專利名稱：消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消防應(yīng)急領(lǐng)域，提出了基于數(shù)據(jù)建模的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)及其使用方法。
背景技術(shù)：
長久以來，火災(zāi)對人的生命和財產(chǎn)造成嚴重的威脅。在火災(zāi)的應(yīng)急處理中，能夠越快的控制火情，就能夠越大程度的減少生命和財產(chǎn)的損失。但目前消防部隊在消防應(yīng)急處理中，還存在著不少問題，很難滿足現(xiàn)代火災(zāi)災(zāi)害處理的救助需求。一方面，現(xiàn)階段的消防驗收的方式為，待驗收單位提交消防驗收申報表、工程竣工驗收報告等材料，消防員現(xiàn)場抽樣檢查并進行功能測試，填寫建設(shè)工程消防驗收基本情況記錄表、建筑類別、總平面布局和平面布置驗收檢查記錄表、防火防煙分隔、防爆驗收檢查記錄表等資料。資料審查、現(xiàn)場抽樣檢查及功能測試、綜合評定等所有資料均立冊集中存放，其中建筑圖紙以電子檔案的形式保存。這些資料并沒有通過手段有效的組織起來，在該建筑發(fā)生火災(zāi)時沒有被很好地利用來幫助消防員進行迅速的滅火救災(zāi)。另一方面，在火災(zāi)發(fā)生后消防員進入火災(zāi)現(xiàn)場后，僅利用圖紙及和現(xiàn)場消防指揮系統(tǒng)的簡單通信并不能有效實時的清楚自己的位置，亦不能實時了解自己位置所在的周邊的消防設(shè)施情況。同時由于現(xiàn)場消防指揮部不能及時獲知消防員當前的位置和所處的環(huán)境信息，不能有效的對現(xiàn)場救援的消防隊員進行指揮。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明通過對消防驗收時獲得信息的數(shù)據(jù)建模，利用無線傳輸、 語音導(dǎo)航、GPS、RFID等技術(shù)，可以有效利用消防驗收時獲得的信息，使得火災(zāi)現(xiàn)場消防員能夠?qū)崟r獲得自己周邊環(huán)境的消防設(shè)施位置、數(shù)量、使用方法，疏散門的位置等信息，同時現(xiàn)場的消防指揮系統(tǒng)也能夠?qū)崟r監(jiān)控消防員當前的位置及周邊環(huán)境，對消防員的救援工作給予更有針對性的指揮。本發(fā)明的目的是提出了一種基于數(shù)據(jù)建模的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)及其使用方法。有效地利用消防驗收時的信息，增加消防應(yīng)急救援中的有效性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種基于數(shù)據(jù)建模的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)及其使用方法在消防驗收及消防應(yīng)急的應(yīng)用中，包括以下四個方面
1)對消防驗收中的與消防救援工作有相關(guān)性信息進行數(shù)據(jù)建模；
2)利用RFID、GPS、wifi無線通信等技術(shù)實時確定消防員當前的位置，包括經(jīng)度、維度、 高度(樓層)；
3)將當前位置與消防信息建模后的標準消防驗收信息數(shù)據(jù)表進行比對，得到消防員在建筑中的相對位置，及當前位置設(shè)定范圍內(nèi)的消防設(shè)施信息，并向消防員進行平面顯示和
語音播報。4)消防指揮部也可同時實時獲得消防員當前的位置及周邊消防設(shè)施信息，對消防員給予更有針對性的指導(dǎo)。其中，在所述1)中，將消防驗收中獲得的信息進行數(shù)據(jù)建模。根據(jù)GA836—2009 消防驗收標準，消防驗收需要填寫建設(shè)工程消防驗收基本情況記錄表、建筑類別、總平面布局和平面布置驗收檢查記錄表、建筑內(nèi)部裝修防火驗收檢查記錄表、防火防煙分隔、防爆驗收檢查記錄表、安全疏散和消防電梯驗收檢查記錄表、消防水源和消防電源驗收檢查記錄表、水滅火系統(tǒng)驗收檢查記錄表、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)驗收檢查記錄表、防煙排煙系統(tǒng)驗收檢查記錄表、建筑滅火器驗收檢查記錄表、泡沫滅火系統(tǒng)驗收檢查記錄表、氣體滅火系統(tǒng)驗收檢查記錄表共12張表格。本部分將建筑消防驗收時得到的信息進行篩選，選擇與消防應(yīng)急救援中相關(guān)的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)建模，利用存儲在一張SQL數(shù)據(jù)表中。