专利名称：低能见度火场环境中危险物品位置的指示方法
技术领域：
本发明涉及一种在低能见度火场环境中用于指示危险物品位置的方法，有助于抢 险人员掌握火场中易燃易爆物品的信息，快速找到火场中易燃易爆物品的位置进而快速排 除险情，尽最大可能避免人员和财产损失。
背景技术：
火场救火是一件危险的工作，烟雾使得现场能见度降低，除了普通材料的燃烧以 外，易燃易爆危险物品是一个重大威胁，易燃易爆危险物品的种类繁多，如液化气瓶、氧气 瓶、各种化学储物罐(苯、氯气)等等。对火场环境的探查目前很难有一种统一的手段，往 往是各种方法各自发挥自己的长处，相互间互为补充。为了完成救火任务，消防人员到达火场后，一项重要的工作是需要了解或侦察火 灾现场的情况，特别是需要了解火场中是否有易燃易爆危险物品以及它们的大致位置，这 关系到能否快速扑灭火源、减少财产损失，关系到能否降低易燃易爆危险物品对消防人员 人身伤害。如果对火场内易燃易爆危险物品的情况不了解，贸然进入火场，不仅不能完成灭 火任务，还有可能牺牲生命。消防人员往往需要面对各种复杂的火场情况，达到现场后，完全可能出现找不到 能够讲清楚着火建筑物内的情况的人(或能找到人但见不清楚建筑物内的情况)，导致消 防员不能准确掌握着火建筑物内是否有易燃易爆危险物品以及它们的大致情况。浓烟、火 光导致现场低能见度，派人采用目视侦察火场的方式不仅延误灭火时间，而且也难以完成 火场侦察任务。即便知道有易燃易爆危险物品，但在低能见度环境中，也不容易弄清楚易燃 易爆危险物品是什么种类、在什么位置、有多少数量。如果能够有一种微型装置，能够在着火的初期和中期，帮助消防人员快速查明着 火建筑物内是否有易燃易爆危险物品，种类是什么、大致数量是多少、大致位置哪里？这对 快速扑灭火灾、减少消防人员人身伤害、降低火灾财产损失将具有积极的意义。本发明针对 此问题提出了解决方法，给出了实施例。
发明内容
本发明考虑了火场的复杂性，综合采用了有源RFID(Radio Frequency Identification)、 高亮度绿光和蓝光、高低频声音共同标示的方法来指示位于低能见度火场环境中易燃易爆危险 物品的位置。本发明将符合国家规范和安全标准的小型有源RFID卡(内置锂电池)、由高亮度 聚光和散光LED蓝光二极管间隔排列构成的环形带、由高亮度聚光和散光LED绿光二极管 间隔排列构成的环形带、可充电电源、烟雾传感器、触发放大控制电路、高低频刺耳单音发 声装置安置在电路板上，构成一个小型标签，该标签可以挂放在易燃易爆危险物品上或粘 贴在易燃易爆危险物品的旁边(或表面)。高亮度聚光和散光LED蓝光二极管间隔排列构成的环形带1、由高亮度聚光和散光LED绿光二极管间隔排列构成的环形带2共同组成蓝绿光发光模块。两个环形带一个水 平放置，一个垂直放置，相互交叉。蓝绿光发光模块同时采用了聚光LED和散光LED，是为了便于在各个视觉角度观 察明显，更加突出视觉效果。所有LED蓝光二极管的负极连接在一起、正极与连接在一起， 所有LED绿光二极管的负极连接在一起、正极连接在一起。LED蓝光二极管负极和LED绿光 二极管的负极联通，LED蓝光二极管负极和LED绿光二极管的正极联通。各自的正负连接 到各自电源的正负极。可充电电源有高性能锂电或镍氢电池构成，可充电电源给蓝绿光发光模块、烟雾 传感器、触发放大控制电路、高低频刺耳单音发声装置供电。烟雾传感器起到主控的作用，一旦检测到有烟雾或酒精、液化气、丁烷、甲烷、氢气 等敏感气体泄漏到室内达到一定浓度时，烟雾传感器控制产生一个触发信号，该信号经过 放大电路放大后，控制继电器线包电压，使得继电器动作，继电器开关闭合，蓝绿光发光模 块和高低频刺耳单音发声装置开始工作，产生蓝绿光线和声音报警。采用性能良好的防火 隔热材料覆盖可充电电源，对可充电电源起到保护作用。有源RFID卡中内置的纽扣锂电池一般能够使用2年左右，每个有源RFID卡有一 个唯一的卡号，有源RFID卡的电路工作后，可向外发送具有特殊特征的微弱无线电波信 号，可供RFID读卡终端读出卡号，并对卡号进行进一步利用。一般标准RFID读卡器可以在 0 50米的无遮挡的距离内读出有源RFID卡的卡号。当消防人员随身携带的由全向天线、RFID读卡器、嵌入式微型计算机、可充电电 源、小型液晶显示屏和喇叭、无线网卡构成的小型RFID读卡终端进入火场内侦察或处置。 