專利名稱：一種嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，屬于服裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人口與建筑密度日益增大，火災(zāi)發(fā)生的概率越來越大，撲救難度也越來越高。對于擔負撲救火災(zāi)與搶救人員的消防員，火災(zāi)現(xiàn)場的突發(fā)情況隨時都有可能威脅其人身安全，因此加強消防戰(zhàn)斗員的個人防護尤為重要。消防防護服是針對火災(zāi)等災(zāi)害對人體傷害而特殊設(shè)計的保護消防人員的特種裝備。傳統(tǒng)的消防防護服屬功能服裝，在面料和結(jié)構(gòu)上改進和提高，實現(xiàn)防火、隔熱和阻燃等基本功能?；馂?zāi)現(xiàn)場的各種信息對成功完成消防任務(wù)尤為關(guān)鍵，而功能消防防護服無法滿足應(yīng)急指揮對現(xiàn)場實時信息的迫切需求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量廣泛分布，具有通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點構(gòu)成的自治網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的“智能”系統(tǒng)，ZigBee是一種采用直接序列擴頻技術(shù)的新興的短距離、低速率、低成本、低功耗的雙向無線通信技術(shù)。比起傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)，該技術(shù)的突出特點是應(yīng)用簡單、耗能低、組網(wǎng)能力強、可靠性高以及成本低。將低功耗的ZigBee技術(shù)應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中來對火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境進行實時監(jiān)測，給不方便能量更換且需要在惡劣環(huán)境下維持長時間工作的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的消防系統(tǒng)帶來了極大的便利，大大提高了系統(tǒng)的整體性能。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能消防服，該消防服具有消防現(xiàn)場環(huán)境感知功能，可以將消防現(xiàn)場和消防戰(zhàn)斗員的信息實時傳輸和匯聚至現(xiàn)場指揮車，滿足消防現(xiàn)場指揮決策的需求。為了解決上述問題，本實用新型提供了一種嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護月艮，包括消防防護服本體，其特征在于，所述的消防防護服本體上嵌有集成環(huán)境感知裝置， 所述的集成環(huán)境感知裝置包括至少一個環(huán)境感知模塊、至少一個信息預(yù)處理模塊、至少一個數(shù)據(jù)處理模塊、接口模塊、基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊以及電源模塊，每個環(huán)境感知模塊連接一個信息預(yù)處理模塊，每個信息預(yù)處理模塊連接一個數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊皆與接口模塊相連，接口模塊連接基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊，電源模塊分別與環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊連接，基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊連接天線。優(yōu)選地，所述的環(huán)境感知模塊包括氣溫傳感器或紅外傳感器，氣溫傳感器或紅外傳感器皆連接溫度補償模塊，溫度補償模塊連接信息預(yù)處理模塊。所述的氣溫傳感器和紅外傳感器分別用來感知消防員周圍的輻射熱和氣溫，所述的溫度補償模塊用來降低傳感器的誤差。優(yōu)選地，所述的信號預(yù)處理模塊包括帶寬處理電路和雜波濾波模塊，帶寬處理電路和雜波濾波模塊的輸入端皆與環(huán)境感知模塊相連，帶寬處理電路和雜波濾波模塊的輸出端皆與數(shù)據(jù)處理模塊相連。信號預(yù)處理模塊采用復合抗干擾技術(shù)實現(xiàn)最大程度的干擾抑制。優(yōu)選地，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括依次相連的放大器、采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器， 放大器連接信息預(yù)處理模塊，A/D轉(zhuǎn)換器連接接口模塊。優(yōu)選地，所述的接口模塊為RS232接口，RS232接口分別與數(shù)據(jù)采集模塊和基于 ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊連接。接口模塊用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理模塊與基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊的連接。優(yōu)選地，所述的基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊包括功率放大模塊和無線收發(fā)模塊，功率放大模塊分別與接口模塊和無線收發(fā)模塊連接，無線收發(fā)模塊連接天線?；赯igBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊用于將實時獲取的現(xiàn)場環(huán)境信息傳送給消防指揮中心。優(yōu)選地，所述的電源模塊包括電池和低電報警電路，電池分別與環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊和低電報警電路連接。電池為可充電式，電源模塊用于所有模塊供電。優(yōu)選地，所述的電源模塊和基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊分別設(shè)于消防防護服本體的兩個肩部。