专利名称：一种具有无线测向定位功能的消防员搜救器的制作方法
技术领域：
本发明属于消防装备技术领域，具体涉及一种具有无线测向定位功能的消防员搜救器。
背景技术：
消防员呼救器作为消防员常规的个人防护装备之一，为保护消防员人身安全起到 了巨大的作用。消防员作战时配备它进入灾害现场，一旦消防员一定时间没有运动反应，呼 救器就会发出声光报警信息，引导救援人员搜救遇险消防员，但是由于灾害现场环境复杂 多变，噪音源众多，加上周边建筑的阻隔，报警信息传输的距离有限，搜救过程极为耗时，不 但遇险消防员的生命安全受到威胁，也给救援人员带来新的危险。因此急需能够有效縮短 搜救时间，提高搜救效率的装置。
发明内容
本发明的目的提供一种结构简单、成本不高、安全有效的具有无线测向定位功能 的消防员搜救器。 本发明提出的具有无线测向定位功能的消防员搜救器，由单片微处理器1、多径向 无线接收电路2、无线发射电路3、运动传感器4、温度传感器5、方位指示器6、距离指示器 7、声报警装置8、电源9和壳体16组成，单片微处理器1、多径向无线接收电路2、无线发射 电路3、运动传感器4、温度传感器5、方位指示器6、距离指示器7、声报警装置8和电源9均 位于壳体16内，其中 所述多径向无线接收电路2由磁性天线组13，接收控制电路10、滤波放大电路11 和中频接收电路12组成，磁性天线组13的输出端连接接收控制电路IO，接收控制电路10 的输出商滤波放大电路ll，滤波放大电路11的输出端连接中频接收电路12，中频接收电路 12的输出端连接单片微处理器l，接收控制电路10的输入端连接单片微处理器1 ;
所述无线发射电路3由发射驱动电路14和发射频率调制电路15组成，磁性天线 组13的输入端连接发射驱动电路14，发射驱动电路14的输入端连接发射频率调制电路 15，发射驱动电路14的输入端连接单片微处理器1 ; 运动传感器4、温度传感器5、方位指示器6、距离指示器7和声报警装置8分别与 单片微处理器1的I/O端口连接，电源9与运动传感器4、温度传感器5、方位指示器6、距离 指示器7和声报警装置8分别连接，进行供电。 本发明中，所述磁性天线组13由2-4根圆形或扁形锰锌氧铁磁棒组成，每根磁棒 长度在30-100mm之间，磁棒上用0. lmm-O. 5mm多股漆包线分别绕制接收线圈或发射线圈， 原边线圈匝数与谐振线圈匝数之比为8 : l—ll : l，谐振线圈电感为1.2-2.02mH。
本发明中，所述2-4根磁棒天线在0-90°内成扇型分布，其中至少有2根磁棒互为 90度放置。 本发明中，所述中频接收电路12具有接收信号强度指示RSSI电路输出功能。
本发明中，所述壳体16由下罩盖17、上罩壳18、开关按钮19、工作模式按钮20和 固定螺钉21组成，下罩盖17和上罩壳18通过固定螺钉扣合在一起，开关按钮19位于下罩 盖17上，工作模式按钮20位于上罩壳18上。开关按钮19、工作模式按钮20分别与单片微 处理器l的I/0端口连接。 本发明中，所述方位指示器6由3-7个发光二极管组成，位于壳体16的上罩壳17 上。 本发明中，所述距离指示器7由2-3个LED数码显示器或LCD液晶显示器串联组 成，位于呼救器壳体16的上罩壳上。 本发明优先采用457kHZ国际救援设备标准频率，具有优越的低频绕射性，不易受 墙壁或其它障碍物影响。 本发明的技术效果在于利用了棒状天线具有较强方向性的科学原理。具体到本搜 救器，当棒状天线与信号源的闭合磁力线相切时，接收天线获得能量最强，在搜救器内部表 现为电压幅度最大。当一组多角度分布天线同时工作时，则感应出多个不同方向强度的场 强电压，从而获得一组"方位/感应电压"数据。另外，依据接收机的增益以及感应电压和 实测距离的关系，经过特定算法，获得一组"距离/感应电压"数据。这些数据最终通过"方 位指示器"、"距离指示器"予以表示。 本发明的有益效果在于本发明具有无线测向定位功能，减少了在恶劣环境中的 搜救盲目性，大大提高搜救效率，从而最大限度地挽救消防员的生命。
图1为本发明的工作原理示意图。
图2为本发明的外壳正视图。
图3为本发明的外壳后视图。 图中标号1为单片微处理器，2为多径向无线接收电路，3为无线发射电路，4为运 动传感器，5为温度传感器，6为方位指示器，7为距离指示器，8为声报警装置，9为电源，10 为接收控制电路，11为滤波放大电路，12为中频接收电路，13为磁性天线组，14为发射驱动 电路，15为发射频率调制电路，16为壳体，17为下罩盖，18为上罩壳，19为开关按钮，20为 工作模式按钮，21为固定螺钉。
具体实施例方式
下面通过实施例结合附图进一步描述本发明，但不限于本实施例。