嵌入式微型计算机内建有一个管辖区内易燃易爆危险物品的数据库，每一条记录和一个有 源RFID卡号相对应，有和该卡号唯一对应的易燃易爆危险物品的文字说明，例如与此卡 号对应的危险物的种类是什么？数量有多少？大致放在室内哪一个位置？当消防人员随身携带小型RFID读卡终端进入低能见度有易燃易爆危险物品的房 间后，即可远距离读出RFID卡号，得到RFID读卡器读出卡号后嵌入式微型计算机中的软件 自动到数据库中查询并将查询结果显示在小型液晶屏上以便查看，同时嵌入式微型计算机通过喇叭自动播出预先录制的与该RFID卡号唯一对应的 语音提示，比如危险物是什么(如煤气罐、苯罐等信息)，有多少？大致在房间哪个位置和 东西南北大致方向。相应的文字内容也可显示在小型液晶显示屏上。这样可以帮助抢险人 员在安全距离内掌握火场内易燃易爆危险物品的情况，一旦进入火场后能够根据本发明阐 述位置指示方法快速找到易燃易爆危险物品，并采用相应有效措施。该卡号亦可通过无线 网卡以无线方式快速传输到火场外的指挥车内。全向天线连接到RFID读卡器，RFID读卡器通过通信接口(例如RS232、RS485、USB 等)连接到嵌入式微型计算机，无线网卡也连接到嵌入式微型计算机，可充电电源负责给 RFID读卡器、嵌入式微型计算机、无线网卡供电。目前有源RFID可以做到在无遮挡的环境中50米的查找距离。该卡号亦可通过3G 无线网卡以无线方式快速传输到火场外的指挥车内，指挥车内也有和小型RFID读卡终端 相同的危险物品数据库，可供查询和指挥决策使用。由于RFID读卡终端可以做到小型化，因此，完全可以由消防人员随身携带，并不妨碍消防抢险人员的正常工作。也可由小型机器人携带进入火场进行前期侦察，这样可以 针对不同的应用环境给出不同的解决方案。为了进一步提高位置指示效果和可靠性，结合有源RFID卡的标示结果，我们采用 光源标示易燃易爆危险物品位置的方法。在光源的选择上，由于火场烟雾、火光容易遮蔽红 光、黄光等光线，因此我们采用绿光和蓝光光源的组合，绿光和蓝光与火场红光背景环境能 够较好的区分。由于不同波长的光在烟雾中的穿透率不同，采用蓝光和绿光的组合适应性 更好。为了节省电池电源的消耗，采用高亮度LED 二极管，LED耗电小，亮度高。为了尽 量避免可能的光线遮蔽，设计一个环形夹具以固定多个LED光源，这样可以实现更大范围 的蓝光和绿光的视觉标示效果。由于人眼能够对光源进行定位，因此消防员可以在低能见度的火场环境中，通过 该高亮且在浓烟中穿透性好的的蓝绿光源确定易燃易爆危险物品的位置。考虑到复杂墙体可能对RFID、高亮LED蓝光和绿光的遮挡，本设计还考虑采用声 音提示的方式。具体方法是一旦着火，烟雾传感器探知即开始启动高低频刺耳单音发声装 置。这样消防人员在火场外通过声音即可知道着火建筑物内是否有易燃易爆危险物品。在声信号的频率选择上，采用高频单音和低频单音相结合的发声的方式。高频声 波传播不远，近距离提示效果好，低频声波传播远，远距离提示效果好。组合中要重视体现 声音刺耳的效果，这样可以帮助消防员确定声源的位置。一般来讲，单音刺耳效果较好，可 以考虑不同高低频单音的组合。本发明将烟雾传感器、有源RFID卡、环形高亮度LED蓝绿光光源高低频刺耳单音 发声装置综合用于标示低能见度火场环境中易燃易爆危险物品的位置，主要的特点是有 源RFID的采用大大扩展了危险物的探测距离；蓝绿光光源的组合指示可以较好地区分火 场背景红光；高低频单音声源相结合，体现刺耳效果，同时兼顾了近距离和较远距离；小型 化读卡终端，卡号和数据库的自动查询，可以将火场侦察结果通过无线方式传输到现场指 挥人员，以便其进行科学的抢险指挥。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是在现场危险物表面粘贴或悬挂在旁边的标签组成和连接关系大致示意图。图中101为内置纽扣锂电池的小型有源RFID卡，102是烟雾传感器，能够对烟雾或 酒精、液化气、丁烷、甲烷、氢气等敏感气体进行传感探测，103是触发放大控制电路、104是 由高亮度聚光、散光LED蓝光二极管间隔排列构成的环形带和由高亮度聚光、散光LED绿光 二极管间隔排列构成的环形带共同组成的蓝绿光发光模块，105是高低频刺耳单音发声装 置，106是由高性能锂电或镍氢电池构成的可充电电源。