专利名称：消防员现场位置实时感知系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及消防应急领域，提出了基于数据建模的消防员现场位置实时感知系统及其使用方法。
背景技术：
长久以来，火灾对人的生命和财产造成严重的威胁。在火灾的应急处理中，能够越快的控制火情，就能够越大程度的减少生命和财产的损失。但目前消防部队在消防应急处理中，还存在着不少问题，很难满足现代火灾灾害处理的救助需求。一方面，现阶段的消防验收的方式为，待验收单位提交消防验收申报表、工程竣工验收报告等材料，消防员现场抽样检查并进行功能测试，填写建设工程消防验收基本情况记录表、建筑类别、总平面布局和平面布置验收检查记录表、防火防烟分隔、防爆验收检查记录表等资料。资料审查、现场抽样检查及功能测试、综合评定等所有资料均立册集中存放，其中建筑图纸以电子档案的形式保存。这些资料并没有通过手段有效的组织起来，在该建筑发生火灾时没有被很好地利用来帮助消防员进行迅速的灭火救灾。另一方面，在火灾发生后消防员进入火灾现场后，仅利用图纸及和现场消防指挥系统的简单通信并不能有效实时的清楚自己的位置，亦不能实时了解自己位置所在的周边的消防设施情况。同时由于现场消防指挥部不能及时获知消防员当前的位置和所处的环境信息，不能有效的对现场救援的消防队员进行指挥。
发明内容
为解决上述问题，本发明通过对消防验收时获得信息的数据建模，利用无线传输、 语音导航、GPS、RFID等技术，可以有效利用消防验收时获得的信息，使得火灾现场消防员能够实时获得自己周边环境的消防设施位置、数量、使用方法，疏散门的位置等信息，同时现场的消防指挥系统也能够实时监控消防员当前的位置及周边环境，对消防员的救援工作给予更有针对性的指挥。本发明的目的是提出了一种基于数据建模的消防员现场位置实时感知系统及其使用方法。有效地利用消防验收时的信息，增加消防应急救援中的有效性。为了实现上述目的，本发明的一种基于数据建模的消防员现场位置实时感知系统及其使用方法在消防验收及消防应急的应用中，包括以下四个方面
1)对消防验收中的与消防救援工作有相关性信息进行数据建模；
2)利用RFID、GPS、wifi无线通信等技术实时确定消防员当前的位置，包括经度、维度、 高度(楼层)；
3)将当前位置与消防信息建模后的标准消防验收信息数据表进行比对，得到消防员在建筑中的相对位置，及当前位置设定范围内的消防设施信息，并向消防员进行平面显示和
语音播报。4)消防指挥部也可同时实时获得消防员当前的位置及周边消防设施信息，对消防员给予更有针对性的指导。其中，在所述1)中，将消防验收中获得的信息进行数据建模。根据GA836—2009 消防验收标准，消防验收需要填写建设工程消防验收基本情况记录表、建筑类别、总平面布局和平面布置验收检查记录表、建筑内部装修防火验收检查记录表、防火防烟分隔、防爆验收检查记录表、安全疏散和消防电梯验收检查记录表、消防水源和消防电源验收检查记录表、水灭火系统验收检查记录表、火灾自动报警系统验收检查记录表、防烟排烟系统验收检查记录表、建筑灭火器验收检查记录表、泡沫灭火系统验收检查记录表、气体灭火系统验收检查记录表共12张表格。本部分将建筑消防验收时得到的信息进行筛选，选择与消防应急救援中相关的数据进行数据建模，利用存储在一张SQL数据表中。其中，在所述2)中，在本文中主要以GPS和RFID技术结合为例来实时确定消防员位置。其中，在所述3)中，将2)中获得的消防员的位置和1)的基准的消防验收信息数据表进行比对，获得消防员当前位置一定范围内的消防设施信息，并向消防员进行平面显示和语音播报。其中，在所述4)中，消防员实时的将当前位置利用无线通信网络传给消防指挥系统端，消防指挥系统端的指挥员根据消防员所处位置的周围环境对消防员进行指挥。与现有消防应急的处理方法相比，本发明的有益效果是一是将消防验收中的有效信息进行数据建模，充分利用了消防验收的数据。二是本发明能够实时获得消防员的当前位置及周边消防设施信息并通过平面显示和语音播放的方式传递给消防员，使得消防员能够实时熟悉周围环境。三是消防指挥系统通过实时获得消防员的当前位置及周边消防设施信息，能够对消防员进行更有针对性的指挥。
