专利名称：消防车全信息动态监控系统的制作方法
技术领域：
本发明创造涉及一种用于消防灭火救援现场消防车底盘信息、上装信息、车载装备器材监控信息及现场灾情音视频信息等的采集与传输系统。
背景技术：
消防战斗车辆及车载装备器材在灭火救援行动中发挥不可替代的巨大作用，是消防部队执行灭火救援任务的基础。消防车辆在执行任务时，车辆底盘信息、上装信息(上装主要包括动力输出系统、灭火系统、专勤系统和各种电气设备等，其中灭火系统指水、泡沫、 干粉或二氧化碳等灭火系统；专勤系统指完成某项或多项消防专业技术作业的系统，如举高系统、照明系统、排烟系统、防化系统等)、车载装备器材信息等相对独立，且无法实时自动采集与传输。目前，完成灭火救援任务后只能凭借记忆来完成信息记录，这种数据的采集记录方式不科学不准确，不能正确反映灭火救援现场的实际情况，导致战评总结缺乏数据依据，给消防部队灭火救援经验积累留下隐患。同时，这种粗放式的车载器材管理模式，不能及时掌握装备发展的走向，了解基层灭火救援的实际需求，装备器材配备工作盲目而行，制约了装备器材性能的发挥，已无法适应信息化建设的发展。尤其在重特大灾害事故现场，多部队、多车辆、多装备同时战斗，指挥员需要根据瞬息万变的灾害发展及战斗力量情况，部署灭火救援战术，调派增援部队，因此必须同时全面实时监控所有战斗车辆运行及灭火救援相关信息。
发明内容
本发明创造针对目前消防灭火救援现场灾情及战斗力量相关信息实时采集所存在的上述问题提供一种消防车全信息动态监控系统，其主要目的在于在消防灭火救援现场，实现消防车底盘信息、上装信息、车载装备器材监控信息及现场音视频信息的实时数字化采集汇总、处理及相关业务展现，从源头上丰富了灭火救援信息数据库，使火场救援行动指挥可视化，消防车辆及车载装备器材管理做到常态化、规范化，进一步提升部队战斗力。本发明创造的目的是通过下述技术方案实现的消防车全信息动态监控系统，其特征在于包括车载信息采集与传输装置、现场操作终端和监控中心系统；车载信息采集与传输装置通过有线/无线网络与现场操作终端及监控中心系统连接；
所述的车载信息采集与传输装置，包括主控单元、CAN总线控制管理模块、网络通信管理模块、音视频信息处理模块；
其中主控单元分别与CAN总线控制管理模块、网络通信管理模块、音视频信息处理模块连接，控制模块间数据流转和交换。所述的CAN总线控制管理模块由主控制器、外部接口管理单元和内部接口管理单元组成；
其中主控制器与主控单元连接，接收主控单元的控制命令并返回命令执行结果； 外部接口管理单元主要包括RS485接口单元、CAN总线接口单元和RS232接口单元；主控制器通过RS485接口与车载装备器材监控设备和大气采集仪设备连接，用于接收车载装备器材监控信息和大气环境参数信息；
主控制器通过CAN总线接口与车辆底盘通信系统和车辆上装控制系统连接，接收车辆底盘和上装信息；
主控制器通过RS232接口与GPS模块连接，用于接收GPS模块发送的定位信息； 内部接口管理单元是指以太网控制器，以太网控制器与主控制器连接，接收主控制器的命令；通过以太网控制器实现与网络通信管理模块的数据交换。所述的网络通信管理模块主要由主控制器、外部接口管理单元和内部接口管理单元组成；
其中主控制器与主控单元连接，接收主控单元的控制命令并返回命令执行结果； 外部接口管理单元包括WIFI控制器、2个3G通信模块、RJ45控制器； 主控制器通过WIFI控制器与现场终端及其他无线网络连接，实现与现场操作终端及其他无线网络的数据交换；
主控制器通过3G通信模块与监控中心系统实现远程无线通信功能； 主控制器通过RJ45控制器与车载其他有线通信系统连接；
