本发明涉及消防技术领域，尤其涉及一种基于4g通信的智能消防头盔装置。
背景技术：
在现在的通信条件下，当火灾发生的时候，后场的指挥员对火情的判断及作战决策的制定多是通过火场通信兵口头传回的信息，这样在时间、人员救援及火情信息的传递上会产生很大的误差。现阶段，消防通信指挥系统正是我国消防队配备的软肋，各类先进的通信技术和理念都难以真正进入消防领域进行实际应用。因此，利用先进通信技术开发的消防用通信指挥系统将具有极大的市场前景和应用空间。
消防是人们生产生活的保障,消防人员在火灾现场冲锋陷阵,冒着生命危险保护人民的生命财产安全。消防灭火本就是一个充满危险的工作，火灾现场原本就会出现很多不可控的情况，火灾事故频发、消防人员受伤、牺牲的消息屡见报端，因此，在实际消防救灾中，如果能够实时了解消防现场的环境信息和消防员的位置信息，消防员就能够对潜在危险做出及时的反应。消防指挥员也能根据消防现场的情况，对消防进行优化调度，更好的指挥消防员；在保障消防员安全的前提下，极大可能解救灾难现场，挽救生命和财产安全。
传统的消防头盔功能单一，大多仅起到防护作用，或者具有简单的通讯功能，缺少火灾现场的信息感知和信息交流的智能化。在实际的使用中，存在着很多不足。因此，消防头盔向智能化发展是消防行业的强烈需求。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种基于4g通信的智能消防头盔装置，能够将火灾现场信息实时ar显示给头盔用户以及传输给后台服务器，从而提高消防处理的效率。
本发明实施例提供了一种一种基于4g通信的智能消防头盔装置，包括相互连接的头盔部分和手持部分，所述头盔部分包括图像采集拼接模块，所述手持部分包括主控制器模块、4g通信模块、定位导航模块和ar显示模块；
所述图像采集模块用于实时采集第一路可见光图像数据和第二路可见光图像数据，并将采集到的两路可见光图像数据进行拼接后得到的全景图像数据发送给所述手持部分的主控制器模块；所述主控制器模块用于将所述全景图像数据进行去噪增强处理后编码得到适于通过所述4g通信模块发送的图像信息；所述定位导航模块用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息发送给所述主控制器模块；所述主控制器模块用于将所述图像信息和当前定位信息通过所述4g通信模块输出至后台服务器以及发送给ar显示模块进行显示；所述主控制器模块用于将后台服务器返回的数据信息发送给ar显示模块进行显示。
作为上述方案的改进，所述图像采集拼接模块包括置于头盔前部的第一可见光摄像头以及置于头盔后部的第二可见光摄像头，所述第一可见光摄像头用于采集第一路可见光图像数据，所述第二可见光摄像头用于采集第二路可见光图像数据。
作为上述方案的改进，所述图像采集拼接模块还包括fpga，所述fpga包括视频图像接收单元、视频图像拼接单元、视频图像压缩编码单元，所述fpga分别通过iic控制器控制所述第一可见光摄像头、第二可见光摄像头采集两路可见光图像数据，视频图像接收单元将接收到的两路可见光图像数据发送给所述视频图像拼接单元进行拼接得到全景图像数据，所述视频图像压缩编码单元基于h.656编码库对所述全景图像数据进行压缩和编码处理得到压缩后的全景图像数据。
作为上述方案的改进，所述fpga还通过sarm控制器将压缩后的全景图像数据写入sram存储器或从sram存储器读出，并根据需要将sram存储器中的全景图像数据发送至所述手持部分的主控制器模块。
作为上述方案的改进，所述主控制器模块采用arm处理器，包括图像去噪增强单元和mfc，所述arm通过sarm控制器将接收到的全景图像数据写入sram存储器或从sram存储器读出，并基于opencv视觉库利用图像去噪增强单元对所述全景图像数据进行去噪增强处理，并利用mfc对去噪增强处理后的基于h.264编码库对所述全景图像数据进行压缩和编码处理，以得到便于通过所述4g通信模块进行传输的图像数据。
作为上述方案的改进，所述手持部分还包括环境监控模块，所述主控制器模块通过iic接口与所述环境监控模块连接以控制所述环境监控模块工作并获取所述环境监控模块采集到的环境信息；所述主控制器模块还用于将接收到的所述环境信息通过所述4g通信模块输出至后台服务器以及发送给所述ar显示模块进行显示。
作为上述方案的改进，所述定位导航模块包括gps模块，所述主控制器模块通过uart接口与所述gps模块连接，以控制所述gps模块工作并获取所述gps模块采集到的定位信息。
作为上述方案的改进，所述定位导航模块还包括rfid电子标签，所述主控制器模块通过spi接口与所述rfid电子标签连接，以控制所述rfid电子标签工作，设置于火灾现场的多个rfid读取器用于将读取到的rfid电子标签信息发送给后台服务器，由后台服务器基于接收到的rfid电子标签信息计算得到rfid电子标签的位置。
作为上述方案的改进，所述手持部分还包括语音装置，所述主控制器模块通过iis接口与所述语音装置连接，以将所述语音装置发送的实时语音信息通过4g通信模块向后台服务器发送，以及将通过4g通信模块接收所述后台服务器返回的实时语音信息发送给所述语音装置。
