专利名称：一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，属于特种应急救援装备技术领域。
背景技术：
随着社会和经济的迅猛发展，工业生产、社会生活各相关领域对于能源的需求量越来越大，随之而来的是在能源开采、加工和运输等环节中，尤其是传统的化石能源等采集加工运输环节中的意外事故发生概率越来越大，救援难度越来越高。在事故现场，由于燃烧不完全、意外泄漏以及其它突发情况，导致现场出现大量的有毒气体(如CO、H2S等)，随时可能威胁抢险救援人员的人身安全，因此加强救援队员的个人防护尤为重要。传统的抢险救援防护服(诸如消防服)属功能服装仅能实现防火，隔热和阻燃等基本功能，而救援环境中的有毒气体浓度等环境参数无法被现场救援队员和后方指挥员及时获知。因此加强救援队员的个人防护，对保障救援人员的生命安全，以及事故现场的应急指挥至关重要。电化学气体传感器利用气敏电极或者气体扩散电极等构成一系列电池测量各种气体浓度。电化学传感器可准确测量空气中微量气体(ppm级)的浓度，如C0、H2S、S02、NH3、 HF等腐蚀性或有毒气体，电化学传感器具有体积小、可现场直接快速检测和连续检测等独特优点。与半导体气体传感器和红外气体传感器相比，电化学传感器具有低功耗、线性度高等优点。新一代信息处理集成电路(IC)如PSoC、Fusion FPGA等依靠其高集成度、高可靠性的内部集成电路可在低功耗低成本条件下实现快速、准确的信息处理。无线通信是一种仅利用自由空间电磁波传播而不通过有线线缆的通信方式，伴随着通信技术的迅猛发展， 人们更可以依靠新一代无线通信技术实现信息的实时交换。其中，紫蜂(ZigBee)是一种基于IEEE802. 15.4标准的无线监测与控制应用的全球性无线通信标准，突出简单易用、近距离、低功耗且极廉价的市场定位，广泛应用于工业控制、医疗护理、远程控制等领域。正是得益于传感器技术、信息处理技术和无线通信技术的高速发展，抢险救援服的信息化和智能化成为可能。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实时监测抢险救援现场有毒气体(诸如CO、H2S, so2、nh3、hf等)浓度的智能抢险救援服，并具备现场告警功能，同时将相关信息及时传送给抢险救援应急指挥中心。为达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，包括救援服本体，其特征在于在救援服本体上嵌入有毒气监测与告警装置， 该毒气监测与告警装置包括感知有毒气体的信息获取模块，由微处理器获取信息获取模块输出的信号，微处理器根据获取信号适时控制现场告警设备，并将获取的信号处理后通过无线传感网通信模块发送给远端的指挥中心，信息获取模块、微处理器、现场告警设备及无线传感网通信模块由电源管路系统提供电源。
优选地，所述信息获取模块为至少两个，由所述微处理器将从所有信息获取模块获得的数据进行比较分析得到可信数据通过所述无线传感网通信模块发送给后方的指挥中心。优选地，所述信息获取模块包括有毒气体传感器，有毒气体传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接所述微处理器。优选地，所述信号调理电路包括启动电路、电压偏置电路及跨阻放大电路，启动电路连接所述有毒气体传感器的工作电极，电压偏置电路连接所述毒气体传感器的参考电极，所述毒气体传感器的工作电极连接跨阻放大电路，跨阻放大电路连接所述微处理器。优选地，所述告警装置包括声音告警装置和/或光告警装置。 优选地，所述声音告警装置为蜂鸣器，所述光告警装置为三色发光二极管。优选地，所述声音告警装置位于所述救援服本体的肩部靠近人耳处，所述光告警装置位于所述救援服本体的前胸处、后胸处、左侧袖口处或右侧袖口处，所述无线传感网通信模块及所述微处理器位于所述救援服本体的肩部，所述电源管理系统位于所述救援服本体的后背位置处。优选地，所述无线传感网通信模块采用紫蜂(Zigbee)模块。优选地，所述电源管理系统包括柔性薄膜电池组件，柔性薄膜电池组件连接电源管理电路，由电源管理电路给出多路分压电压信号分别输送给所述信息获取模块、微处理器、现场告警设备及无线传感网通信模块。与现有技术相比，本发明的优点是能够实时监测救援队员所在现场的有毒气体浓度，并进行现场实时显示与告警，毒气浓度能表征现场救援的环境条件，同时把这些信息通过无线传感网传送到救援应急指挥控制中心，使救援指挥员能够根据事故现场的环境具体情况做出正确的决策，这对保障消救援人员的生命安全是至关重要的。本发明采用的是微机电系统(MEMS)传感器，集成电路，以及柔性印刷电路板，均比较小巧轻便，既安全又不会有异物感，更不会妨碍衣服的防护和操作功能。
图I为实施例中的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服布置示意图
图2为总体电路框图3为信息获取模块电路框图4为告警装置电路框图5为紫蜂模块连接框图6为电源管理系统框图7为采用实施例构建的系统图8为实施例的工作流程图。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图I及图2所示，本发明提供了一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，包括救援服本体6，在救援服本体6上嵌入毒气监测与告警装置，该毒气监测与告警装置包括用于感知有毒气体的两个信息获取模块1，由微处理器MPU将从所有信息获取模块获得的数据进行比较分析得到最准确的数据通过无线传感网通信模块5发送给远端的指挥中心，同时，微处理器MPU根据获取的信号控制现场告警设备，信息获取模块I、微处理器 MPU、现场告警设备及无线传感网通信模块5由电源管理系统2提供电源。其中，告警装置包括两个声音告警装置4和四个光告警装置3。如图I所示，两个信息获取模块I分别为位于救援服本体6的衣领位置，两个声音告警装置4位于两肩靠近人耳处，四个光告警装置3分别位于救援服本体6的前后胸口处、 左右两袖袖口处。无线传感网通信模块5置于救援服本体6的肩部位置处，电源管理系统 2置于救援服本体6的后背位置处。