一種具有無線測向定位功能的消防員搜救器的製作方法

2023-05-22 22:53:51 5

專利名稱：一種具有無線測向定位功能的消防員搜救器的製作方法
技術領域：
本發明屬於消防裝備技術領域，具體涉及一種具有無線測向定位功能的消防員搜救器。
背景技術：
消防員呼救器作為消防員常規的個人防護裝備之一，為保護消防員人身安全起到 了巨大的作用。消防員作戰時配備它進入災害現場，一旦消防員一定時間沒有運動反應，呼 救器就會發出聲光報警信息，引導救援人員搜救遇險消防員，但是由於災害現場環境複雜 多變，噪音源眾多，加上周邊建築的阻隔，報警信息傳輸的距離有限，搜救過程極為耗時，不 但遇險消防員的生命安全受到威脅，也給救援人員帶來新的危險。因此急需能夠有效縮短 搜救時間，提高搜救效率的裝置。

發明內容
本發明的目的提供一種結構簡單、成本不高、安全有效的具有無線測向定位功能 的消防員搜救器。 本發明提出的具有無線測向定位功能的消防員搜救器，由單片微處理器1、多徑向 無線接收電路2、無線發射電路3、運動傳感器4、溫度傳感器5、方位指示器6、距離指示器 7、聲報警裝置8、電源9和殼體16組成，單片微處理器1、多徑向無線接收電路2、無線發射 電路3、運動傳感器4、溫度傳感器5、方位指示器6、距離指示器7、聲報警裝置8和電源9均 位於殼體16內，其中 所述多徑向無線接收電路2由磁性天線組13，接收控制電路10、濾波放大電路11 和中頻接收電路12組成，磁性天線組13的輸出端連接接收控制電路IO，接收控制電路10 的輸出商濾波放大電路ll，濾波放大電路11的輸出端連接中頻接收電路12，中頻接收電路 12的輸出端連接單片微處理器l，接收控制電路10的輸入端連接單片微處理器1 ;
所述無線發射電路3由發射驅動電路14和發射頻率調製電路15組成，磁性天線 組13的輸入端連接發射驅動電路14，發射驅動電路14的輸入端連接發射頻率調製電路 15，發射驅動電路14的輸入端連接單片微處理器1 ; 運動傳感器4、溫度傳感器5、方位指示器6、距離指示器7和聲報警裝置8分別與 單片微處理器1的I/O埠連接，電源9與運動傳感器4、溫度傳感器5、方位指示器6、距離 指示器7和聲報警裝置8分別連接，進行供電。 本發明中，所述磁性天線組13由2-4根圓形或扁形錳鋅氧鐵磁棒組成，每根磁棒 長度在30-100mm之間，磁棒上用0. lmm-O. 5mm多股漆包線分別繞制接收線圈或發射線圈， 原邊線圈匝數與諧振線圈匝數之比為8 : l—ll : l，諧振線圈電感為1.2-2.02mH。
本發明中，所述2-4根磁棒天線在0-90°內成扇型分布，其中至少有2根磁棒互為 90度放置。 本發明中，所述中頻接收電路12具有接收信號強度指示RSSI電路輸出功能。
本發明中，所述殼體16由下罩蓋17、上罩殼18、開關按鈕19、工作模式按鈕20和 固定螺釘21組成，下罩蓋17和上罩殼18通過固定螺釘扣合在一起，開關按鈕19位於下罩 蓋17上，工作模式按鈕20位於上罩殼18上。開關按鈕19、工作模式按鈕20分別與單片微 處理器l的I/0埠連接。 本發明中，所述方位指示器6由3-7個發光二極體組成，位於殼體16的上罩殼17 上。 本發明中，所述距離指示器7由2-3個LED數碼顯示器或LCD液晶顯示器串聯組 成，位於呼救器殼體16的上罩殼上。 本發明優先採用457kHZ國際救援設備標準頻率，具有優越的低頻繞射性，不易受 牆壁或其它障礙物影響。 本發明的技術效果在於利用了棒狀天線具有較強方向性的科學原理。