的自我救助，最大限度地降低生命和财产损失。

Description

密闭环境用定位导向及安防设施识别装置

技术领域

本实用新型涉及安防技术领域或密闭空间内的感应识别导向技术领域，特别是密闭环境用定位导向及安防设施识别装置。

背景技术

目前，在现有的安防技术领域，如现场火灾救援时，消防员在进入发生火灾的建筑，需要即时使用建筑各个通道内的消防设备是完全扑灭建筑内火灾的一个重要必备消防程序，尤其是在多层或高层或超高层建筑发生火灾后，由于消防员缺乏必要的消防设备识别装置和室内导向装置(注：GPS等卫星定位装置更适用于露天定位，不适用于阻隔电磁波传播的密闭空间内定位)，楼道或通道内因火燃烧导致而充斥的弥漫烟雾会导致能见度过低，致使消防员(楼道或通道内视野范围过于狭窄，危险可能性较高)在建筑内无法看清或看不见楼道或通道内的消防设备的具体布放位置及房门位置，甚至以至于无法判断自己所在的确切位置和方向，不仅耗费了宝贵的救援时间，而且错失最佳实施救援生命和最大限度避免财产烧毁的机会，这无疑对现场整体灭火工作造成影响，最终造成财产或生命的损失，妨碍现场灭火救援行动顺利、有序和高效的实施和进行。

同样，在消防灭火救援、国防工程、人防工程、井下、市政设施、地下管网、海洋大型舰船和海洋(海下)钻井平台等密闭空间内，GPS等卫星定位装置无法发挥其定位导向作用，尤其是在上述密闭空间内发生安全危险如火灾、危险气体泄露、断电、氧气供应停止、危险动物散离、生物实验体传播瘟疫、疾病或病菌、恐怖分子劫持人质或操控危险武器设备等，救援人员(包括消防人员、反恐部队、特种武警等)由于缺乏必要的定位导向装置，因此无法有效精准地开展对困于上述密闭空间内的人员(或其它生命体)或财产进行救援行动，同时位于密闭空间内的被施救人员也无法有效进行自我救助。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种密闭环境用定位导向及安防设施识别装置，其结构合理，提高救援人员在密闭空间的救援效率，也有助于在密闭空间内被救援人员的自我救助，最大限度地降低生命和财产损失。

本实用新型的目的是这样实现的：一种密闭环境用定位导向及安防设施识别装置，由无源RFID标签、与无源RFID标签对应的RFID读取模块、中央控制器、随动无线收发模块、惯性导航模块和计算机系统、主无线收发模块组成；

RFID读取模块、随动无线收发模块其各自信号接口分别对应连接中央控制器的信号接口，主无线收发模块的信号接口连接计算机系统的信号接口；计算机系统通过主无线收发模块收发无线电信号，RFID读取模块通过其收发天线将从无源RFID标签感应反馈的标识信息传入中央控制器，且中央控制器依次通过RFID读写器模块无线重复改录无源RFID标签中芯片存储的标识信息，中央控制器将从无源RFID标签感应反馈的标识信息由随动无线收发模块转换成无线电载波信号发送至主无线收发模块，计算机系统通过主无线收发模块接收各个无源RFID标签反馈的标识信息并将其标识信息转换成无线电音频信号，使中央控制器经随动无线收发模块将该无线电音频信号接收、转换成音频电流输出至其音频输出端口，或者中央控制器直接将相应无源RFID标签的标识信息转换成音频电流，输出至与中央控制器音频输出端口；惯性导航模块其信号输出端连接中央控制器的信号输入端，中央控制器将惯性导航模块发出的导航信息由随动无线收发模块转换成无线电载波信号发送至主无线收发模块；随动无线收发模块、中央控制器、RFID读取模块及与中央控制器音频输出端口连接的耳机构成定位识别装置；计算机系统无线与每套定位识别装置进行现场语音通信，将现场语音通信的信号通过主无线收发模块转换成无线电语音信号发送至每套定位识别装置，每套定位识别装置中的中央控制器通过随动无线收发模块将该无线电语音信号接收、转换成音频电流输出至中央控制器的音频输出端口。 