图1为基于数据建模的消防员火灾现场救援架构图； 图2为基于GPS、RFID技术的消防员实时位置感知流程图； 图3为消防员周围消防设施的实时感知流程图4为平面显示系统作用流程图。
具体实施例方式为使本发明的特征及优点得到更清楚的了解，以下结合附图，作详细说明如下 如图1所示，描述了本发明基于数据建模的消防员火灾现场救援架构图，分为2大部
分，分别为消防指挥系统端和单兵系统端。消防指挥系统端和单兵系统端可以通过wifi、 3G、WiMax无线网络进行相互通信。其中一种方式是在消防现场指挥车上组建无线局域网， 可通过WiMax无线路由器(也可选择无线接入点或者无线网桥)来构建，消防单兵装置和现场消防指挥系统可通过这个临时构建的无线局域网进行连接，必要时也可在无线局域网中通过Internet连接到消防部门数据中心。在消防火灾现场应急救援前将当前建筑的消防验收信息表下载到单兵系统端本地，可以大大减少单兵系统端对单兵端和指挥端无线通信系统的依赖，只在单兵系统端在没有无线局域网的情况下才会启用外部无线网络进行数据通信。
如图1所示，消防指挥系统端包含4个部分，分别是消防验收信息数据库、单兵端与指挥端交互系统、现场消防指挥系统和消防部门数据中心。消防部门数据中心中存储了城市中或一定责任范围内的所有建筑的消防验收信息数据表。消防验收信息数据表指为城市中每栋建筑建立的数据表。城市中的每栋建筑对应一张SQL数据表。整个城市的多张消防验收信息数据表存储在一个数据库上。每个消防局存储相应负责区域内的每栋建筑的消防验收信息数据表。消防部门数据中心存储整个城市建筑的消防验收信息数据表，可根据实际情况进行多级分布式存储；而每个单兵系统端在接到火灾报警信息后下载当前建筑的消防验收信息数据表到单兵系统端本地(也可提前预置相应负责区域内建筑的消防验收信息表，接到火灾报警信息后调出当前建筑的消防验收信息数据表)；单兵端与指挥端交互系统指单兵系统端和指挥系统端的数据交互系统， 在火灾发生时或建筑消防信息更新时，由此系统负责将建筑(或者本消防局负责区域内的所有建筑，具体视需要而定)的数据表下载到单兵系统端；现场消防指挥系统协助现场指挥员查看各个楼层的消防员位置及其周围消防设施信息。然后通过语音系统对消防员进行指挥。现场的消防指挥系统端的消防验收信息数据库在去往火灾现场前需定时与上述消防部门数据中心的数据库进行数据同步，获得最新的城市建筑的消防验收信息数据；消防部门数据中心部署两台IBM System x3850 X5服务器，其中一台作为主服务器，另一台作为备用服务器，在服务器中保存有包括城市中或一定负责区域内建筑的海量消防验收信息数据库平台，实时向消防部门的相关人员提供数据服务，两台服务器进行双机热备，以保证数据服务的高可用性。消防验收信息数据表每个建筑的消防验收信息SQL数据表格内容如下 表1-1消防验收信息数据表
权利要求
1.一种消防员现场位置实时感知系统，其特征是包括消防部门数据中心存储有建筑物的消防数据表，而消防数据表记录建筑物及消防设施坐标和详细描述信息；消防指挥系统端通过无线网络连接消防部门数据中心，并由无线设备组建无线局域网，通过无线局域网及/或无线网络与单兵系统端通信；单兵系统端具有处理器、存储器、通信模块及输入装置，并还具有实时位置感知系统、 语音系统、平面显示系统、实时位置比对系统；单兵系统端能通过前述无线局域网或外部网络从消防部门数据中心下载目标建筑物消防数据表，能经处理器转化为各个楼层的消防设施平面布置图，实时位置感知系统将感知的单兵系统端的位置经实时位置比对系统对比后形成位置坐标，之后此位置坐标提供至处理器以进行定位导航，语音系统和平面显示系统都能用于导航信息的输出。
2.如权利要求1所述的消防员现场位置实时感知系统，其特征在于所述消防部门数据中心部署两台数据库服务器设备；一台作为主服务器，另一台作为备用服务器，两台数据库服务器设备之间配置安装双机热备的软件。
