基于物联网的消防智能终端设计与实现

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近年来,火灾事故频发,消防安全工作日趋严峻。在消防救援中消防人员自身的安全问题越来越受到重视,只有消防人员自身的安全得到保障才能更好的实施救援。目前市面上有很多智能终端设备,但是针对消防人员使用的智能终端大多成本高、功能单一,很多只有简单的呼叫通话、火灾防护功能(如头盔面罩、氧气瓶),这些简单的功能在日益复杂的消防条件下并不能满足要求。本文针对现有的消防终端和消防救援辅助设备存在的问题,设计了一套基于物联网的消防智能终端系统。系统功能丰富、成本低、结构简单。  本文从物联网三层架构中的感知层进行重点研究和开发,论文主要工作包括以下三个部分:  (1)在感知层方面采用模块化设计的思想利用传感器技术实现了消防现场环境监测和消防人员生理参数监测。文中利用环境监测传感器(如温度、烟雾、有毒气体)、生理参数监测传感器(心率、人体危险姿态)等,设计了消防智能终端的感知模块。文中对传感器的选型、硬件电路设计、传感器的感知算法等进行了详细的设计说明。针对于生理参数监测中使用的心率传感器采用了多级滤波电路、数模转换等方法得出数值,然后采用基于极值的方法实现了脉搏周期的有效计算进而推测出心率。针对消防场景提出一种感知模型,利用加速度传感器采集人体活动原始数据,然后采用基于阈值判断的加速度信号矢量幅度SMV和滑动时间窗的数据处理方法实现了消防现场危险姿态识别。  (2)利用RFID技术实现了终端巡检功能和消防人员室内定位功能。消防巡检功能和基于RFID的室内定位采用带有RFID功能的PDA终端来实现,文中给出了消防巡检功能的设计方案以及消防现场定位标签布置策略及算法的设计。  (3)在传输层方面,通过对比几种常见的短距离无线通信方式,选择了基于蓝牙4.0协议的传输模块。远距离无线通信的方式则选用目前成熟的2G/3G网络。  (4)软件设计方面采用当前比较流行的Android系统,在Android系统下开发了蓝牙通信程序和相应的显示界面实现感知模块与移动终端之间的通信和显示,并将智能终端监测的数据上传到消防监控指挥平台服务器端。  在完成系统的集成后,通过一系列的实验论证了系统的可行性。
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