本实用新型包括与无源RFID标签对应的RFID读卡器模块、惯性导航模块以及计算机(系统)。惯性导航模块中的三轴陀螺仪与加速传感器配合有效读到的标签信息位置，辅助计算运动轨迹和方位，加速度计用于测量加速度，陀螺仪用于测量设备的转弯或坡度变化大小，通过这种方法弥补了RFID阅读盲区人员的定位。上述随动无线通讯收发模块、主控制器、RFID读卡器模块、惯性导航模块及与主控制器音频输出端口连接的耳机构成定位识别装置；

RFID读卡器模块(RFID: Radio Frequency Identification的简写，即射频识别)为射频读写模块，主要功能是在主控制器的控制下读取周围的无源RFID标签，并将这些标签的ID号回传给主控制器，由控制器进行后续处理；主控制器完成整个实用新型定位识别装置的控制、协调和查询、人机界面等功能，是整个实用新型终端的核心模块，本实用新型主控制器的主要功能有：A、向RFID读卡器发送控制指令，接收其的数据；B、通过随动无线通讯收发模块无发送无线控制指令和数据，并接收数据和指令；C、允许操控者录入无源RFID标签的ID和位置信息，并将其关联（一一对应起来），建立标签(位置)信息表；D、接收读卡器模块发送来的无源RFID标签的ID信息，将这些信息通过无线收发模块发送给计算机，计算机查找相应无源RFID标签的标签位置表，将位置信息转换成语音通过耳机输出。主无线通讯收发模块和随动无线通讯收发模块的功能为主要建立一个双向透明的数据通信传输通道。计算机的功能为根据本实用新型定位识别装置发送回来的位置信息进行标图，并对本实用新型的定位识别装置进行配置和管理。

惯性导航模块中的陀螺仪和加速度传感器，具备惯性导航能力。陀螺仪是基于角动量守恒原理，用于测量角度或维持方向的设备。三轴陀螺仪最大的作用就是“测量角速度，以判别物体的运动状态，所以也称为运动传感器。加速度计是惯性导航和惯性制导系统的基本测量元件之一，加速度计本质上是一个振荡系统，安装于运动载体的内部，可以用来测量载体的运动加速度。要准确地描述线性（直线运动）和旋转运动（有转弯变化的运动），需要同时用到陀螺仪和加速度计。将加速度计与陀螺仪相结合，就能得到既纯净又反应敏捷的输出。加速度计是惯性导航和惯性制导系统的基本测量元件之一，加速度计本质上是一个振荡系统，安装于运动载体的内部，可以用来测量载体的运动加速度，利用已知的初始速度，对加速度积分，就可知道载体的速度和位置等信息，通过这种方法弥补了RFID阅读盲区人员的定位。本实用新型结构合理，提高救援人员在密闭空间的救援效率，也有助于在密闭空间内被救援人员的自我救助，最大限度地降低生命和财产损失。

附图说明

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明;

附图为本实用新型的结构连接示意图。

具体实施方式

一种密闭环境用定位导向及安防设施识别装置，如附图所示，由无源RFID标签1、与无源RFID标签1对应的RFID读取模块2、中央控制器3、随动无线收发模块4、惯性导航模块5和计算机系统6、主无线收发模块7组成；