其中，在所述2)中，在本文中主要以GPS和RFID技術(shù)結(jié)合為例來實時確定消防員位置。其中，在所述3)中，將2)中獲得的消防員的位置和1)的基準的消防驗收信息數(shù)據(jù)表進行比對，獲得消防員當前位置一定范圍內(nèi)的消防設(shè)施信息，并向消防員進行平面顯示和語音播報。其中，在所述4)中，消防員實時的將當前位置利用無線通信網(wǎng)絡(luò)傳給消防指揮系統(tǒng)端，消防指揮系統(tǒng)端的指揮員根據(jù)消防員所處位置的周圍環(huán)境對消防員進行指揮。與現(xiàn)有消防應(yīng)急的處理方法相比，本發(fā)明的有益效果是一是將消防驗收中的有效信息進行數(shù)據(jù)建模，充分利用了消防驗收的數(shù)據(jù)。二是本發(fā)明能夠?qū)崟r獲得消防員的當前位置及周邊消防設(shè)施信息并通過平面顯示和語音播放的方式傳遞給消防員，使得消防員能夠?qū)崟r熟悉周圍環(huán)境。三是消防指揮系統(tǒng)通過實時獲得消防員的當前位置及周邊消防設(shè)施信息，能夠?qū)ο绬T進行更有針對性的指揮。


圖1為基于數(shù)據(jù)建模的消防員火災(zāi)現(xiàn)場救援架構(gòu)圖； 圖2為基于GPS、RFID技術(shù)的消防員實時位置感知流程圖； 圖3為消防員周圍消防設(shè)施的實時感知流程圖4為平面顯示系統(tǒng)作用流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的特征及優(yōu)點得到更清楚的了解，以下結(jié)合附圖，作詳細說明如下 如圖1所示，描述了本發(fā)明基于數(shù)據(jù)建模的消防員火災(zāi)現(xiàn)場救援架構(gòu)圖，分為2大部
分，分別為消防指揮系統(tǒng)端和單兵系統(tǒng)端。消防指揮系統(tǒng)端和單兵系統(tǒng)端可以通過wifi、 3G、WiMax無線網(wǎng)絡(luò)進行相互通信。其中一種方式是在消防現(xiàn)場指揮車上組建無線局域網(wǎng)， 可通過WiMax無線路由器(也可選擇無線接入點或者無線網(wǎng)橋)來構(gòu)建，消防單兵裝置和現(xiàn)場消防指揮系統(tǒng)可通過這個臨時構(gòu)建的無線局域網(wǎng)進行連接，必要時也可在無線局域網(wǎng)中通過Internet連接到消防部門數(shù)據(jù)中心。在消防火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急救援前將當前建筑的消防驗收信息表下載到單兵系統(tǒng)端本地，可以大大減少單兵系統(tǒng)端對單兵端和指揮端無線通信系統(tǒng)的依賴，只在單兵系統(tǒng)端在沒有無線局域網(wǎng)的情況下才會啟用外部無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信。
如圖1所示，消防指揮系統(tǒng)端包含4個部分，分別是消防驗收信息數(shù)據(jù)庫、單兵端與指揮端交互系統(tǒng)、現(xiàn)場消防指揮系統(tǒng)和消防部門數(shù)據(jù)中心。消防部門數(shù)據(jù)中心中存儲了城市中或一定責任范圍內(nèi)的所有建筑的消防驗收信息數(shù)據(jù)表。消防驗收信息數(shù)據(jù)表指為城市中每棟建筑建立的數(shù)據(jù)表。城市中的每棟建筑對應(yīng)一張SQL數(shù)據(jù)表。整個城市的多張消防驗收信息數(shù)據(jù)表存儲在一個數(shù)據(jù)庫上。每個消防局存儲相應(yīng)負責區(qū)域內(nèi)的每棟建筑的消防驗收信息數(shù)據(jù)表。消防部門數(shù)據(jù)中心存儲整個城市建筑的消防驗收信息數(shù)據(jù)表，可根據(jù)實際情況進行多級分布式存儲；而每個單兵系統(tǒng)端在接到火災(zāi)報警信息后下載當前建筑的消防驗收信息數(shù)據(jù)表到單兵系統(tǒng)端本地(也可提前預(yù)置相應(yīng)負責區(qū)域內(nèi)建筑的消防驗收信息表，接到火災(zāi)報警信息后調(diào)出當前建筑的消防驗收信息數(shù)據(jù)表)；單兵端與指揮端交互系統(tǒng)指單兵系統(tǒng)端和指揮系統(tǒng)端的數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)， 在火災(zāi)發(fā)生時或建筑消防信息更新時，由此系統(tǒng)負責將建筑(或者本消防局負責區(qū)域內(nèi)的所有建筑，具體視需要而定)的數(shù)據(jù)表下載到單兵系統(tǒng)端；現(xiàn)場消防指揮系統(tǒng)協(xié)助現(xiàn)場指揮員查看各個樓層的消防員位置及其周圍消防設(shè)施信息。