微处理器MPU及其外围电路组成的微处理器电路7位于救援服本体6的肩部位置处。如图3所示，信息获取模块I包括有毒气体传感器，有毒气体传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接微处理器MPU。对于不同的有毒气体采用不同的有毒气体传感器， 例如对于CO，采用CO浓度监测传感器。信号调理电路即为模拟前端AFE，包括启动电路、电压偏置电路及跨阻放大电路，启动电路连接所述有毒气体传感器的工作电极，电压偏置电路连接所述毒气体传感器的参考电极，所述毒气体传感器的工作电极连接跨阻放大电路， 跨阻放大电路连接所述微处理器MPU。如图4所示，声音告警装置4为蜂鸣器，光告警装置3为三色发光二极管。蜂鸣器及三色发光二极管连接微处理器MPU，进行信息处理后，由微处理器MPU驱动三色发光二极管和蜂鸣器用于现场实时显示和告警。如图5所示，无线传感网通信模块5采用紫蜂模块，紫蜂模块连接微处理器MPU。 信号进入微处理器MPU后，在微处理器MPU中进行处理，对两路信息获取模块I获得的数据分别进行比较分析，把可信信息通过紫蜂ZigBee模块以无线方式发送出去，传输到救援指 车的控制中心。如图6所示，电源管理系统2包括柔性薄膜电池组件，柔性薄膜电池组件连接电源管理电路，由电源管理电路给出多路电压分别输送给所述信息获取模块、微处理器MPUJ! 场告警设备及无线传感网通信模块5。因为救援服本体6在使用中不可避免的有弯曲、折叠等行为动作，因此采用硅基薄膜柔性电池以适应救援服本体的日常操作。在进行救援时，救援人员穿着本发明的提供的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服构成如图7所示的救援网络，其工作过程如图8所示。
权利要求
1.一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，包括救援服本体(6)，其特征在于在救援服本体(6)上嵌入有毒气监测与告警装置，该毒气监测与告警装置包括用于感知有毒气体的信息获取模块(I)，由微处理器(MPU)获取信息获取模块(I)给出的信号，微处理器(MPU)根据获取的信号控制现场告警设备，并将获取的信号处理后通过无线传感网通信模块(5)发送给远端的指挥中心，信息获取模块(I)、微处理器(MPU)、现场告警设备及无线传感网通信模块(5)由电源管理系统(2)提供电源。
2.如权利要求I所述的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，其特征在于所述信息获取模块(I)为至少两个，由所述微处理器(MPU)将从所有信息获取模块获得的数据进行比较分析得到可信信息通过所述无线传感网通信模块(5)发送给后方的指挥中心。
3.如权利要求I所述的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，其特征在于所述信息获取模块(I)包括有毒气体传感器，有毒气体传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接所述微处理器(MPU)。
4.如权利要求3所述的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，其特征在于所述信号调理电路包括启动电路、电压偏置电路及跨阻放大电路，启动电路连接所述有毒气体传感器的工作电极，电压偏置电路连接所述毒气体传感器的参考电极，所述毒气体传感器的工作电极连接跨阻放大电路，跨阻放大电路连接所述微处理器(MPU)。
5.如权利要求I所述的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，其特征在于所述告警装置包括声音告警装置(4)和/或光告警装置(3)。
6.如权利要求5所述的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，其特征在于所述声音告警装置(4)为蜂鸣器，所述光告警装置(3)为发光二极管。
7.如权利要求5所述的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，其特征在于所述声音告警装置(4)位于所述救援服本体(6)的肩部靠近人耳处，所述光告警装置(3)位于所述救援服本体￠)的前胸处、后胸处、左侧袖口处或右侧袖口处，所述无线传感网通信模块(5)及所述微处理器(MPU)位于所述救援服本体￠)的肩部，所述电源管理系统(2)位于所述救援服本体￠)的后背位置处。
8.如权利要求I所述的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，其特征在于所述无线传感网通信模块(5)采用紫蜂模块。
9.如权利要求I所述的一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，其特征在于所述电源管理系统(2)包括柔性薄膜电池组件，柔性薄膜电池组件连接电源管理电路， 由电源管理电路给出多路电压分别输送给所述信息获取模块、微处理器(MPU)、现场告警设备及无线传感网通信模块(5)。
全文摘要
本发明提供一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服，包括救援服本体，其特征在于在救援服本体上嵌入有毒气体监测与告警装置，该毒气监测与告警装置包括用于感知有毒气体的信息获取模块，由微处理器获取信息获取模块给出的信号，微处理器根据获取的信号控制现场告警设备，并将获取的信号处理后通过无线传感网通信模块发送给远端的指挥中心，信息获取模块、微处理器、现场告警设备及无线传感网通信模块由电源管理系统提供电源。与现有技术相比，本发明的优点是能够实时监测救援队员所在现场的有毒气体浓度，并进行现场实时显示与告警。
文档编号A62B17/00GK102600564SQ20121006319
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月11日 优先权日2012年3月11日
发明者周堂兴, 禹素萍, 范红, 许武军, 赵儒哲 申请人:东华大学