一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 102600564 B (45)授权公告日 2014.10.15 CN 102600564 B (21)申请号 201210063194.0 (22)申请日 2012.03.11 A62B 17/00(2006.01) G08B 21/14(2006.01) (73)专利权人 东华大学 地址 201620 上海市松江区人民北路 2999 号 (72)发明人 许武军 赵儒哲 范红 禹素萍 周堂兴 (74)专利代理机构 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人 翁若莹 柏子雵 (54) 发明名称 一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救 援服 (57) 摘要 本发明提供。

2、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。 (51)Int.Cl. 审查员 刘杨威 权利要求书 1 页 说。

3、明书 3 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 (10)授权公告号 CN 102600564 B CN 102600564 B 1/1 页 2 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 (1)， 由微处理器 (MPU) 获取信息获取模块 (1) 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。

4、(5)发送给远端的指挥中心， 信息获取模块(1)、 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 ； 所述告警装置包括声音告警装置 (4) 和 / 或光告警装置 (3) ； 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 (6) 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 (6) 的肩部， 所述电源管理系 统 (2) 位于所述救援服本体 (6) 的后背位置处 ； 所述电源管理系统 (2)。

5、 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) ； 所述信息获取模块 (1) 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) ； 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) ； 其工作流程为 ： 检测浓度是否。

6、正常， 若是， 则绿灯长亮， 蜂鸣器不响， 若否， 则判断是否超过临界值， 若 是， 则红灯闪烁， 蜂鸣器急响， 若否， 则黄灯闪烁， 蜂鸣器不响。 2. 如权利要求 1 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(1)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 1 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。 权 利 要 求 书 CN 1026005。

7、64 B 2 1/3 页 3 一种嵌入毒气监测和告警功能的智能抢险救援服 技术领域 0001 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 0002 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。

8、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。 0003 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 CO、 H2S、 SO2、 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。

9、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、。

10、 远程控制等领域。 0004 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 0005 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。 0006 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。

11、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。 说 明 书 CN 102600564 B 3 2/3 页 4 0007 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。 0008 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。 0。

12、009 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。 0010 优选地， 所述告警装置包括声音告警装置和 / 或光告警装置。 0011 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。 0012 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。

13、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。 0013 优选地， 所述无线传感网通信模块采用紫蜂 (Zigbee) 模块。 0014 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。 0015 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。

14、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。 附图说明 0016 图 1 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 ； 0017 图 2 为总体电路框图 ； 0018 图 3 为信息获取模块电路框图 ； 0019 图 4 为告警装置电路框图 ； 0020 图 5 为紫蜂模块连接框图 ； 0021 图 6 为电源管理系统框图 ； 0022 图 7 为采用实施例构建的系统。

15、图 ； 0023 图 8 为实施例的工作流程图。 具体实施方式 0024 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。 0025 如图 1 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 说 明 书 CN 102600564 B 4 3/3 页 5 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。

16、 根据获取的信号控制现场告警设备， 信息获取模块 1、 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。 0026 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。 0027 如图 1 所示， 两个信息获取模块 1 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 。

17、位 于救援服本体 6 的肩部位置处。 0028 如图3所示， 信息获取模块1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。 0029 如图 4 所示， 声音告警装置 4 为蜂鸣器， 光告警装置 3 为三。

18、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。 0030 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 1 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 挥的控制中心。 0031 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。

19、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。 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。 0032 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。 说 明 书 CN 102600564 B 5 1/4 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102600564 B 6 2/4 页 7 图 3 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102600564 B 7 3/4 页 8 图 7 说 明 书 附 图 CN 102600564 B 8 4/4 页 9 图 8 说 明 书 附 图 CN 102600564 B 9 。