RFID读取模块2、随动无线收发模块4其各自信号接口分别对应连接中央控制器3的信号接口，主无线收发模块7的信号接口连接计算机系统6的信号接口；计算机系统6通过主无线收发模块7收发无线电信号，RFID读取模块2通过其收发天线将从无源RFID标签1感应反馈的标识信息传入中央控制器3，且中央控制器3依次通过RFID读写器模块2无线重复改录无源RFID标签1中芯片存储的标识信息，中央控制器3将从无源RFID标签1感应反馈的标识信息由随动无线收发模块4转换成无线电载波信号发送至主无线收发模块7，计算机系统6通过主无线收发模块7接收各个无源RFID标签1反馈的标识信息并将其标识信息转换成无线电音频信号，使中央控制器3经随动无线收发模块4将该无线电音频信号接收、转换成音频电流输出至其音频输出端口，或者中央控制器3直接将相应无源RFID标签1的标识信息转换成音频电流，输出至与中央控制器3音频输出端口；惯性导航模块5其信号输出端连接中央控制器3的信号输入端，中央控制器3将惯性导航模块5发出的导航信息由随动无线收发模块4转换成无线电载波信号发送至主无线收发模块7；随动无线收发模块4、中央控制器3、RFID读取模块2及与中央控制器3音频输出端口连接的耳机4构成定位识别装置；计算机系统6无线与每套定位识别装置进行现场语音通信，将现场语音通信的信号通过主无线收发模块7转换成无线电语音信号发送至每套定位识别装置，每套定位识别装置中的中央控制器3通过随动无线收发模块4将该无线电语音信号接收、转换成音频电流输出至中央控制器3的音频输出端口。

使用说明

事先需在密闭空间内的固定物体和安防设施、设备上布放一定被固定位置的合理数量的无源RFID标签和对该密闭空间进行3D数字建模录入计算机或服务器，一旦发生紧急情况，操控者(包括消防人员、反恐部队及特种武警的每一个体或被施救人员个体)携带本实用新型定位识别装置进入现场密闭空间展开现场救援行动，每一个体在在密闭空间内的相应位置通过给个体携带的本实用新型定位识别装置与该个体位置相近的无源RFID标签识别相感应，无源RFID标签将其存储的标识信息和位置源信息通过定位识别装置传回计算机进行识别，调取单个救援人员所处位置的无源RFID标签的空间位置信息和标识信息，再将无源RFID标签的空间位置信息和标识信息无线反馈回本实用新型定位识别装置，并通过定位识别装置的耳机转化为声波信息输出，由个体根据耳机输出的声音信号以提示救援人员做出相应的方向判断或对就近安防设备的使用，或听从现场指挥官人员语音指示进行位置调整或安防设备的定位、使用，与此同时，计算机的显示器(Monitor)可全盘显示、跟踪全体救援人员的综合整体动态地理位置，以供现场救援指挥部通过语音通信对救援人员整体布控，并辅助现场救援指挥部和救援人员以最高效率使用密闭空间内的安防设备、设施。

本实用新型可应用于消防灭火救援、国防工程、人防工程、井下、市政设施及地下管网、海洋大型舰船和海洋(海下)钻井平台等密闭空间内，因此，本实用新型同时具备在上述密闭空间内进行定位导向和识别安防设备、设施的功能，提高救援人员在密闭空间的救援效率，也有助于在密闭空间内被救援人员的自我救助，最大限度地降低生命和财产损失。

与本实用新型相配合使用的无源RFID标签可标记固定在密闭空间内的物体(安防设施-设备、装置)举例如下：立柱、幕墙、隔墙、走廊、房间、货柜、电梯间、门、窗户、民用升降梯、消防升降梯、(商场用)滚梯、防火卷帘门、安全出口、消防栓、灭火器、强电井、弱电井、高层楼底泵房、烟雾传感器、喷淋器、安全出口指示灯、报警按钮、(街面)消防水鹤、机械排烟设施、高位水箱室、消防控制室、温度传感器、压力传感器、危险警示牌、锅炉、存储危险化学物质的容器或罐体、防毒面罩、呼吸器、防化服、核设施、军用设施、武器、烟花爆竹、爆炸物、试验用盛放各种病菌、细菌样本或生化试剂的器皿、变压器、楼层显示器、疏散用楼梯、远程启动泵、走廊拐角、应急照明灯、监视摄像头、防化服、国家人防或国防内的各种重要安防设施和其它密闭空间内的安防设施。