作为上述方案的改进，所述ar显示模块包括ar眼镜，所述主控制器模块通过hdmi接口与所述ar显示模块连接。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种基于4g通信的智能消防头盔装置通过头盔部分的图像采集拼接模块实时采集第一路可见光图像数据和第二路可见光图像数据，并将采集到的两路可见光图像数据进行拼接后得到的全景图像数据发送给所述手持部分的主控制器模块；所述主控制器模块将所述全景图像数据进行去噪增强处理后编码得到适于通过所述4g通信模块发送的图像信息；所述定位导航模块用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息发送给所述主控制器模块；所述主控制器模块用于将所述图像信息和当前定位信息通过所述4g通信模块输出至后台服务器以及发送给ar显示模块进行显示；所述主控制器模块用于将后台服务器返回的数据信息发送给ar显示模块进行显示。因此，本发明实施例提供的基于4g通信的智能消防头盔装置能够将火灾现场信息实时ar显示给头盔用户以及传输给后台服务器，从而提高消防处理的效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种基于4g通信的智能消防头盔装置的结构示意图。
图2是本发明实施例中一种基于4g通信的智能消防头盔装置的结构框图。
图3是本发明实施例中一种基于4g通信的智能消防头盔装置的详细结构框图。
图4是本发明实施例中一种基于4g通信的智能消防头盔装置的rfid定位原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1，是本发明实施例1中一种消防ar头盔装置的结构示意图。本发明实施例的消防ar头盔装置包括头盔部分1和手持部分2，头盔部分1和手持部分2通过电缆连接。图1展示了在头盔本体的前部和后背分别设置第一可见光摄像头111和第二可见光图像112，在头盔本体的一侧留有电缆接口，手提设备通过电缆接口与头盔相连接。
其中，如图2所示，所述头盔部分1包括图像采集拼接模块11，所述手持部分2包括主控制器模块21、4g通信模块22、定位导航模块23和ar显示模块24。
所述图像采集拼接模块11实时采集第一路可见光图像数据和第二路可见光图像数据，并将采集到的两路可见光图像数据进行拼接后得到的全景图像数据发送给所述手持部分的主控制器模块21。所述主控制器模块21用于将所述全景图像数据进行去噪增强处理后编码得到适于通过所述4g通信模块22发送的图像信息。所述定位导航模块23用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息发送给所述主控制器模块21。所述主控制器模块21用于将所述图像信息和当前定位信息通过所述4g通信模块22输出至后台服务器以及发送给ar显示模块24进行显示。所述主控制器模块21还用于将后台服务器返回的数据信息发送给ar显示模块24进行显示。
如图3所示，所述头盔部分1的所述图像采集拼接模块11包括置于头盔前部的第一可见光摄像头111以及置于头盔后部的第二可见光摄像头112，所述第一可见光摄像头111用于采集第一路可见光图像数据，所述第二可见光摄像头112用于采集第二路可见光图像数据。头盔前部后部分别采用可见光摄像头采集图像，可以实现火灾现场全景拍摄，为消防人员在现场彻底扑灭火情提供了极大的保障。
所述图像采集拼接模块11还包括fpga123，所述fpga123包括视频图像接收单元1231、视频图像拼接单元1232和视频图像压缩编码单元1233。所述fpga123分别通过iic控制器控制所述第一可见光摄像头111、第二可见光摄像头112采集两路可见光图像数据，视频图像接收单元1231将接收到的两路可见光图像数据发送给所述视频图像拼接单元1232进行拼接得到全景图像数据，所述视频图像压缩编码单元1233基于h.656编码库对所述全景图像数据进行压缩和编码处理得到压缩后的全景图像数据。所述fpga123还通过sarm控制器1234将压缩后的全景图像数据写入sram存储器或从sram存储器读出，并根据需要将sram存储器中的全景图像数据发送至所述手持部分2的主控制器模块21。
参考图3，所述主控制器模块21采用arm处理器，包括图像去噪增强单元211和mfc212，所述arm处理器通过sarm控制器213将接收到的全景图像数据写入sram存储器或从sram存储器读出，并基于opencv视觉库利用图像去噪增强单元211对所述全景图像数据进行去噪增强处理，并利用mfc212基于h.264编码库对去噪增强处理后的所述全景图像数据进行压缩和编码处理，以得到便于通过所述4g通信模块22进行传输的图像数据。
在本实施例中，所述手持部分2的arm处理器采用cortex-a9架构，其体积小、低功耗、低成本、高性能，能满足实时图像处理的要求。arm处理器通过系统总线与fpga相连接，fpga对获取的视频图像通过系统总线传输给arm处理器，arm处理器运行linux操作系统，通过调用图像处理库对获取的图像进行去噪和增强处理，然后由arm处理器的mfc模块对视频图像编码为h.264格式化，便于无线传输。
