聲納導(dǎo)向逃生救援系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種基于超聲波的逃生救援系統(tǒng)，屬于聲納技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前消防員進入火場后，用于尋找出口的主要引導(dǎo)逃生工具是導(dǎo)向繩，由于導(dǎo)向繩自身重量較重，不易攜帶，其導(dǎo)向距離不超過50米，并且由于導(dǎo)向繩具有高溫時可能被燒斷，濃煙可見度低時不易被發(fā)現(xiàn)等缺點，不能可靠保證消防員的安全，因此其應(yīng)用受到極大限制。
[0003]超聲波具有束射和反射特性，基本上可以沿直線傳播，其能量遠遠大于相同振幅的低頻聲波，在空氣介質(zhì)中，超聲波幾乎不受光線、粉塵、煙霧、電磁干擾和有毒氣體的影響。但由于目前市場上常見的空氣中使用的超聲波發(fā)射換能器的發(fā)射聲源級為112dB，-6dB開角為60±15°，主要應(yīng)用于超聲波測距，最大檢測距離為15米，不能滿足火災(zāi)現(xiàn)場引導(dǎo)逃生的使用要求，因此目前尚未發(fā)現(xiàn)將聲納應(yīng)用于火災(zāi)現(xiàn)場的引導(dǎo)逃生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種聲納導(dǎo)向逃生救援系統(tǒng)，受環(huán)境影響小，能夠在火災(zāi)現(xiàn)場可靠的為消防人員提供逃生引導(dǎo)，保證消防員的安全。
[0005]所述的聲納導(dǎo)向逃生救援系統(tǒng)包括:超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊；所述超聲波發(fā)射模塊作為聲源，用于發(fā)射超聲波信號；所述超聲波接收模塊用于接收超聲波發(fā)射模塊所發(fā)出的超聲波信號，并指示聲源的方向。
[0006]所述超聲波發(fā)射模塊包括:發(fā)射模塊控制單元、超聲波發(fā)射換能器、發(fā)射模塊信號處理單元和電源，所述電源為發(fā)射模塊控制單元和發(fā)射模塊信號處理單元供電；所述發(fā)射模塊信號處理單元包括:信號發(fā)生器、功率放大器和匹配變壓器；所述信號發(fā)生器在發(fā)射模塊控制單元的控制下產(chǎn)生設(shè)定頻率的超聲波信號，該超聲波信號通過功率放大器和匹配變壓器放大后，輸入至超聲波換能器，使所述超聲波換能器發(fā)出超聲波信號。
[0007]所述超聲波接收模塊包括:超聲波接收換能器、接收模塊控制單元、程控放大器、電源和兩個以上方向指示燈；所述電源為接收模塊控制單元、程控放大器和方向指示燈供電；所述超聲波接收換能器用于接收超聲波發(fā)射模塊所發(fā)出的超聲波信號，并發(fā)送給程控放大器；所述程控放大器用于對所接收到的超聲波信號進行放大處理；所述接收模塊控制單元對經(jīng)程控放大器放大后的超聲波信號進行采樣，并計算采樣后的超聲波信號的幅值，依據(jù)所計算的超聲波信號的幅值對程控放大器的放大倍數(shù)進行反饋調(diào)節(jié):當接收模塊控制單元所計算的超聲波信號的幅值超過其內(nèi)部設(shè)定的幅值上限時，減小程控放大器的放大倍數(shù)，使反饋調(diào)節(jié)后超聲波信號的幅值低于設(shè)定的幅值上限；否則，不改變程控放大器的放大倍數(shù)。
[0008]所述接收模塊控制單元將反饋調(diào)節(jié)后的超聲波信號的幅值作為控制參數(shù)控制方向指示燈亮的個數(shù)，該控制參數(shù)越大，方向指示燈亮的個數(shù)越多。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述超聲波發(fā)射模塊中包括兩個以上超聲波發(fā)射換能器；所述超聲波發(fā)射模塊中用于安裝超聲波發(fā)射換能器的端面為圓弧面，兩個以上所述超聲波發(fā)射換能器沿該圓弧面的軸向和周向間隔分布形成超聲波發(fā)射換能器陣。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，在所述超聲波發(fā)射模塊中還設(shè)置有一個以上用于發(fā)射激光射線的激光發(fā)射器。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，在所述超聲波接收模塊中還設(shè)置有兩個以上距離指示燈；所述接收模塊控制單元將反饋調(diào)節(jié)后的程控放大器的放大倍數(shù)作為控制參數(shù)控制距離指示燈亮的個數(shù)，該控制參數(shù)越小，距離指示燈亮的個數(shù)越少。