具體到本搜 救器，當棒狀天線與信號源的閉合磁力線相切時，接收天線獲得能量最強，在搜救器內部表 現為電壓幅度最大。當一組多角度分布天線同時工作時，則感應出多個不同方向強度的場 強電壓，從而獲得一組"方位/感應電壓"數據。另外，依據接收機的增益以及感應電壓和 實測距離的關係，經過特定算法，獲得一組"距離/感應電壓"數據。這些數據最終通過"方 位指示器"、"距離指示器"予以表示。 本發明的有益效果在於本發明具有無線測向定位功能，減少了在惡劣環境中的 搜救盲目性，大大提高搜救效率，從而最大限度地挽救消防員的生命。


圖1為本發明的工作原理示意圖。
圖2為本發明的外殼正視圖。
圖3為本發明的外殼後視圖。 圖中標號1為單片微處理器，2為多徑向無線接收電路，3為無線發射電路，4為運 動傳感器，5為溫度傳感器，6為方位指示器，7為距離指示器，8為聲報警裝置，9為電源，10 為接收控制電路，11為濾波放大電路，12為中頻接收電路，13為磁性天線組，14為發射驅動 電路，15為發射頻率調製電路，16為殼體，17為下罩蓋，18為上罩殼，19為開關按鈕，20為 工作模式按鈕，21為固定螺釘。
具體實施例方式
下面通過實施例結合附圖進一步描述本發明，但不限於本實施例。
實施例1，本搜救器由多徑向無線接收電路2、無線發射電路3、單片微處理器1、運 動傳感器4、溫度傳感器5、方位指示器6、距離指示器7、聲報警裝置8、電源9組成。所述的 多徑向無線接收電路2由磁性天線組13，接收控制電路10、濾波放大電路11和中頻接收電 路12組成。所述無線發射電路3由磁性天線組13、發射驅動電路14和發射頻率調製電路 15組成，這些電子部件均裝載於搜救器殼體16內。其中運動傳感器4、溫度傳感器5、方位 指示器6、距離指示器7和聲報警裝置8與單片微處理器1的I/O埠直接連接，電源9與 上述部件連接供電；無線發射電路3中磁性天線組13連接至發射驅動電路14，發射驅動電 路14分別連接至發射頻率調製電路15和單片微處理器l，單片微處理器1通過分時工作方法控制磁性天線組13發射；多徑向無線接收電路2中接收控制電路10連接單片微處理器 l，單片微處理器1通過接收控制電路10交替採集磁性天線組13各個方向上的無線信號， 無線信號經濾波放大電路11後送入中頻接收電路12 ;中頻接收電路12具有RSSI強度信 號輸出，並將該信號送入單片微處理器1 ; 磁性天線組由2根圓形或扁形錳鋅氧鐵磁棒組成，為了方向定位功能，兩根天線 互為90度放置，均作為接收使用，根據天線的互易原理，其中一根天線兼作為發射使用， 同一根天線可以接收、發射功能相互切換，參數保持不變，每根磁棒長度在100mm，磁棒上 用O. 2mm多股漆包線分別繞制接收線圈和發射線圈，原邊線圈匝數與諧振線圈匝數之比為 8:1，諧振線圈電感在1. 5mH左右。 所述中頻接收電路12採用SA606DK中頻接收集成電路，具有接收信號強度指示 RSSI電路輸出功能.其3V工作電壓時《10. 5mW，寬工作溫度-40。C +85。C ;高增益 > 102db、高靈敏度《0. 31uV，寬RSSI輸出動態範圍90db。 殼體16由下罩蓋17、上罩殼18、開關按鈕19、工作模式按鈕20和固定螺釘21組
成，下罩蓋17和上罩殼18扣合在一起，由固定螺釘21擰緊，開關按鈕19放置在下罩蓋17
上，實現電源9的開關，工作模式按鈕20放置在上罩殼18，實現工作模式切換。 方位指示器6由5個發光二極體組成，位於呼救器殼體16的上部，在90度範圍內