然后通過語音系統(tǒng)對消防員進行指揮?，F(xiàn)場的消防指揮系統(tǒng)端的消防驗收信息數(shù)據(jù)庫在去往火災(zāi)現(xiàn)場前需定時與上述消防部門數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)同步，獲得最新的城市建筑的消防驗收信息數(shù)據(jù)；消防部門數(shù)據(jù)中心部署兩臺IBM System x3850 X5服務(wù)器，其中一臺作為主服務(wù)器，另一臺作為備用服務(wù)器，在服務(wù)器中保存有包括城市中或一定負責區(qū)域內(nèi)建筑的海量消防驗收信息數(shù)據(jù)庫平臺，實時向消防部門的相關(guān)人員提供數(shù)據(jù)服務(wù)，兩臺服務(wù)器進行雙機熱備，以保證數(shù)據(jù)服務(wù)的高可用性。消防驗收信息數(shù)據(jù)表每個建筑的消防驗收信息SQL數(shù)據(jù)表格內(nèi)容如下 表1-1消防驗收信息數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)，其特征是包括消防部門數(shù)據(jù)中心存儲有建筑物的消防數(shù)據(jù)表，而消防數(shù)據(jù)表記錄建筑物及消防設(shè)施坐標和詳細描述信息；消防指揮系統(tǒng)端通過無線網(wǎng)絡(luò)連接消防部門數(shù)據(jù)中心，并由無線設(shè)備組建無線局域網(wǎng)，通過無線局域網(wǎng)及/或無線網(wǎng)絡(luò)與單兵系統(tǒng)端通信；單兵系統(tǒng)端具有處理器、存儲器、通信模塊及輸入裝置，并還具有實時位置感知系統(tǒng)、 語音系統(tǒng)、平面顯示系統(tǒng)、實時位置比對系統(tǒng)；單兵系統(tǒng)端能通過前述無線局域網(wǎng)或外部網(wǎng)絡(luò)從消防部門數(shù)據(jù)中心下載目標建筑物消防數(shù)據(jù)表，能經(jīng)處理器轉(zhuǎn)化為各個樓層的消防設(shè)施平面布置圖，實時位置感知系統(tǒng)將感知的單兵系統(tǒng)端的位置經(jīng)實時位置比對系統(tǒng)對比后形成位置坐標，之后此位置坐標提供至處理器以進行定位導(dǎo)航，語音系統(tǒng)和平面顯示系統(tǒng)都能用于導(dǎo)航信息的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)，其特征在于所述消防部門數(shù)據(jù)中心部署兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)備；一臺作為主服務(wù)器，另一臺作為備用服務(wù)器，兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)備之間配置安裝雙機熱備的軟件。
3.如權(quán)利要求1所述的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)，其特征在于所述實時位置感知系統(tǒng)采用GPS和RFID結(jié)合進行三維定位，建筑物每個樓層安裝RFID電子標簽，同時在單兵系統(tǒng)端的設(shè)備上集成RFID讀寫器。
4.如權(quán)利要求1所述的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)，其特征在于所述實時位置感知系統(tǒng)采用GPS和地磁導(dǎo)航結(jié)合進行三維定位，單兵系統(tǒng)端的設(shè)備上集成GPS和慣性地磁導(dǎo)航設(shè)備，其中慣性地磁導(dǎo)航設(shè)備包括了三軸地球磁場傳感器、三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器、精確高度計。
5.如權(quán)利要求1所述的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)，其特征在于所述實時位置感知系統(tǒng)采用無線收發(fā)進行三維定位，在單兵系統(tǒng)端和指揮端分別增加無線收發(fā)模組，無線收發(fā)模組包括無線收發(fā)芯片和功率放大電路，同時需要在火災(zāi)建筑周圍需要放置無線信號收發(fā)裝置。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)的三個節(jié)點單兵系統(tǒng)端、消防指揮系統(tǒng)端、城市消防數(shù)據(jù)中心之間采用無線的方式進行通信， 其中在火災(zāi)現(xiàn)場采用WiMAX架設(shè)無線局域網(wǎng)，單兵系統(tǒng)端和消防指揮系統(tǒng)端在無線局域網(wǎng)內(nèi)進行通信，當前建筑的消防驗收信息表可在進入火場前下載到單兵系統(tǒng)端本地，這樣即使火災(zāi)現(xiàn)場架設(shè)的WIMAX無線局域網(wǎng)有通信故障時，單兵系統(tǒng)端仍能進行現(xiàn)場位置實時感知，必要時消防指揮系統(tǒng)端可以在無線局域網(wǎng)中通過Internet連接到消防部門數(shù)據(jù)中心。