[0012]有益效果:
[0013](I)本發(fā)明將聲納技術(shù)應(yīng)用于消防員火災(zāi)現(xiàn)場的導(dǎo)向逃生，安全可靠，便于攜帶，受環(huán)境影響??；采用該系統(tǒng)消防人員能夠快速準確的找到逃生出口，同時能夠使救援人員能夠快速的找到發(fā)出求救信號的消防人員，從而可靠保障消防人員的安全。
[0014](2)在超聲波發(fā)射模塊中采用直線陣和圓弧陣相結(jié)合的方式布置超聲波發(fā)射換能器，能夠提高發(fā)射聲源級和指向性開角，導(dǎo)向距離遠，使其滿足火場特殊環(huán)境的使用要求。同時該裝置便于攜帶，安裝方便。
[0015](3)將超聲波信號和激光指引相結(jié)合，在遠距離時依靠超聲波信號尋找聲源方向，近距離時依靠激光射線確認聲源位置，保證消防人員能夠快速可靠的找到出口或救援人員能夠快速準確找到發(fā)出求救信號的消防人員。
[0016](4)在該裝置中設(shè)置有距離指示燈和方向指示燈，在導(dǎo)向逃生或搜尋救援時能夠依據(jù)距離指示燈亮的個數(shù)快速準確的找到聲源方向，依據(jù)距離指示燈的個數(shù)預(yù)估離聲源的距離。
【附圖說明】
[0017]圖1為該系統(tǒng)的整體示意圖。
[0018]圖2為超聲波發(fā)射模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為超聲波發(fā)射換能器陣的布局示意圖；
[0020]圖4為超聲波接收模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0022]本實施例提供一種用于在著火的大型商場、寫字樓內(nèi)對消防人員進行引導(dǎo)逃生以及搜尋救援的聲納導(dǎo)向逃生救援系統(tǒng)。
[0023]該系統(tǒng)包括:超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊，其中超聲波發(fā)射模塊作為聲源，用于發(fā)射激光射線以及聲壓級125dB以上的25kHz單頻超聲波信號；超聲波接收模塊用于接收超聲波發(fā)射模塊所發(fā)出的超聲信號，并通過LED指示燈指示聲源所在的方向和距離，如圖1所示。
[0024]所述超聲波發(fā)射模塊包括:發(fā)射模塊控制單元、超聲波發(fā)射換能器陣、激光發(fā)射器陣、發(fā)射模塊信號處理單元和電源，如圖2所示。其中電源為所述發(fā)射模塊控制單元和發(fā)射模塊信號處理單元供電。所述發(fā)射模塊信號處理單元包括:信號發(fā)生器、功率放大器和匹配變壓器，其中信號發(fā)生器與發(fā)射模塊控制單元相連，在發(fā)射模塊控制單元的控制下產(chǎn)生25kHz的單一頻率的超聲波信號，該信號通過功率放大器和匹配變壓器放大后，輸入至超聲波換能器陣，使其輸出大功率的超聲波信號。同時所述發(fā)射模塊控制單元控制激光發(fā)射器陣的開關(guān)。
[0025]所述超聲波發(fā)射換能器陣由三十六個工作頻率為25kHz的超聲波發(fā)射換能器按直線陣和圓弧陣相結(jié)合的方式布置后形成，具體為:所述超聲波發(fā)射模塊的工作面為四分之一圓弧面，將三十六個超聲波發(fā)射換能器等分為三份，沿該圓弧面的軸向等間隔分布，形成三排；每排十二個超聲波發(fā)射換能器沿該圓弧面的周向等間隔分布，如圖3所示。采用該種布置方式能夠使該發(fā)射裝置的發(fā)射聲源級達到125dB以上，接收距離達到70米以上，發(fā)射開角達到120度以上，適用于大型商場等開闊區(qū)域，滿足火災(zāi)現(xiàn)場的使用要求。
[0026]所述激光發(fā)射器陣為設(shè)置在超聲波發(fā)射模塊工作面上的三個激光發(fā)射器，用于發(fā)射激光射線。
[0027]所述超聲波接收模塊包括:超聲波接收換能器、接收模塊控制單元、程控放大器、電源、五個方向指示燈和五個距離指示燈。其中電源輸出的電壓通過電源穩(wěn)壓器后為程控放大器、接收模塊控制單元、方向指示燈和距離指示燈供電。超聲波接收換能器用于接收超聲波發(fā)射模塊所發(fā)出的單頻超聲信號，超聲波接收換能器通過程控放大器與接收模塊控制單元相連，接收模塊控制單元對程控放大器的放大倍數(shù)進行反饋調(diào)節(jié)，并控制方向指示燈和距離指示燈亮的個數(shù)，如圖4所示。