3.如权利要求1所述的消防员现场位置实时感知系统，其特征在于所述实时位置感知系统采用GPS和RFID结合进行三维定位，建筑物每个楼层安装RFID电子标签，同时在单兵系统端的设备上集成RFID读写器。
4.如权利要求1所述的消防员现场位置实时感知系统，其特征在于所述实时位置感知系统采用GPS和地磁导航结合进行三维定位，单兵系统端的设备上集成GPS和惯性地磁导航设备，其中惯性地磁导航设备包括了三轴地球磁场传感器、三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、精确高度计。
5.如权利要求1所述的消防员现场位置实时感知系统，其特征在于所述实时位置感知系统采用无线收发进行三维定位，在单兵系统端和指挥端分别增加无线收发模组，无线收发模组包括无线收发芯片和功率放大电路，同时需要在火灾建筑周围需要放置无线信号收发装置。
6.如权利要求1-5任一项所述的消防员现场位置实时感知系统，其特征在于系统的三个节点单兵系统端、消防指挥系统端、城市消防数据中心之间采用无线的方式进行通信， 其中在火灾现场采用WiMAX架设无线局域网，单兵系统端和消防指挥系统端在无线局域网内进行通信，当前建筑的消防验收信息表可在进入火场前下载到单兵系统端本地，这样即使火灾现场架设的WIMAX无线局域网有通信故障时，单兵系统端仍能进行现场位置实时感知，必要时消防指挥系统端可以在无线局域网中通过Internet连接到消防部门数据中心。
7.—种如权利要求1-6所述消防员现场位置实时感知系统的使用方法，其特征是包含步骤1)建筑竣工消防验收时或者建筑重新装修完工时进行消防验收时，生成消防验收信息数据表并存入数据库；2)单兵系统端设备定期或去火灾现场前下载最新的当前火灾建筑的SQL数据表到本地，并根据数据表生成每层楼的平面图；3)实时位置感知系统中的三维定位模块获得消防员当前的经度、纬度、高度信息；4)实时比对系统将从实时位置感知系统处得到的经度、纬度、高度信息与基准的消防验收信息数据表进行比对，获得预置范围内的消防设施信息，并将实时位置和消防设施信息提供至处理器以进行定位导航，语音系统和平面显示系统都能用于导航信息的输出。
8.如权利要求1所述的消防员现场位置实时感知系统，其特征在于消防员当前位置的确认过程包含步骤1)读取实时位置感知系统感知到的楼层号X，在当前建筑的消防信息数据库表中查询所有楼层号为X的设备；2)读取实时位置感知系统感知到的经纬度信息，判断当前经纬度位置点与楼层号为X 的消防设备经纬度位置点之间的“当前距离”，生成一张新的临时SQL数据表；3)筛选“当前距离”小于某阈值的消防设施，再次生成一张新的临时SQL数据表；4)读取第3步SQL数据表中的每个消防设施的消防项、当前距离、详细描述信息，传递给平面显示系统和语音系统。
9.如权利要求1所述的消防员现场位置实时感知系统，其特征在于采用GPS和RFID实现的三维定位方式，其中楼层的定位特征包含如下步骤1)消防员单兵端的RFID读写器读取楼层中的RFID电子标签信息；2)将读取到的RFID电子标签数据与楼层信息和RFID电子标签对应表进行对比，得到当前楼层；3)向消防员播报当前楼层并将当前楼层传给实时位置比对系统。
全文摘要
本发明涉及消防应急领域，提出了一种消防员现场位置实时感知系统及其使用方法。系统利用消防验收时的信息，为每一栋建筑生成一张记录建筑及消防设施坐标和详细描述的SQL消防验收信息数据表。消防员配备的单兵端通过网络或其他方式从消防指挥系统端的消防验收信息数据库下载目标建筑的消防验收信息数据表，经处理器转化为各楼层的消防设施平面图，消防员进入火灾建筑后，实时位置感知系统通过GPS和RFID结合方式或其他三维定位方式感知消防员的经度、纬度、楼层信息，并将此位置信息经实时位置比对系统对比后形成位置坐标和消防设施信息，之后将此信息提供至处理器以进行定位导航，语音系统和平面显示系统都能用于导航信息的输出。
文档编号H04L29/08GK102175240SQ20111004750
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者兰雨晴, 刘浩驰, 王钧, 马立克 申请人:兰雨晴