实施例1，本搜救器由多径向无线接收电路2、无线发射电路3、单片微处理器1、运 动传感器4、温度传感器5、方位指示器6、距离指示器7、声报警装置8、电源9组成。所述的 多径向无线接收电路2由磁性天线组13，接收控制电路10、滤波放大电路11和中频接收电 路12组成。所述无线发射电路3由磁性天线组13、发射驱动电路14和发射频率调制电路 15组成，这些电子部件均装载于搜救器壳体16内。其中运动传感器4、温度传感器5、方位 指示器6、距离指示器7和声报警装置8与单片微处理器1的I/O端口直接连接，电源9与 上述部件连接供电；无线发射电路3中磁性天线组13连接至发射驱动电路14，发射驱动电 路14分别连接至发射频率调制电路15和单片微处理器l，单片微处理器1通过分时工作方法控制磁性天线组13发射；多径向无线接收电路2中接收控制电路10连接单片微处理器 l，单片微处理器1通过接收控制电路10交替采集磁性天线组13各个方向上的无线信号， 无线信号经滤波放大电路11后送入中频接收电路12 ;中频接收电路12具有RSSI强度信 号输出，并将该信号送入单片微处理器1 ; 磁性天线组由2根圆形或扁形锰锌氧铁磁棒组成，为了方向定位功能，两根天线 互为90度放置，均作为接收使用，根据天线的互易原理，其中一根天线兼作为发射使用， 同一根天线可以接收、发射功能相互切换，参数保持不变，每根磁棒长度在100mm，磁棒上 用O. 2mm多股漆包线分别绕制接收线圈和发射线圈，原边线圈匝数与谐振线圈匝数之比为 8:1，谐振线圈电感在1. 5mH左右。 所述中频接收电路12采用SA606DK中频接收集成电路，具有接收信号强度指示 RSSI电路输出功能.其3V工作电压时《10. 5mW，宽工作温度-40。C +85。C ;高增益 > 102db、高灵敏度《0. 31uV，宽RSSI输出动态范围90db。 壳体16由下罩盖17、上罩壳18、开关按钮19、工作模式按钮20和固定螺钉21组
成，下罩盖17和上罩壳18扣合在一起，由固定螺钉21拧紧，开关按钮19放置在下罩盖17
上，实现电源9的开关，工作模式按钮20放置在上罩壳18，实现工作模式切换。 方位指示器6由5个发光二极管组成，位于呼救器壳体16的上部，在90度范围内
扇形等分布置，用作左中右方向指示。 所述距离指示器7由2个LED数码显示器或LCD液晶显示器组成，位于呼救器壳
体16的上部，显示数据l-99米，用作接近被搜救者的距离指示。 所述声报警装置8能发出大于96dB声级音响。 所述温度传感器，当其感应值大于6(TC时发出超温报警信号。 将下列各部件按图1所示方式连接，该领域技术人员均能顺利实施。磁性天线 组13由2根扁形锰锌氧铁磁棒组成，垂直布置，磁棒长度在100mm，温度传感器5的型号为 LM35，单片微处理器1采用AVR MEGA8，方位指示器6使用的5个高亮度LED、距离指示器7 采用2个数码管，声报警装置8采用压电陶瓷蜂鸣片，电源9提供4. 5V的工作电压。壳体 16的材质为聚乙烯，开关按钮19的材质为橡胶，工作模式按钮20采用薄膜开关，固定螺钉 21的材质为不锈钢。
本发明的工作过程如下 消防员佩戴搜救器进入灾害现场，遇险后运动传感器停止响应，装置会通过声报 警装置、LED指示灯发出报警信号，同时通过无线发射电路将遇险信息发送给周边消防员， 周边消防员利用搜救器的多径向无线接收电路接收信号，通过中频接收电路的RSSI强度 信号输出，结合单片微处理器的运算，从而判断其报警信号源的方向和距离，并将结果显示 在方位指示器和距离指示器上，根据显示结果的不断变化，实现快速救援。
搜救器具有接收待机和主动搜索两种模式，消防员佩戴搜救器在进入灭火等抢险 救援现场作业之前通过按动开关按钮激活搜救器，使之处于接收待机状态。通过按动工作 模式按钮来切换搜救器的自动和手动模式发出报警信号，自动模式是消防员短时内运动传 感器没有响应而触发报警，手动模式是消防员发现自己处于危险状态需要被救援时通过工 作模式按钮手动切换。在信号接收范围内的其它消防队员收到报警信号时，搜救器上的方 位指示器会显示遇险战友在左中右的哪个方位，距离指示器则显示距遇险战友的距离，在