具体实施方法以消防领域(救援人员-消防战斗员)为例：

1、采用RFID射频识别技术实现消防战斗员密闭空间灭火现场定位

应用无线射频识别(RFID)技术，通过预先在建筑物内部均匀分布大量物联用(无源)RFID(电子)标签添加若干坐标位置信息，当消防战斗员携带单兵定位导向识别仪在建筑物内走动时，单兵定位导向识别仪自动读取附近标签的坐标位置信息，并通过无线方式发送到建筑物外部的消防指挥车的接收端(计算机系统)上，同时通过语音播报提示消防战斗员附近的建筑物结构和消防设施情况。

RFID定位技术是集计算机软硬件、信息采集处理、无线数据传输、网络数据通讯、自动控制等技术多学科综合应用为一体的自动识别信息技术产品，该系统是预先在消防重点单位建筑物内走廊、楼梯、消防设施布放物联用RFID(电子)标签，并将物联用RFID(电子)标签绘制到建筑物楼层平面图电子地图中，在一线消防指挥车上装设有计算机系统、无线数据接收终端，通过给消防战斗员配备的单兵定位导向识别仪对建筑物内的物联用RFID(电子)标签进行非接触式信息采集处理，将当前物联用RFID(电子)标签的标识编码发送到一线消防指挥车内计算机显示的电子地图上，消防指挥人员可实时掌握消防战斗员的灭火位置，并可及时作出扑救方案，予以调整。

2、建立消防信息数据库，提升消防监督检查及管理水平，夯实防火基础工作，落实消防安全制度，搭建消防安全管理长效机制平台；

《消防现场救援辅助决策系统》为消防安全重点单位建立消防安全信息库、绘制二、三维信息图，对消防设施、建筑物内安全疏导通道布放电子定位标签（为消防阅读定位识别仪提供可用性提示），根据《消防监督检查》中的各项规范和职责，为消防重点单位的消防信息提供查询、审核功能，使消防重点单位管理实现电子信息化，此系统以便利、快捷、时效的信息服务方式，方便了消防工作日常检查，提高了消防监督检查的质量，加强了重点单位自身的消防安全管理能力；

       尤其在安全生产管理中，《消防现场救援辅助决策系统》收集消防安全重点单位内部基本信息并进行有效梳理，确定周边市政设施、救援物资及各类相关资源、人力等信息，为安全生产管理部门提供具体、详实、可靠的数据，同时为现场救援指挥提供了决策支持。

3、全新的地理信息最优路径分析，引导消防车辆迅速到达火险现场，赢取抢险救援的宝贵时间，及时控制火险蔓延；

《消防现场救援辅助决策系统》具备全新的地理信息最优路径分析功能，能够引导出警消防战斗员快速到达火场，为消防灭火争取宝贵时间；系统能够清楚显示火场周围500米至1000米范围内重要市政设施、水源地等分布信息，火场周围的重点保护单位在电子地图上自动提醒告警，引导出警消防战斗员到达水源地补充消防用水；系统可及时按要求指挥、部署相关支援车辆及救援车辆参与抢险灭火，以上功能对消防出警工作的及时、准确及重点单位周边消防水源的充分利用，对救援现场生命财产安全提供了强有力的安全技术保障。

4、建筑物内二、三维一体化立体显示，直观详实地显示重点单位内部实际情况，明确重点单位消防设施、报警系统分布情况，极大提高了指挥救援的信息化水平；

《消防现场救援辅助决策系统》在火灾救援现场，可通过二、三维显示火场建筑楼体的三维虚拟几何结构体，显示火场附近的可用水源地理位置以及方位信息，显示火场内消防控制室的位置信息，显示消防栓的分布情况，显示消防通道的方位以及楼内消防喷头的分布状况，以上二、三维显示在实际消防工作中，为消防工作准备、决策、指挥提供充分详实、有效的信息数据，在火灾现场方便快捷引导消防战斗员第一时间到达火灾现场并启动消防设备，消防战斗员可及时、准确投入抢险灭火战斗。

