一种规划路径的智能消防头盔的制作方法

 2021-04-13  300人浏览  鱼爪网

本发明属于电路控制技术领域,具体涉及一种规划路径的智能消防头盔。

背景技术:

目前,我国城市化进程不断加快,人民生活水平也在不断提高。由于人们的火灾防范意识薄弱,导致很多火灾突发,而且在救援过程中暴露出来的问题也越来越多。现有的新型建筑、地下建筑、具有易燃易爆物质的化工产业越来越多,这些都是频发火灾的场所,高层建筑物和大型综合建筑物的数量不断增加,火灾现场的过火面积也比较大,消防队员往往要深入火灾现场采取灭火救援行动,然而现有的防护装备却难以满足实际的需求,即消防头盔对火灾现场的探测能力十分有限,也无法规划搜救路径,严重影响了消防队员的灭火救援行动,也对消防队员的生命安全造成了极大的威胁。

技术实现要素:

本发明的目的是提供一种规划路径的智能消防头盔,解决了现有技术中存在的消防头盔对火灾现场的探测力差,无法规划搜救路径的问题。

本发明所采用的技术方案是一种规划路径的智能消防头盔,包括头盔壳体,头盔壳体一侧设置有红外摄像模块,头盔壳体设置有防火面罩,防火面罩上设置有显示模块,头盔壳体的内腔顶部设置有控制模块,头盔壳体外侧沿其周向均匀设置有至少4个声音收集模块,头盔壳体位于耳边的两侧设置有至少两个语音提示设备;

存储模块、定位模块、通信模块和路径规划模块均位于头盔壳体的内腔顶部;

红外摄像模块、语音提示设备、声音收集模块、显示模块、存储模块、定位模块、通信模块和路径规划模块分别与控制模块相连;通信模块分别与消防指挥中心相连。

本发明的特点还在于:

红外摄像模块包括高清红外摄像机;

通过深度学习网络对收集到的红外图像数据集进行训练,对火焰温度、是否有受困人员、墙体是否有裂缝倒塌风险、灾后是否有复燃风险以及火势蔓延方向进行预测,获得高精度预测模型;并将标识后的火焰温度、是否有受困人员、墙体是否有裂缝倒塌风险、灾后是否有复燃风险以及火势蔓延方向发送至显示模块和语音提示设备。

红外图像数据集包含人员、墙体、火焰的图像。

声音收集模块包括麦克风;

声音收集模块采集声音,并进行预处理;采用声音识别模型识别人员呼救声、危险品爆炸声;采用相位变换算法计算每个声音收集模块声音到达的时间差值,结合其几何位置得到声源位置估计值;将声源位置估计值和声音种类信号发送至控制模块。

声音识别模型为mfcc声纹识别算法,具体为:

步骤a、将声音信号通过高通滤波器预加重;

步骤b、对预加重后的声音信号进行傅里叶变换,进行分帧;

步骤c、对分帧后的声音信号加汉明窗;

步骤d、对加窗后的各帧声音信号进行n点傅里叶变换,得到各帧的频谱;

步骤e、采用离散余弦变换去相关并降维,保留得到的倒频谱系数。

存储模块包括大容量高速tf卡,用于存储建筑物的电子图、扫描图、语音包和红外图像,供定位模块和语音提示设备调用;

定位模块包括相连接的北斗导航模块和加速度计,用于获取消防员、待救人员和危险信息的具体实际坐标;

通信模块包括无线通信,用于传输火灾现场视频和语音信息。

路径规划模块根据定位模块获取坐标信号,判断消防员周边是否有待救人员或危险信息,将获取的信息输入控制模块,根据消防员自身位置,给出待救人员、危险源及出入口的具体方位,得到路径信号。

控制模块包括kendrytek210芯片和arm芯片,将红外摄像模块处理后的视频信息、声音收集模块处理后的声音信息、定位模块处理后的建筑物结构图和消防员的语音信息通过通信模块上传至消防指挥中心,消防指挥中心通过通信模块给消防员下达指令。

显示模块为半透明状面罩显示器,用于显示图像信息和查看外界环境;

显示模块将标识出的受困人员、标识墙体裂缝、标识火焰温度以及火势蔓延方向显示出来,获取路径规划模块的路径信号,并显示出来。

语音提示设备根据红外摄像模块、声音收集模块、路径规划模块所获取的信号触发对应的语音包。

本发明的有益效果是:

本发明一种规划路径的智能消防头盔,可以智能规划搜救路径,即在火灾现场进行路线导航,探测受困人员和危险,使消防员的灭火行动能够更加安全、高效;本发明一种规划路径的智能消防头盔,将待救人员、墙体裂缝、火焰温度以及火势蔓延方向等信息显示到面罩显示器上,声音识别模块识别人员呼救声、危险品爆炸声、墙体倒塌声并进行定位,增强消防员的环境感知能力与危险预判能力;本发明一种规划路径的智能消防头盔,加强了消防指挥人员对火灾现场信息的精准掌握,方便准确预估火灾的发展趋势,从而采取最优策略,将火灾损失降到最低。

附图说明

图1是本发明一种规划路径的智能消防头盔的结构示意图;