扇形等分布置，用作左中右方向指示。 所述距離指示器7由2個LED數碼顯示器或LCD液晶顯示器組成，位於呼救器殼
體16的上部，顯示數據l-99米，用作接近被搜救者的距離指示。 所述聲報警裝置8能發出大於96dB聲級音響。 所述溫度傳感器，當其感應值大於6(TC時發出超溫報警信號。 將下列各部件按圖1所示方式連接，該領域技術人員均能順利實施。磁性天線 組13由2根扁形錳鋅氧鐵磁棒組成，垂直布置，磁棒長度在100mm，溫度傳感器5的型號為 LM35，單片微處理器1採用AVR MEGA8，方位指示器6使用的5個高亮度LED、距離指示器7 採用2個數碼管，聲報警裝置8採用壓電陶瓷蜂鳴片，電源9提供4. 5V的工作電壓。殼體 16的材質為聚乙烯，開關按鈕19的材質為橡膠，工作模式按鈕20採用薄膜開關，固定螺釘 21的材質為不鏽鋼。
本發明的工作過程如下 消防員佩戴搜救器進入災害現場，遇險後運動傳感器停止響應，裝置會通過聲報 警裝置、LED指示燈發出報警信號，同時通過無線發射電路將遇險信息發送給周邊消防員， 周邊消防員利用搜救器的多徑向無線接收電路接收信號，通過中頻接收電路的RSSI強度 信號輸出，結合單片微處理器的運算，從而判斷其報警信號源的方向和距離，並將結果顯示 在方位指示器和距離指示器上，根據顯示結果的不斷變化，實現快速救援。
搜救器具有接收待機和主動搜索兩種模式，消防員佩戴搜救器在進入滅火等搶險 救援現場作業之前通過按動開關按鈕激活搜救器，使之處於接收待機狀態。通過按動工作 模式按鈕來切換搜救器的自動和手動模式發出報警信號，自動模式是消防員短時內運動傳 感器沒有響應而觸發報警，手動模式是消防員發現自己處於危險狀態需要被救援時通過工 作模式按鈕手動切換。在信號接收範圍內的其它消防隊員收到報警信號時，搜救器上的方 位指示器會顯示遇險戰友在左中右的哪個方位，距離指示器則顯示距遇險戰友的距離，在
5接近距遇險戰友的同時，該數據同時遞減。 在發射模式下，發射頻率調製電路調製出457kHz發射頻率，在1個發射周期內由 單片微處理器1輪流產生2組窄脈寬信號，交替觸發兩個大功率電晶體。使457kHz頻率信 號通過磁性天線組發射出去，窄脈寬佔空比為6.5%左右。由於採用了交替發射工作模式， 使得在保護功率管的同時，有效增大驅動功率和發射距離。 在接收模式下，單片微處理器1通過多徑向無線接收電路2交替接通磁性天線組 的信號通路，採集來自2個相交90度方向上的無線報警信號，經濾波放大電路將信號放大 後再接入濾波器改善接收靈敏度。隨後報警信號送入中頻接收電路，經變頻、混頻和多級放 大後通過RSSI電路輸出2個方向上的場強信號，該信號被接入單片微處理器1中通過內部 AD轉換及計算，獲得場強信號與距離及方位的關係量值，並在方位指示器和距離指示器上 顯示。
權利要求
一種具有無線測向定位功能的消防員搜救器，由單片微處理器(1)、多徑向無線接收電路(2)、無線發射電路(3)、運動傳感器(4)、溫度傳感器(5)、方位指示器(6)、距離指示器(7)、聲報警裝置(8)、電源(9)和殼體(16)組成，單片微處理器(1)、多徑向無線接收電路(2)、無線發射電路(3)、運動傳感器(4)、溫度傳感器(5)、方位指示器(6)、距離指示器(7)、聲報警裝置(8)和電源(9)均位於殼體(16)內，其特徵在於所述多徑向無線接收電路(2)由磁性天線組(13)，接收控制電路(10)、濾波放大電路(11)和中頻接收電路(12)組成，磁性天線組(13