图2是由消防人员或小型机器人便携式的小型RFID读卡终端组成和连接关系基 本示意图。图中201是全向天线，用于接收有源RFID卡发出的微弱无线信号，202是有源 RFID读卡器，可以读出有源RFID的卡号并通过通信接口 203按照通信协议向嵌入式微型 计算机204传输，无线网卡206连接到通过USB接口连接到嵌入式微型计算机204。205是 小型液晶显示屏和喇叭，用于显示和播放嵌入式微型计算机204对有源RFID的卡号的处理结果。可充电电源207给RFID读卡器202、嵌入式微型计算机204、小型液晶显示屏和喇叭 205供电，无线网卡206通过嵌入式微型计算机204间接获得可充电电源207提供的工作电源。
具体实施例方式下面参照附图，详细描述本发明具体实施方式
。内置纽扣锂电池的小型有源RFID卡101采用苏州木兰公司的产品，由3V纽扣锂 电池供电，作用距离最远可以达到50米，整个有源RFID卡采用塑料封装外壳后，机械尺寸 约为4. 5X2. 8X0. 8cm。用最新的防火隔热材料在标签壳体表面覆盖。有源RFID卡中内置的 纽扣锂电池一般能够使用2年左右，每个有源RFID卡有一个唯一的卡号，有源RFID卡的电 路工作后，可向外发送具有特殊特征的微弱无线电波信号，可供RFID读卡终端读出卡号， 并对卡号进行进一步利用。一般标准RFID读卡器可以在0 50米的无遮挡的距离内读出 有源RFID卡的卡号。烟雾传感器102能够对烟雾或酒精、液化气、丁烷、甲烷、氢气等敏感气体进行传 感探测，具体型号为MQ-2，有6个引脚。可充电电源106由由2块3. 7V可充电锂电池和 7805芯片构成，可以产生5V电源。由高亮度聚光、散光LED蓝光二极管间隔排列构成的环形带1和由高亮度聚光、散 光LED绿光二极管间隔排列构成的环形带2共同组成的蓝绿光发光模块104同时采用了聚 光LED和散光LED，两个环形带一个水平放置，一个垂直放置，相互交叉。这是为了突出视觉 效果，便于在各个视觉角度更容易观察到位置指示，显示非常醒目，提示效果较好。触发放大控制电路103主要由三极管放大电路和继电器线构成，三极管放大电路 的输出加于控制继电器线包电压端，以控制继电器开关的闭合。高低频刺耳单音发声装置105采用不同频率的蜂鸣器构成，可以产生设定的高低 频相结合的声源，蜂鸣器采用连续鸣叫和间断鸣叫两种方式。一旦烟雾传感器102检测到烟雾或设定的敏感气体，根据设计的电路，烟雾传感 器102产生一个触发信号，该信号经过触发放大控制电路103，由三极管放大后，控制继电 器线包电压，使得继电器动作，继电器开关闭合，蓝绿发光模块和蜂鸣器开始工作，产生蓝 绿光线和声音报警。全向天线201和和有源RFID读卡器202采用苏州木兰公司配套产品，可以和内置 纽扣锂电池的小型有源RFID卡101配套使用，有源RFID读卡器202对全向天线201接收 到的有源RFID卡101发出的无线电信号后，经过处理可以读出有源RFID卡101的卡号，并 将该卡号通过通信接口 203按照通信协议向嵌入式微型计算机204传输，嵌入式微型计算机204采用一个PC104板卡，该板卡可以通过RS232接口和RFID 读卡器相连，通过编程获得该卡号。嵌入式微型计算机内建有一个管辖区内易燃易爆危险 物品的数据库，每一条记录和一个有源RFID卡号相对应，有和该卡号唯一对应的易燃易爆 危险物品的文字说明，例如与此卡号对应的危险物的种类是什么？数量有多少？大致放 在室内哪一个位置？无线网卡206采用中国电信的189号段的无线网卡，通过USB接口连接到嵌入式 微型计算机204。将小型小型液晶显示屏和喇叭(205)通过对应接口连接到PC104板卡上，