5、消防战斗员现场二、三维救援空间定位显示，在抢险引导灭火的进攻撤退与营救生命保护财产过程中，同时保障了消防战斗员自身生命安全，更是各级领导“爱兵如爱子”的精神得以充分体现；《消防现场救援辅助决策系统》可对消防战斗员在二、三维现场救援空间定位。消防战斗员携带本系统提供的单兵定位导向识别仪，可以实现单兵楼内精确定位，在二、三维现场图上直接显示；可以实现以语音方式提示，建立单位消防设施安全出口及行进位置等信息提示；消防指挥员在指挥过程中依据本系统提示消防战斗员进行引导进攻、撤退、营救等指挥工作的整体情况可一目了然，消防战斗员战斗到哪里、机动到哪里将清晰可见，使消防战斗员的生命安全保障得到强化，为指挥决策提供直接科学依据；在人员聚集的公共场所、商铺等防火隐患重点单位，将可能的人员伤亡和财产损失控制在最小范围。

6、系统将自动保存火灾现场各灭火救援战斗小组行动轨迹及建筑物内格局分布状况相关参数到系统数据库，这些具体行动为日后防火灭火救援提供可参考依据。在《消防现场救援辅助决策系统》中以不同的颜色线条标示出各战斗小组的行动轨迹，并自动将这些信息保存到系统数据库，各战斗小组在行动过程中所遇到的建筑物内消防设备、设施及建筑物格局状况等相关信息参数也将自动保存到系统数据库，这些具体行动信息可为事后的火灾战评总结工作提供数据内容详实的记录情报。

Claims (1)

1.一种密闭环境用定位导向及安防设施识别装置，其特征是：由无源RFID标签(1)、与无源RFID标签(1)对应的RFID读取模块(2)、中央控制器(3)、随动无线收发模块(4)、惯性导航模块(5)和计算机系统(6)、主无线收发模块(7)组成；

        RFID读取模块(2)、随动无线收发模块(4)其各自信号接口分别对应连接中央控制器(3)的信号接口，主无线收发模块(7)的信号接口连接计算机系统(6)的信号接口；计算机系统(6)通过主无线收发模块(7)收发无线电信号，RFID读取模块(2)通过其收发天线将从无源RFID标签(1)感应反馈的标识信息传入中央控制器(3)，且中央控制器(3)依次通过RFID读写器模块(2)无线重复改录无源RFID标签(1)中芯片存储的标识信息，中央控制器(3)将从无源RFID标签(1)感应反馈的标识信息由随动无线收发模块(4)转换成无线电载波信号发送至主无线收发模块(7)，计算机系统(6)通过主无线收发模块(7)接收各个无源RFID标签(1)反馈的标识信息并将其标识信息转换成无线电音频信号，使中央控制器(3)经随动无线收发模块(4)将该无线电音频信号接收、转换成音频电流输出至其音频输出端口，或者中央控制器(3)直接将相应无源RFID标签(1)的标识信息转换成音频电流，输出至与中央控制器(3)音频输出端口；惯性导航模块(5)其信号输出端连接中央控制器(3)的信号输入端，中央控制器(3)将惯性导航模块(5)发出的导航信息由随动无线收发模块(4)转换成无线电载波信号发送至主无线收发模块(7)；随动无线收发模块(4)、中央控制器(3)、RFID读取模块(2)及与中央控制器(3)音频输出端口连接的耳机(4)构成定位识别装置；计算机系统(6)无线与每套定位识别装置进行现场语音通信，将现场语音通信的信号通过主无线收发模块(7)转换成无线电语音信号发送至每套定位识别装置，每套定位识别装置中的中央控制器(3)通过随动无线收发模块(4)将该无线电语音信号接收、转换成音频电流输出至中央控制器(3)的音频输出端口。

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