7.—種如權(quán)利要求1-6所述消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)的使用方法，其特征是包含步驟1)建筑竣工消防驗收時或者建筑重新裝修完工時進行消防驗收時，生成消防驗收信息數(shù)據(jù)表并存入數(shù)據(jù)庫；2)單兵系統(tǒng)端設(shè)備定期或去火災(zāi)現(xiàn)場前下載最新的當前火災(zāi)建筑的SQL數(shù)據(jù)表到本地，并根據(jù)數(shù)據(jù)表生成每層樓的平面圖；3)實時位置感知系統(tǒng)中的三維定位模塊獲得消防員當前的經(jīng)度、緯度、高度信息；4)實時比對系統(tǒng)將從實時位置感知系統(tǒng)處得到的經(jīng)度、緯度、高度信息與基準的消防驗收信息數(shù)據(jù)表進行比對，獲得預(yù)置范圍內(nèi)的消防設(shè)施信息，并將實時位置和消防設(shè)施信息提供至處理器以進行定位導(dǎo)航，語音系統(tǒng)和平面顯示系統(tǒng)都能用于導(dǎo)航信息的輸出。
8.如權(quán)利要求1所述的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)，其特征在于消防員當前位置的確認過程包含步驟1)讀取實時位置感知系統(tǒng)感知到的樓層號X，在當前建筑的消防信息數(shù)據(jù)庫表中查詢所有樓層號為X的設(shè)備；2)讀取實時位置感知系統(tǒng)感知到的經(jīng)緯度信息，判斷當前經(jīng)緯度位置點與樓層號為X 的消防設(shè)備經(jīng)緯度位置點之間的“當前距離”，生成一張新的臨時SQL數(shù)據(jù)表；3)篩選“當前距離”小于某閾值的消防設(shè)施，再次生成一張新的臨時SQL數(shù)據(jù)表；4)讀取第3步SQL數(shù)據(jù)表中的每個消防設(shè)施的消防項、當前距離、詳細描述信息，傳遞給平面顯示系統(tǒng)和語音系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1所述的消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)，其特征在于采用GPS和RFID實現(xiàn)的三維定位方式，其中樓層的定位特征包含如下步驟1)消防員單兵端的RFID讀寫器讀取樓層中的RFID電子標簽信息；2)將讀取到的RFID電子標簽數(shù)據(jù)與樓層信息和RFID電子標簽對應(yīng)表進行對比，得到當前樓層；3)向消防員播報當前樓層并將當前樓層傳給實時位置比對系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及消防應(yīng)急領(lǐng)域，提出了一種消防員現(xiàn)場位置實時感知系統(tǒng)及其使用方法。系統(tǒng)利用消防驗收時的信息，為每一棟建筑生成一張記錄建筑及消防設(shè)施坐標和詳細描述的SQL消防驗收信息數(shù)據(jù)表。消防員配備的單兵端通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式從消防指揮系統(tǒng)端的消防驗收信息數(shù)據(jù)庫下載目標建筑的消防驗收信息數(shù)據(jù)表，經(jīng)處理器轉(zhuǎn)化為各樓層的消防設(shè)施平面圖，消防員進入火災(zāi)建筑后，實時位置感知系統(tǒng)通過GPS和RFID結(jié)合方式或其他三維定位方式感知消防員的經(jīng)度、緯度、樓層信息，并將此位置信息經(jīng)實時位置比對系統(tǒng)對比后形成位置坐標和消防設(shè)施信息，之后將此信息提供至處理器以進行定位導(dǎo)航，語音系統(tǒng)和平面顯示系統(tǒng)都能用于導(dǎo)航信息的輸出。
文檔編號H04L29/08GK102175240SQ20111004750
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者蘭雨晴, 劉浩馳, 王鈞, 馬立克 申請人:蘭雨晴