6用于显示和播放嵌入式微型计算机204对有源RFID的卡号处理结果。可充电电源207给RFID读卡器202、嵌入式微型计算机204供电、小型液晶显示屏 和喇叭205，无线网卡206通过嵌入式微型计算机204间接获得可充电电源207提供的工作 电源。当消防人员随身携带的由全向天线、RFID读卡器、嵌入式微型计算机、可充电电 源、小型液晶显示屏和喇叭205、无线网卡构成的小型RFID读卡终端进入低能见度有易 燃易爆危险物品的房间后，即可能在50米较为安全的距离内读出低能见度火场内存在的 RFID卡号，得到RFID读卡器读出卡号后嵌入式微型计算机中的软件自动到数据库中查询 并将查询结果显示在小型液晶屏上以便查看，同时在嵌入式微型计算机上配置的小型喇叭 自动播出预先录制的与该RFID卡号唯一对应的语音提示，比如危险物是什么，大致在房间 哪个位置。这样消防人员就可以在较安全的距离内(最远50米)知道此房间内是否有危 险易燃易爆物品，有多少？是什么？(如煤气罐、苯罐等信息)。这样可以帮助抢险人员 在安全距离内掌握火场内易燃易爆危险物品的情况，一旦进入火场后能够根据本发明阐述 位置指示方法快速找到易燃易爆危险物品，并采用相应有效措施。消防人员携带小型RFID读卡终端读出的卡号亦可通过无线网卡206以无线方式 快速传输到火场外的指挥车内接收装置中，指挥车内也有和小型RFID读卡终端相同的危 险物品数据库，可供查询和指挥决策使用。由于RFID读卡终端可以做到小型化，因此，完全可以由消防人员随身携带，并不 妨碍消防抢险人员的正常工作。也可由小型机器人携带进入火场进行前期侦察，这样可以 针对不同的应用环境给出不同的解决方案。
权利要求
一种在低能见度火场环境中用于指示危险物品位置的方法，其特征是将烟雾传感器、内置纽扣锂电池的有源RFID卡、高亮度LED蓝绿光光源构成的环形带、高低频刺耳单音发声装置共同用于标示低能见度火场环境中易燃易爆危险物品的位置；利用有源RFID发出的无线信号扩展危险物的探测距离，高亮度LED蓝绿光光源的组合指示用于区分火场背景，高低频单音声源相结合体现了刺耳效果，可以帮助消防员确定声源的位置，同时兼顾了近距离和较远距离；消防抢险人员携带包含全向天线、有源RFID读卡器、通信接口、嵌入式微型计算机、无线网卡、小型液晶显示屏和喇叭、可充电电源构成的小型化读卡终端进入低能见度火场后，可以远距离读出有源RFID的卡号，嵌入式微型计算机有和每个有源RFID的卡号相对应的唯一的数据库记录，根据卡号可以进行数据库的自动查询，数据库查询得到的内容可以在小型液晶显示屏显示，也可由嵌入式微型计算机台通过喇叭自动播放。
2.根据权利要求1所述的一种在低能见度火场环境中用于指示危险物品位置的方法， 其特征是采用高亮度聚光和散光LED蓝光二极管间隔排列构成的环形带1、采用高亮度 LED蓝绿光光源构成的环形带2，两个环形带一个水平放置，一个垂直放置，相互交叉，共同 组成的蓝绿光发光模块，便于更容易在各个视觉角度观察到环形带的存在。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种在低能见度火场环境中用于指示危险物品 位置的方法，其特征是指示光源采用高亮度LED蓝绿光二极管，利用不同波长的光在烟雾 中的穿透率不同，以便于和火场红光烟雾背景进行区分。
4.根据权利要求1所述的一种在低能见度火场环境中用于指示危险物品位置的方法， 其特征是采用高低频刺耳单音组合的方式，充分利用声波的传播特性和人耳对声波的定 位功能，对低能见度火场环境中的危险物品进行位置标示。
5.根据权利要求1所述的一种在低能见度火场环境中用于指示危险物品位置的方法， 其特征是消防抢险人员携带的小型化读卡终端得到挂放在易燃易爆危险物品上或粘贴在 易燃易爆危险物品的旁边(或表面)的有源RFID卡号后，该卡号亦可通过无线网卡以无线 方式快速传输到火场外的指挥车内，指挥车内也有和小型RFID读卡终端相同的危险物品 数据库，可供查询和指挥决策使用。
全文摘要
本发明将烟雾传感器、有源RFID卡、环形高亮度LED蓝绿光光源、高低频刺耳单音发声装置综合用于标示低能见度火场环境中易燃易爆危险物品的位置，主要的特点是有源RFID的采用大大扩展了危险物的探测距离；蓝绿光光源的组合指示可以较好地区分火场背景红光；高低频单音声源相结合，体现刺耳效果，同时兼顾了近距离和较远距离；小型化读卡终端，卡号和数据库的自动查询，可以将火场侦察结果通过无线方式传输到现场指挥人员，以便其进行科学的抢险指挥。
文档编号G08B7/06GK101853549SQ20101016209
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者于昌华 申请人:于昌华