5接近距遇险战友的同时，该数据同时递减。 在发射模式下，发射频率调制电路调制出457kHz发射频率，在1个发射周期内由 单片微处理器1轮流产生2组窄脉宽信号，交替触发两个大功率晶体管。使457kHz频率信 号通过磁性天线组发射出去，窄脉宽占空比为6.5%左右。由于采用了交替发射工作模式， 使得在保护功率管的同时，有效增大驱动功率和发射距离。 在接收模式下，单片微处理器1通过多径向无线接收电路2交替接通磁性天线组 的信号通路，采集来自2个相交90度方向上的无线报警信号，经滤波放大电路将信号放大 后再接入滤波器改善接收灵敏度。随后报警信号送入中频接收电路，经变频、混频和多级放 大后通过RSSI电路输出2个方向上的场强信号，该信号被接入单片微处理器1中通过内部 AD转换及计算，获得场强信号与距离及方位的关系量值，并在方位指示器和距离指示器上 显示。
权利要求
一种具有无线测向定位功能的消防员搜救器，由单片微处理器(1)、多径向无线接收电路(2)、无线发射电路(3)、运动传感器(4)、温度传感器(5)、方位指示器(6)、距离指示器(7)、声报警装置(8)、电源(9)和壳体(16)组成，单片微处理器(1)、多径向无线接收电路(2)、无线发射电路(3)、运动传感器(4)、温度传感器(5)、方位指示器(6)、距离指示器(7)、声报警装置(8)和电源(9)均位于壳体(16)内，其特征在于所述多径向无线接收电路(2)由磁性天线组(13)，接收控制电路(10)、滤波放大电路(11)和中频接收电路(12)组成，磁性天线组(13)的输出端连接接收控制电路(10)，接收控制电路(10)的输出给滤波放大电路(11)，滤波放大电路(11)的输出端连接中频接收电路(12)，中频接收电路(12)的输出端连接单片微处理器(1)，接收控制电路(10)的输入端连接单片微处理器(1)；所述无线发射电路(3)由磁性天线组(13)、发射驱动电路(14)和发射频率调制电路(15)组成，磁性天线组(13)的输入端连接发射驱动电路(14)，发射驱动电路(14)的输入端连接发射频率调制电路(15)，发射驱动电路(14)的输入端连接单片微处理器(1)；运动传感器(4)、温度传感器(5)、方位指示器(6)、距离指示器(7)和声报警装置(8)分别与单片微处理器(1)的I/O端口连接，电源(9)与运动传感器(4)、温度传感器(5)、方位指示器(6)、距离指示器(7)和声报警装置(8)分别连接。
2. 根据权利要求1所述的具有无线测向定位功能的消防员搜救器，其特征在于所述磁 性天线组(13)由2-4根圆形或扁形锰锌氧铁磁棒组成，每根磁棒长度为30-100mm，磁棒上 用0. lmm-O. 5mm多股漆包线分别绕制接收线圈和发射线圈，原边线圈匝数与谐振线圈匝数 之比为8 : 1-11 : l，谐振线圈电感为 2-2.02mH。
3. 根据权利要求2所述的具有无线测向定位功能的消防员搜救器，其特征在于所述 2-4根磁棒在0-90°内成扇型分布，其中至少有2根磁棒互为90度放置。
4. 根据权利要求1所述的具有无线测向定位功能的消防员搜救器，其特征在于所述中 频接收电路(12)具有接收信号强度指示RSSI电路输出功能。
5. 根据权利要求1所述的具有无线测向定位功能的消防员搜救器，其特征在于所述壳 体(16)由下罩盖(17)、上罩壳(18)、开关按钮(19)、工作模式按钮(20)和固定螺钉(21) 组成，罩盖(17)和上罩壳(18)通过固定螺钉(21)扣合在一起，开关按钮(19)位于下罩盖 (17)上，工作模式按钮(20)位于上罩壳(18)上；开关按钮(19)、工作模式按钮(20)与分 别单片微处理器(1)的1/0端口连接。
6. 根据权利要求1所述的具有无线测向定位功能的消防员搜救器，其特征在于所述方 位指示器(6)由3-7个发光二极管组成，位于壳体(16)的上罩壳(17)上。
7. 根据权利要求1所述的一种具有无线测向定位功能的消防员搜救器，其特征在于所 述距离指示器(7)由2-3个LED数码显示器或LCD液晶显示器串联组成，位于壳体(16)的 上罩壳(17)上。
全文摘要
本发明属于消防装备技术领域，具体涉及一种具有无线测向定位功能的消防员搜救器。由多径向无线接收电路、无线发射电路、单片微处理器、运动传感器、温度传感器、方位指示器、距离指示器、声报警装置、电源组成。多径向无线接收电路由磁性天线组，接收控制电路、滤波放大电路和中频接收电路组成。无线发射电路由磁性天线组、发射驱动电路和发射频率调制电路组成，运动传感器、温度传感器、方位指示器、距离指示器和声报警装置与单片微处理器的I/O端口连接，电源与上述各部件连接供电；本发明具有无线测向定位功能，减少了在恶劣环境中的搜救盲目性，大大提高搜救效率，从而最大限度地挽救消防员的生命。
文档编号G01S1/02GK101718858SQ20091025905
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者宋娜娜, 张振伟, 胡斌 申请人:公安部上海消防研究所;上海倍安实业有限公司