消防事業(yè)在各國都是高危行業(yè),近些年火災事件頻發(fā),對人們的財產(chǎn)和生命安全構(gòu)成了極大威脅。目前,我國消防裝備發(fā)展緩慢,大部分作為防具僅加入照明,警報功能,研究方向還停留在材料選擇和結(jié)構(gòu)設計方面,缺乏對火場環(huán)境信息的動態(tài)監(jiān)測以及數(shù)據(jù)無線傳輸功能;較少數(shù)消防裝備運用WiFi,藍牙,NFC（Near Field Communication）等技術(shù)實現(xiàn)信息傳輸,但搭建WiFi網(wǎng)絡成本高,耗電量大;藍牙傳輸速度慢且傳播距離受限,其續(xù)航性和覆蓋性都不理想;故研究一款具有無線數(shù)據(jù)傳輸功能的消防裝備對消防事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。針對現(xiàn)階段消防頭盔功能單一,存在環(huán)境信息采集與數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)墓δ苋毕?本文提出了一種基于LTE（Long Term Evolution）無線通信技術(shù)的消防頭盔設計方案,實現(xiàn)消防頭盔的智能化。智能頭盔以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心,與華為云平臺、客戶端軟件構(gòu)成一套救援通信系統(tǒng),實現(xiàn)火場環(huán)境數(shù)據(jù)的采集與無線傳輸功能。首先,基于消防裝備的應用環(huán)境提出新的功能需求,對比分析無線通信技術(shù),確定智能頭盔系統(tǒng)的整體設計方案。本設計在傳統(tǒng)消防頭盔的基礎(chǔ)上進行升級改造,搭建硬件環(huán)境,通過LTE無線通信技術(shù)與TC... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SOLOunifit多功能消防頭盔20185“C-THRU”1.2AR[8]

西安科技大學碩士學位論文2展起來。2017年6月14日凌晨，英國倫敦北肯辛頓區(qū)24層的格倫費爾公寓發(fā)生火災，消防局先后調(diào)集45輛消防車和200多名消防員趕往現(xiàn)場進行救援工作，由于室內(nèi)火勢發(fā)展迅猛及視線受濃煙的影響，最終造成80名人員葬身火海。這場慘重的事件引起了英國政府的高度重視。之后英國SOLO公司對已有消防裝備改進升級，推出SOLOunifit多功能消防頭盔及頭盔式熱像儀等一系列多功能集成消防裝備，如圖1.1。該消防裝備在耳墊上裝有喇叭，頭盔上裝置PTT（Push-to-talk）和對講插頭，來實現(xiàn)消防通信，同時在頭盔里內(nèi)置免提按鍵，簡化了消防通信操作流程，可實現(xiàn)“即按即說”。自此，消防裝備的智能化才受到國內(nèi)外廣泛重視。而2018年的張家口爆炸火災事故，讓更多的國內(nèi)群眾把關(guān)注點集中在消防員的人身安全和及時通信方面。圖1.1SOLOunifit多功能消防頭盔2018年5月，美國加州開發(fā)出“C-THRU超級消防頭盔”，如圖1.2。該頭盔以AR技術(shù)[8]為核心，頭盔內(nèi)部的計算機模塊把熱感攝像頭捕捉的畫面?zhèn)鬏斨林笓]中心，由指揮中心將畫面增強后再回傳至消防頭盔。外部事物以幾何結(jié)構(gòu)線框的形式呈現(xiàn)在消防員眼前，消防員能更容易辨識出周圍環(huán)境，可以更為準確地搜索被困人員。圖1.2C-THRU超級消防頭盔近些年國內(nèi)對于消防裝備的智能化研究也取得了不錯的進展，只是更多的傾向于理論研

2系統(tǒng)總體方案設計11表2.1無線通信技術(shù)對比比較性能4GBluetoothIEEE802.11b紅外通信ZigBee頻率1880-1900MHz2.4GHz2.4GHz3.53*10e5Hz2.4GHz數(shù)據(jù)傳輸速率100Mbps2Mbps11Mbps16Mbps250kbps調(diào)制方式OFDMFHSSOFDMPWMQPSK傳輸距離1Km內(nèi)10~100m高于50m1~3m10~100m通信保密性強強弱強強傳輸類型語音數(shù)據(jù)視頻語音數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)抗干擾性強強弱弱強考慮到高層建筑室內(nèi)復雜的構(gòu)造環(huán)境和傳輸視頻信息的數(shù)據(jù)量，本設計采用4G無線通信技術(shù)，采集傳輸視頻數(shù)據(jù)。2.4智能頭盔系統(tǒng)架構(gòu)本課題所研究的智能頭盔主要包含無線通信，視頻回傳和環(huán)境信息采集等內(nèi)容。通過對比當下無線通信技術(shù)，結(jié)合應用場景分析，選擇4G無線通信技術(shù)為本設計的核心通信技術(shù)。智能頭盔的核心器件是由核心控制器、無線通信模塊、多傳感器、攝像頭等組成，在保障消防員安全的同時，監(jiān)測周圍環(huán)境信息，由無線通信技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進行傳輸，實現(xiàn)智能化。2.4.1總體系統(tǒng)架構(gòu)本文研究的智能頭盔與云平臺和客戶端構(gòu)成完整的消防通信系統(tǒng)。智能頭盔由嵌入主控模塊、無線通信模塊、OLED、攝像頭以及傳感器等構(gòu)成。攝像頭和傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)經(jīng)LTE無線網(wǎng)絡發(fā)送至云平臺，云平臺最終通過TCP協(xié)議[23]將數(shù)據(jù)傳至客戶端軟件，在OLED顯示界面也可查看傳感器采集的實時數(shù)據(jù)；消防員通過LTE模塊進行無線通信。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2.1。圖2.1系統(tǒng)架構(gòu)圖

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于Cortex的消防裝備模擬訓練系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 馬圣博.中國海洋大學 2015
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本文編號：3235978