優(yōu)選地，所述的環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊皆為兩個，一個環(huán)境感知模塊包括氣溫傳感器和溫度補償模塊，其與一個信息預(yù)處理模塊和一個數(shù)據(jù)處理模塊集成在第一芯片上，第一芯片設(shè)于消防防護服本體的背部位置；另一個環(huán)境感知模塊包括紅外傳感器和溫度補償模塊，其與另一個信息預(yù)處理模塊和另一個數(shù)據(jù)處理模塊集成在第二芯片上，第二芯片設(shè)于消防防護服本體的胸部位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于在消防服裝中嵌入集成環(huán)境感知技術(shù)， 同時要求不會影響消防服的防護功能，實時感知現(xiàn)場氣溫、輻射熱，隨時跟蹤消防員周圍的環(huán)境，使采集環(huán)境數(shù)據(jù)的方式更靈活更可靠，并使用基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)消防員與消防指揮車之間的實時溝通，相對于傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)，ZigBee是一種低功耗、低復雜度、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，且具有時延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、傳輸安全可靠等優(yōu)點，并采用各種抗干擾技術(shù)，以滿足消防現(xiàn)場指揮決策的需求，當現(xiàn)場環(huán)境較危險時，及時撤退消防員，減少傷亡事故。

圖1為嵌入集成環(huán)境感知裝置組成框圖；圖2為嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服主視圖；圖3為嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服后視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例來具體說明本實用新型。 實施例
4[0020]一種嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，包括消防防護服本體1，所述的消防防護服本體1上嵌有集成環(huán)境感知裝置，如圖1所示，為嵌入集成環(huán)境感知裝置組成框圖，所述的集成環(huán)境感知裝置由兩個環(huán)境感知模塊、兩個信息預(yù)處理模塊、兩個數(shù)據(jù)處理模塊、接口模塊、基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊6、電源模塊5以及天線組成。環(huán)境感知模塊與信號預(yù)處理模塊以有線方式連接，信號預(yù)處理模塊與數(shù)據(jù)處理模塊以有線方式連接，數(shù)據(jù)處理模塊與基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊6之間以接口模塊連接，電源模塊5分別與環(huán)境感知模塊、信號預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊6之間以有線方式連接，基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊6連接天線。一個環(huán)境感知模塊包括氣溫傳感器和溫度補償模塊，另一個環(huán)境感知模塊包括紅外傳感器和溫度補償模塊，氣溫傳感器和紅外傳感器皆連接溫度補償模塊，溫度補償模塊連接信息預(yù)處理模塊。氣溫傳感器和紅外傳感器分別用來感知消防員周圍的氣溫和輻射熱，溫度補償模塊用來降低傳感器誤差。所述的信號預(yù)處理模塊包括帶寬處理電路和雜波濾波模塊，傳感器采集到數(shù)據(jù)后，通過帶寬處理電路可以使采集到的信號頻譜不會產(chǎn)生嚴重畸變，并通過雜波濾波模塊濾除外界雜波以抑制外界環(huán)境對設(shè)備的干擾，帶寬處理電路和雜波濾波模塊的輸入端皆與環(huán)境感知模塊的溫度補償模塊以有線方式相連，帶寬處理電路和雜波濾波模塊的輸出端皆與數(shù)據(jù)處理模塊相連。所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括依次相連的放大器、采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器，放大器分別連接信息預(yù)處理模塊的帶寬處理電路和雜波濾波模塊，A/D轉(zhuǎn)換器連接接口模塊。所述的接口模塊為RS232接口，RS232接口分別與數(shù)據(jù)采集模塊和基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊6連接。所述的基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊6包括功率放大模塊和無線收發(fā)模塊，功率放大模塊分別與接口模塊和無線收發(fā)模塊連接，無線收發(fā)模塊連接天線。其作用是將實時獲取的現(xiàn)場環(huán)境信息傳送給消防指揮中心。所述的電源模塊5包括電池和低電報警電路，電池分別與環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊6和低電報警電路連接。如圖2所示，為嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服主視圖，所述的電源模塊設(shè)于消防防護服本體1的右肩，基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊6設(shè)于消防防護服本體 1的左肩。所述的紅外傳感器、溫度補償模塊、信號預(yù)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊集成在第二芯片3上，第二芯片3設(shè)于消防防護服本體1的胸部位置。如圖3所示，為嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服后視圖，所述的氣溫傳感器、 溫度補償模塊、信號預(yù)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊集成在第一芯片2上，第一芯片2設(shè)于消防防護服本體1的背部位置。當火災(zāi)發(fā)生時，身著嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服的消防員在火災(zāi)現(xiàn)場進行搜救，消防服上的環(huán)境感知模塊將感知到的消防員周圍的氣溫和輻射熱數(shù)據(jù)隨時發(fā)送至消防指揮中心，由指揮中心指揮調(diào)度消防員以提高搜救效率和保證消防員自身安全。本實用新型以無線傳感網(wǎng)和微機電系統(tǒng)為核心技術(shù)，在功能消防防護服中嵌入集成多種創(chuàng)新信息技術(shù)，實時感知消防現(xiàn)場環(huán)境等信息，最大程度上滿足應(yīng)急指揮對現(xiàn)場信息的需求，促進消防防護服由功能服裝向智能服裝的發(fā)展和轉(zhuǎn)化，最終實現(xiàn)智能消防防護