内部接口管理单元是指以太网控制器，以太网控制器与主控制器连接，接收主控制器的命令；通过以太网控制器实现与CAN总线控制管理模块的数据交换。所述的音视频信息处理模块主要包括主控制器和编码器，主控制器与主控单元及编码器连接，向主控单元发送音视频输入相关状态信息，并执行主控单元的命令，通过编码器完成音视频模拟信息的数字编码功能，实现模数转换。本发明创造的有益效果本消防车全信息动态监控系统，可实现消防灭火救援现场以消防车为核心的全信息实时采集与传输，建立集消防车辆全信息采集、传输、处理、存储、定位跟踪与指挥调度为一体的综合监控管理系统，该系统所采集信息种类多，采集设备集成度高，符合信息的采集、识别、录入作为最后“一公里”技术的要求，符合消防信息化大力开展终端产品开发思路，是对消防一体化信息系统整体框架的重要补充，丰富了基础数据来源。该系统的应用将极大提高消防装备的信息化应用与管理水平。
图1是消防车全信息动态监控系统整体逻辑图。图2是车载信息采集与传输装置逻辑图。图3是CAN总线控制管理模块逻辑图。图4是CAN总线控制管理模块电路原理图。图5是网络通信管理模块逻辑图。图6是音视频信息处理模块逻辑图。图7是车辆底盘及上装信息处理流程图。
具体实施例方式消防车全信息动态监控系统，如图1所示，包括现场操作终端1、车载信息采集与传输装置2和监控中心系统3。
其中现场操作终端1，是基于WindowsXP或者Win7操作系统的平板电脑，主要用于灭火救援现场，通过WIFI无线网络实现对车载信息采集与传输装置的控制管理及相关信息交互功能，完成如装置的参数配置、现场视频信息采集控制等操作。该终端通过车载信息采集与传输装置实现与监控中心系统的信息上传与指令下达功能，其中下行信息有警情信息和调度指令等，上行信息有车辆状态信息等。操作终端实现的其他主要功能有车辆状态信息管理、导航与定位、火灾扑救规程、抢险救援规程及危化品信息查询等功能。监控中心系统3，实时接收车载信息采集与传输装置发送的灾情现场灭火救援相关信息，对接收的信息汇总、存储及完成相关业务展现，并实现与其他消防一体化业务信息系统的信息交换与共享。主要实现的功能有权限管理、设备管理、车辆运行保养管理、车载器材管理、警情信息及调度指令下达、GIS子系统、信息维护管理及查询与统计分析等。车载信息采集与传输装置2，由主控单元21、CAN总线控制管理模块22、网络通信管理模块23、音视频信息处理模块M组成。其逻辑结构如图2所示。该装置充分考虑车载环境因素，设计符合抗震、抗高温等技术要求，保证装置稳定、可靠运行。其中主控单元的单片机型号为海思HI3511，主控单元21的单片机分别与CAN总线控制管理模块22、网络通信管理模块23、音视频信息处理模块M连接，通过主控单元21启动各模块运行，监控各模块工作状态，接收请求和下达控制命令，控制模块间数据流转和交换，是车载信息采集与传输装置的控制与管理核心。CAN总线控制管理模块22主要由主控制器221、外部接口管理单元和内部接口管理单元组成。其逻辑结构如图3所示。主控制器221与主控单元21连接，接收主控单元21的控制命令并返回命令执行结果，主要实现内、外部接口管理单元与其关联系统的数据交换和控制管理功能，实现车载信息采集与传输装置与各外部系统(具有RS485或者RS232接口)间的数据转发。外部接口管理单元主要包括RS485接口单元、CAN总线接口单元和RS232接口单元，其中RS485接口单元由RS485接口驱动器及RS485接口构成，CAN总线接口单元由CAN 总线接口驱动器及CAN总线接口构成，RS232接口单元由RS232接口驱动器及RS232接口构成；
主控制器221通过RS485接口 222与车载装备器材监控设备和大气采集仪设备连接， 用于接收车载装备器材监控信息和大气环境参数信息；