所述定位导航模块23包括gps模块。所述手持部分2的arm处理器通过uart接口214接收所述gps模块发送的定位信息，并将所述定位信息通过所述4g通信模块22发送到后台服务器。所述定位导航模块23还包括rfid电子标签，所述主控制器模块21通过spi接口215与所述rfid电子标签连接，以控制所述rfid电子标签工作。设置于火灾现场的多个rfid读取器用于将读取到的rfid电子标签信息发送给后台服务器，由后台服务器基于接收到的rfid电子标签信息计算得到rfid电子标签的位置。本实施例的定位导航模块23包括gps和rfid定位，根据gps定位可以迅速确认火灾现场，但在封闭环境中gps容易受建筑物遮挡，影响定位精度。而采用rfid定位，由于有源rfid标签包含电源，可以给标签芯片的电源，使标签能产生积极的外部信号，标签上有很长的读取距离和大容量内存，可以存储更多的信息，故采用有源rfid定位。因为每个rfid标签都具有唯一的电子编码，根据头盔装置的电子标签，可以具体到每一个人，由图4的rfid定位原理可知，在火灾现场放置适当的阅读器根据每个消防员头盔装置的电子标签，可以准确的定位到每个消防员。后台服务器(指挥中心的监控系统)可以同时接收多路现场数据包括消防员的位置信息，并可以同任一队员进行实时语音通信，为消防人员作出正确的判断。
具体的，rfid电子标签为有源标签，标签内存储消防员编号及其基本信息，设置于手持部分(例如手持部分)2内。rfid读取器为固定式的多频读卡器，固定设置于火灾现场各个地方，读取rfid电子标签信息，与rfid电子标签通过射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的功能。rfid阅读器与rfid电子标签通过射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的功能。每个rfid读取器可通过wifi与后台服务器进行数据通信，发送rfid电子电子标签内的消防员编号、基本信息与定位信息。
参考图3，所述手持部分2还包括语音装置13，所述主控制器模块21通过iis接口220与所述语音装置13连接，以将所述语音装置13发送的实时语音信息通过4g通信模块22向后台服务器发送，以及将通过4g通信模块22接收所述后台服务器返回的实时语音信息发送给所述语音装置。这样，后台服务器的指挥员可以同时接收多路现场数据包括消防员的位置信息，并可以同任一队员进行实时语音通信，为消防人员作出正确的判断。
参考图3，所述手持部分2还包括环境监控模块14，所述主控制器模块21通过iic接口216与所述环境监控模块14连接以控制所述环境监控模块14工作并获取所述环境监控模块14采集到的环境信息。所述主控制器模块21还用于将接收到的所述环境信息通过所述4g通信模块22输出至后台服务器以及发送给所述ar显示模块24进行显示。
参考图3，本实施例的手持部分2的主控制器模块21不但会将图像信息、当前定位信息、环境信息通过4g通信模块22(主控制器模块21设置pcie接口217与所述4g通信模块22连接)发送至后台服务器，还将图像信息、当前定位信息、环境信息发送给ar显示模块24进行实时显示。其中，所述ar显示模块24包括ar眼镜241，所述主控制器模块21通过hdmi接口218与所述ar显示模块24连接。因此，本实施例的智能消防头盔装置既可以通过4g通信模块的4g/wifi将救灾现场信息实时传递到后台服务器的指挥中心，还能通过ar眼镜为消防员实时显示火灾周围环境信息。
可以理解的，如图1所示，本发明实施例的ar眼镜241本身并镶嵌在头盔本体的正前方，所述ar显示模块24还包括用于驱动所述ar眼镜241的ar眼镜驱动模块，所述ar眼镜驱动模块设置于所述手持部分(设备)2，并通过对应接口与所述ar眼镜241连接。
另外，本实施例的手持部分2还配有电源模块和复位按键，电源模块可以对装置充电，供电和断电，复位按键可以使系统复位为初始状态。
综上所述，本发明实施例提供的一种基于4g通信的智能消防头盔装置通过头盔部分的图像采集拼接模块实时采集第一路可见光图像数据和第二路可见光图像数据，并将采集到的两路可见光图像数据进行拼接后得到的全景图像数据发送给所述手持部分的主控制器模块；所述主控制器模块将所述全景图像数据进行去噪增强处理后编码得到适于通过所述4g通信模块发送的图像信息；所述定位导航模块用于获取当前位置信息，并将获取到的当前位置信息发送给所述主控制器模块；所述主控制器模块用于将所述图像信息和当前定位信息通过所述4g通信模块输出至后台服务器以及发送给ar显示模块进行显示；所述主控制器模块用于将后台服务器返回的数据信息发送给ar显示模块进行显示。因此，本发明实施例提供的基于4g通信的智能消防头盔装置能够将火灾现场信息实时ar显示给头盔用户以及传输给后台服务器，从而提高消防处理的效率。在不增加负重的情况下，通过增强现实和无线通信技术，为实施火灾救援的消防队员实时提供行动数据，指导消防人员作出正确的行动和判断具有重要的研究意义。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用cpu、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。