)的輸出端連接接收控制電路(10)，接收控制電路(10)的輸出給濾波放大電路(11)，濾波放大電路(11)的輸出端連接中頻接收電路(12)，中頻接收電路(12)的輸出端連接單片微處理器(1)，接收控制電路(10)的輸入端連接單片微處理器(1)；所述無線發射電路(3)由磁性天線組(13)、發射驅動電路(14)和發射頻率調製電路(15)組成，磁性天線組(13)的輸入端連接發射驅動電路(14)，發射驅動電路(14)的輸入端連接發射頻率調製電路(15)，發射驅動電路(14)的輸入端連接單片微處理器(1)；運動傳感器(4)、溫度傳感器(5)、方位指示器(6)、距離指示器(7)和聲報警裝置(8)分別與單片微處理器(1)的I/O埠連接，電源(9)與運動傳感器(4)、溫度傳感器(5)、方位指示器(6)、距離指示器(7)和聲報警裝置(8)分別連接。
2. 根據權利要求1所述的具有無線測向定位功能的消防員搜救器，其特徵在於所述磁 性天線組(13)由2-4根圓形或扁形錳鋅氧鐵磁棒組成，每根磁棒長度為30-100mm，磁棒上 用0. lmm-O. 5mm多股漆包線分別繞制接收線圈和發射線圈，原邊線圈匝數與諧振線圈匝數 之比為8 : 1-11 : l，諧振線圈電感為 2-2.02mH。
3. 根據權利要求2所述的具有無線測向定位功能的消防員搜救器，其特徵在於所述 2-4根磁棒在0-90°內成扇型分布，其中至少有2根磁棒互為90度放置。
4. 根據權利要求1所述的具有無線測向定位功能的消防員搜救器，其特徵在於所述中 頻接收電路(12)具有接收信號強度指示RSSI電路輸出功能。
5. 根據權利要求1所述的具有無線測向定位功能的消防員搜救器，其特徵在於所述殼 體(16)由下罩蓋(17)、上罩殼(18)、開關按鈕(19)、工作模式按鈕(20)和固定螺釘(21) 組成，罩蓋(17)和上罩殼(18)通過固定螺釘(21)扣合在一起，開關按鈕(19)位於下罩蓋 (17)上，工作模式按鈕(20)位於上罩殼(18)上；開關按鈕(19)、工作模式按鈕(20)與分 別單片微處理器(1)的1/0埠連接。
6. 根據權利要求1所述的具有無線測向定位功能的消防員搜救器，其特徵在於所述方 位指示器(6)由3-7個發光二極體組成，位於殼體(16)的上罩殼(17)上。
7. 根據權利要求1所述的一種具有無線測向定位功能的消防員搜救器，其特徵在於所 述距離指示器(7)由2-3個LED數碼顯示器或LCD液晶顯示器串聯組成，位於殼體(16)的 上罩殼(17)上。
全文摘要
本發明屬於消防裝備技術領域，具體涉及一種具有無線測向定位功能的消防員搜救器。由多徑向無線接收電路、無線發射電路、單片微處理器、運動傳感器、溫度傳感器、方位指示器、距離指示器、聲報警裝置、電源組成。多徑向無線接收電路由磁性天線組，接收控制電路、濾波放大電路和中頻接收電路組成。無線發射電路由磁性天線組、發射驅動電路和發射頻率調製電路組成，運動傳感器、溫度傳感器、方位指示器、距離指示器和聲報警裝置與單片微處理器的I/O埠連接，電源與上述各部件連接供電；本發明具有無線測向定位功能，減少了在惡劣環境中的搜救盲目性，大大提高搜救效率，從而最大限度地挽救消防員的生命。
文檔編號G01S1/02GK101718858SQ20091025905
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者宋娜娜, 張振偉, 胡斌 申請人:公安部上海消防研究所;上海倍安實業有限公司