主控制器221通过CAN总线接口 223与车辆底盘通信系统和车辆上装控制系统连接， 接收消防车辆底盘和上装信息；
主控制器221通过RS232接口 2M与GPS模块连接，用于接收GPS模块发送的定位信
肩、ο内部接口管理单元是指以太网控制器225，以太网控制器225与主控制器221连接，接收主控制器的命令，按照优先级将从外部接口管理单元接收的车载装备器材监控信息、大气环境参数信息、车辆底盘及上装信息转发至网络管理控制模块，并通过网络管理控制模块23将所有信息发送至监控中心系统3。CAN总线控制管理模块22的电路原理图如图4所示。Ul是主控制器221的芯片，型号为LPC1768，U4是RS232接口驱动器，型号为 MAX3232, U5是CAN总线接口驱动器，型号为TJA1050，U8是RS485接口驱动器，型号为SP3485, U6是IOM/100M以太网控制器225的芯片，型号为DM9161。网络通信管理模块23主要由主控制器231、外部接口管理单元和内部接口管理单元组成，该模块是整个系统与外界进行网络数据交换的枢纽。其逻辑结构如图5所示。其中主控制器231，型号为BCM58M，与主控单元21连接，接收主控单元21的控制命令并返回命令执行结果，主要实现对内、外部接口管理单元的控制管理功能，内置路由控制功能，实现有无线数据的接收及转发控制，是整个系统的网络数据流转的控制与管理中心。外部接口管理单元包括WIFI控制器232，型号为Si325^、2个3G通信模块233、 234、RJ45控制器235，型号为BCM58M_1 ；其中3G通信模块233、2；34实现远程无线通信功能，所有与监控中心系统的数据交换都通过该模块完成，是整个系统通信的关键设备，使用 2个3G通信模块，实现互为备份功能。正常情况下2个模块同时工作，并根据一定的策略实现动态负载均衡。系统兼容相同或不同制式的3G模块，如可同时使用2个WCDMA制式的 3G模块，或者1个WCDMA制式和1个EVDO制式的模块；
其中主控制器231通过WIFI控制器232与现场终端及其他无线网络连接，实现与现场操作终端及其他无线网络的数据交换；
主控制器231通过3G通信模块233或3G通信模块234与监控中心系统实现远程无线通信功能；
主控制器通过RJ45控制器235与车载其他通信系统及监控中心系统连接；当现场3G 无线网络出现故障时，系统会自动将所有数据通信任务转移到该RJ45控制器，并通过车载其他网络系统与监控中心系统实现实时数据交换功能，保证监控中心系统接收数据的新鲜性。内部接口管理单元是指以太网控制器236，型号为DM9000，以太网控制器236与主控制器231连接，接收主控制器的命令；通过以太网控制器实现与CAN总线控制管理模块的数据交换。音视频信息处理模块M其逻辑结构如图6所示主要包括主控制器M1，型号为 Η 3515,编码器M2，型号为D720102，主控制器241与主控单元21及编码器242连接，向主控单元21发送音视频输入相关状态信息，并执行主控单元的命令，完成音视频信息的输入及输出控制功能。通过编码器242完成音视频模拟信息的数字编码功能，实现模数转换。 音视频信息处理模块M可实现2路音视频输入和1路音视频输出。本系统的具体应用例采用本系统对车辆底盘及上装信息处理方法流程如图7所示，该方法主要包含信息的采集与传输2个主要方面，车辆底盘和上装信息分别通过1路 CAN总线实现信息采集，采集方法基本相同，具体步骤如下
1、系统实时监控CAN总线上的数据；
2、监控到数据，根据车辆底盘和上装通信系统提供的协议进行数据解析，通过分析，如果该数据是所需的真实数据，执行步骤3 ；如果不是，执行步骤1 ；