图2是本发明一种规划路径的智能消防头盔的原理图。

图中,1.头盔壳体,2.红外摄像模块,3.控制模块,4.语音提示设备,5.声音收集模块,6.防火面罩,7.显示模块,9.通信模块,10.存储模块,11.定位模块,12.路径规划模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种规划路径的智能消防头盔,结构如图1、2所示,包括头盔壳体1,头盔壳体1一侧设置有红外摄像模块2,头盔壳体1设置有防火面罩6,防火面罩6上设置有显示模块7,头盔壳体1的内腔顶部设置有控制模块3,头盔壳体1外侧沿其周向均匀设置有至少4个声音收集模块5,头盔壳体1位于耳边的两侧设置有至少两个语音提示设备4;

存储模块10、定位模块11、通信模块9和路径规划模块12均位于头盔壳体1顶部;

红外摄像模块2、语音提示设备4、声音收集模块5、显示模块7、存储模块10、定位模块11、通信模块9和路径规划模块12分别与控制模块3相连;通信模块9分别与消防指挥中心相连。

优选地,红外摄像模块2包括高清红外摄像机;

通过深度学习网络对收集到的红外图像数据集进行训练,对火焰温度、是否有受困人员、墙体是否有裂缝倒塌风险、灾后是否有复燃风险以及火势蔓延方向进行预测,获得高精度预测模型;并将标识后的火焰温度、是否有受困人员、墙体是否有裂缝倒塌风险、灾后是否有复燃风险以及火势蔓延方向发送至显示模块7和语音提示设备4。

优选地,红外图像数据集包含人员、墙体、火焰的图像。

优选地,声音收集模块5包括麦克风;

声音收集模块5采集声音,并进行预处理;采用声音识别模型识别人员呼救声、危险品爆炸声;采用相位变换算法计算每个声音收集模块5声音到达的时间差值,结合其几何位置得到声源位置估计值;将声源位置估计值和声音种类信号发送至控制模块3。

优选地,声音识别模型为mfcc声纹识别算法,具体为:

步骤a、将声音信号通过高通滤波器预加重;

步骤b、对预加重后的声音信号进行傅里叶变换,进行分帧;

步骤c、对分帧后的声音信号加汉明窗;

步骤d、对加窗后的各帧声音信号进行n点傅里叶变换,得到各帧的频谱;

步骤e、采用离散余弦变换去相关并降维,保留得到的倒频谱系数。

优选地,存储模块10包括大容量高速tf卡,用于存储建筑物的电子图、扫描图、语音包和红外图像,供定位模块11和语音提示设备4调用;

定位模块11包括相连接的北斗导航模块和加速度计,用于获取消防员、待救人员和危险信息的具体实际坐标;

通信模块9包括无线通信,用于传输火灾现场视频和语音信息。

优选地,路径规划模块12根据定位模块11获取坐标信号,判断消防员周边是否有待救人员或危险信息,将获取的信息输入控制模块3,根据消防员自身位置,给出待救人员、危险源及出入口的具体方位,得到路径信号。

优选地,控制模块3包括kendrytek210芯片和arm芯片,将红外摄像模块2处理后的视频信息、声音收集模块5处理后的声音信息、定位模块11处理后的建筑物结构图和消防员的语音信息通过通信模块9上传至消防指挥中心,消防指挥中心通过通信模块9给消防员下达指令。

优选地,显示模块7为半透明状面罩显示器,用于显示图像信息和查看外界环境;

显示模块7将标识出的受困人员、标识墙体裂缝、标识火焰温度以及火势蔓延方向显示出来,获取路径规划模块12的路径信号,并显示出来。

优选地,语音提示设备4根据红外摄像模块2、声音收集模块5、路径规划模块12所获取的信号触发对应的语音包。

语音提示设备4录制的语音提示为:“检测到受困人员、检测到墙体裂缝、检测到复燃风险、提示火焰温度、提示火势蔓延方向、路径方向提示”,并将语音信息存储于存储模块10中。当arm芯片接收到声音收集模块5的声音定位信号、路径规划模块12的路径信号、红外摄像模块2的图像信号后,调用存储设备10中的对应语音信息,并传输至头盔壳体1的声音收集模块5。

本发明一种规划路径的智能消防头盔,工作原理如下:

消防员带上头盔壳体1后,红外摄像模块2获取现场的红外图像信号,并传入kendrytek210芯片,通过kendrytek210芯片训练好的深度学习网络模型对红外图像信号进行处理,将其中的受困人员、墙体裂缝、复燃风险、火焰温度、火势蔓延方向等图像、判断信号传输到arm芯片中;

消防员在搜救的同时北斗导航模块与加速度计对消防员进行定位,获取具体实际坐标,将坐标信息传输至高速arm芯片,通过高速arm芯片调取存储模块10中的建筑物结构图,进行栅格化处理,并建立基于建筑图的坐标系,将北斗定位结果直接转换为建筑物结构图坐标系下的位置信息;

将红外摄像模块2、声音收集模块5识别的待救人员、危险信息与消防人员的方位与距离信号传输至高速arm芯片,将其方位与距离信息转换到建筑物结构图坐标系下,根据消防人员在建筑物结构图坐标系下的坐标得出待救人员、危险信息的位置坐标信号;

路径规划模块12从高速arm芯片中获取坐标信号,判断消防员周边是否有待救人员或危险信息,根据红外摄像模块2、声音收集模块5、定位模块11获得的消防员自身位置、待救人员、危险源、以及建筑出入口的具体方位等信号输入高速arm芯片,做出最佳方位指示,并将arm芯片计算出的方位指示信号载入至经过定位模块11栅格化处理后的建筑物结构图,将路径规划模块12规划后的建筑图信号传输至显示模块7,便于消防人员实时查看,并将路径规划信号发送至语音提示设备4,通过声音提示方位,确保人员的安全。

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