5服的產(chǎn)業(yè)化和實際使用。
權(quán)利要求1.一種嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，包括消防防護服本體(1)，其特征在于， 所述的消防防護服本體(1)上嵌有集成環(huán)境感知裝置，所述的集成環(huán)境感知裝置包括至少一個環(huán)境感知模塊、至少一個信息預(yù)處理模塊、至少一個數(shù)據(jù)處理模塊、接口模塊、基于 ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊(6)以及電源模塊(5)，每個環(huán)境感知模塊連接一個信息預(yù)處理模塊，每個信息預(yù)處理模塊連接一個數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊皆與接口模塊相連，接口模塊連接基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊(6)，電源模塊(5)分別與環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊(6)連接，基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊(6)連接天線。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，其特征在于，所述的環(huán)境感知模塊包括氣溫傳感器或紅外傳感器，氣溫傳感器或紅外傳感器連接溫度補償模塊， 溫度補償模塊連接信息預(yù)處理模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，其特征在于，所述的信號預(yù)處理模塊包括帶寬處理電路和雜波濾波模塊，帶寬處理電路和雜波濾波模塊的輸入端皆與環(huán)境感知模塊相連，帶寬處理電路和雜波濾波模塊的輸出端皆與數(shù)據(jù)處理模塊相連。
4.如權(quán)利要求1所述的嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括依次相連的放大器、采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器，放大器連接信息預(yù)處理模塊，A/D轉(zhuǎn)換器連接接口模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，其特征在于，所述的接口模塊為RS232接口，RS232接口分別與數(shù)據(jù)采集模塊和基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊(6)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，其特征在于，所述的基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊(6)包括功率放大模塊和無線收發(fā)模塊，功率放大模塊分別與接口模塊和無線收發(fā)模塊連接，無線收發(fā)模塊連接天線。
7.如權(quán)利要求1所述的嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，其特征在于，所述的電源模塊(5)包括電池和低電報警電路，電池分別與環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊(6)和低電報警電路連接。
8.如權(quán)利要求1所述的嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，其特征在于，所述的電源模塊(5)和基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊(6)分別設(shè)于消防防護服本體(1)的兩個肩部。
9.如權(quán)利要求2所述的嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，其特征在于，所述的環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊皆為兩個，一個環(huán)境感知模塊包括氣溫傳感器和溫度補償模塊，其與一個信息預(yù)處理模塊和一個數(shù)據(jù)處理模塊集成在第一芯片(2)上， 第一芯片(2)設(shè)于消防防護服本體(1)的背部位置；另一個環(huán)境感知模塊包括紅外傳感器和溫度補償模塊，其與另一個信息預(yù)處理模塊和另一個數(shù)據(jù)處理模塊集成在第二芯片(3) 上，第二芯片(3)設(shè)于消防防護服本體(1)的胸部位置。
專利摘要本實用新型涉及一種嵌入集成環(huán)境感知裝置的消防防護服，包括消防防護服本體，其特征在于，所述的消防防護服本體上設(shè)有集成環(huán)境感知裝置，所述的集成環(huán)境感知裝置包括依次連接的環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、接口模塊以及基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊，電源模塊分別與環(huán)境感知模塊、信息預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊連接，基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊連接天線。本實用新型能夠?qū)崟r感知消防現(xiàn)場環(huán)境等信息并發(fā)送到消防指揮中心，最大程度上滿足應(yīng)急指揮對現(xiàn)場信息的需求，促進消防防護服由功能服裝向智能服裝的發(fā)展和轉(zhuǎn)化，最終實現(xiàn)智能消防防護服的產(chǎn)業(yè)化和實際使用。
文檔編號G08C17/02GK202070041SQ201120124210
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者倪虎生, 李媛媛, 王 華, 許武軍, 陶夢月 申請人:東華大學