3、根据系统自定义的上行数据协议，封装该真实数据，形成待发送的IP数据包；
4、将封装后的IP数据包根据优先级加入到数据发送队列，等待通过3G无线网络发送到监控中心系统；
5、监控中心系统接收到数据后，进行相关处理、展现及存储，完成信息的实时采集与传输功能。
权利要求
1.消防车全信息动态监控系统，其特征在于包括车载信息采集与传输装置、现场操作终端和监控中心系统；车载信息采集与传输装置通过有线/无线网络与现场操作终端及监控中心系统连接；所述的车载信息采集与传输装置，包括主控单元、CAN总线控制管理模块、网络通信管理模块、音视频信息处理模块；其中主控单元分别与CAN总线控制管理模块、网络通信管理模块、音视频信息处理模块连接，控制模块间数据流转和交换。
2.根据权利要求1所述的消防车全信息动态监控系统，其特征在于所述的CAN总线控制管理模块由主控制器、外部接口管理单元和内部接口管理单元组成；其中主控制器与主控单元连接，接收主控单元的控制命令并返回命令执行结果； 外部接口管理单元主要包括RS485接口单元、CAN总线接口单元和RS232接口单元； 主控制器通过RS485接口与车载装备器材监控设备和大气采集仪设备连接，用于接收车载装备器材监控信息和大气环境参数信息； 主控制器通过CAN总线接口与车辆底盘通信系统和车辆上装控制系统连接，接收消防车车辆底盘和上装信息；主控制器通过RS232接口与GPS模块连接，用于接收GPS模块发送的定位信息； 内部接口管理单元是指以太网控制器，以太网控制器与主控制器连接，接收主控制器的命令；通过以太网控制器实现与网络通信管理模块的数据交换。
3.根据权利要求1所述的消防车全信息动态监控系统，其特征在于所述的网络通信管理模块主要由主控制器、外部接口管理单元和内部接口管理单元组成；其中主控制器与主控单元连接，接收主控单元的控制命令并返回命令执行结果； 外部接口管理单元包括WIFI控制器、2个3G通信模块、RJ45控制器； 主控制器通过WIFI控制器与现场终端及其他无线网络连接，实现与现场操作终端及其他无线网络的数据交换；主控制器通过3G通信模块与监控中心系统实现远程无线通信功能； 主控制器通过RJ45控制器与车载其他有线通信系统连接；内部接口管理单元是指以太网控制器，以太网控制器与主控制器连接，接收主控制器的命令；通过以太网控制器实现与CAN总线控制管理模块的数据交换。
4.根据权利要求1所述的消防车全信息动态监控系统，其特征在于所述的音视频信息处理模块主要包括主控制器和编码器，主控制器与主控单元及编码器连接，向主控单元发送音视频输入相关状态信息，并执行主控单元的命令，通过编码器完成音视频模拟信息的数字编码功能，实现模数转换。
全文摘要
消防车全信息动态监控系统，涉及一种用于消防灭火救援现场消防车底盘信息、上装信息、车载装备器材监控信息及现场灾情音视频信息等的采集与传输系统。系统包括车载信息采集与传输装置、现场操作终端和监控中心系统；车载信息采集与传输装置通过有线/无线网络与现场操作终端及监控中心系统连接。该系统可实现消防灭火救援现场以消防车为核心的全信息实时采集与传输，建立集消防车辆全信息采集、传输、处理、存储、定位跟踪与指挥调度为一体的综合监控管理系统，是对消防一体化信息系统整体框架的重要补充，丰富了基础数据来源。该系统的应用将极大提高消防装备的信息化应用与管理水平。
文档编号G05B19/418GK102419575SQ20111023542
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者吕欣驰, 姜学赟, 张春华, 潘刚, 马青波 申请人:公安部沈阳消防研究所