技术领域
[0001] 本
发明涉及智能化消防技术领域，具体涉及一种集环境感知与生命特征监测一体化的智能消防头盔。
背景技术
[0002] 消防头盔由盔壳、面罩、披肩、
缓冲层等部分组成，半盔式设计，款式新颖，具备防尖锐物品冲击、防
腐蚀、防热
辐射、反光、绝缘、轻便等性能，头盔内可佩戴空气呼吸器和无线通讯系统，有明显的反
光标志。
[0003] 消防头盔的性能特点有：
[0004] 1、防撞击，尤其去头顶坠落物撞击防护性能优良。从
外壳到佩戴者头部共有高强壳体、高
密度泡沫、缓冲宽十字带及帽箍Ⅰ和均
力缓冲网及帽箍Ⅱ共四级减震结构，最大限度地减缓撞击强度和对头骨的局部冲击。
[0005] 2、抗高温性能优良，由于壳体采用增强聚酰胺
纤维，并经阻燃处理，帽圈采用塑
钢材料对壳体外形整体支持，面屏采用耐高温PC
复合材料，披肩采用防护服面料加防热辐射涂层，双层结构，因此其耐高温性能优良。
[0006] 3、防护更加全面，增加对
耳部、后脑部的防护，头部固定到帽圈状态时，头骨各部位离头盔壳体空间均保持在3cm以上，并在帽圈内部增加舒适弹性缓冲层，确保意外撞击不会造成头骨任何部位直接受力。
[0007] 4、内外多级调节，与戴者头部结合紧密，
配重合理，
重心稳定，帽圈紧度调整由盔体后部的外置式旋扭控制，可在不摘头盔的情况下，任意调节，适应中国人的各种头型。
[0008] 5、佩戴舒适，由于头顶采用均力网、多级调节帽圈、帽圈与下颌带与
皮肤接触部位均采用柔软优质的轻羊皮材料，吸汗透气，舒适合体，而下颌带采用阻燃的非
棉织带，柔软、快干，不会在长时间湿热状态下引起皮肤过敏。
[0009] 消防员在进入建筑空间开展灭火救援过程中，往往由于对火场信息掌握不清，对其中可能发生的次生火灾爆炸事故
风险认识不足，使得消防员在灭火救援过程中承受巨大的风险。在建筑或受限空间灭火救援案例中，也发生了多起由于消防员贸然进入未知空间发生的次生爆燃导致消防员伤亡的事故，不仅达不到救援的效果反而使得消防员自身的安全成为不可控因素。
[0010] 因此，急需设计一种集环境感知与生命特征监测一体化的智能型消防头盔。
发明内容
[0011] (一)解决的技术问题
[0012] 针对
现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种管道检测清扫
机器人及其控制系统，能够有效克服现有技术所存在的消防员携带消防头盔进入消防救援现场因无法感知环境导致自身与待解救人员的安危均受风险的
缺陷。
[0013] (二)技术方案
[0014] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
[0015] 一种集环境感知与生命特征监测一体化的智能消防头盔，包括头盔壳体，所述头盔壳体的外壳上部通过周向环绕设置的空腔设有控制系统，所述头盔壳体的前侧顶部配套设有头盔面罩，所述头盔面罩的外壁中央嵌有聚光灯，所述头盔壳体的前后两侧内壁中部嵌有声音传感元件，所述头盔壳体的底部周向配套连接有弧形头盔延伸件，所述弧形头盔延伸件的底部外侧前后对称设有
拉链，所述拉链的底部通过拉
锁配套滑动连接有透气颈带，所述透气颈带的一侧端部内壁设有魔术贴的母贴，所述透气颈带的另一侧端部外壁设有魔术贴的子贴，所述透气颈带的后侧内壁中央嵌有光电心率
传感器。
[0016] 优选地，所述头盔壳体包括外壳、
电磁屏蔽层、加强筋和减震层，所述加强筋交错间隔
支撑外壳的内壁，所述电磁屏蔽层为金属网丝构成，贴合于外壳与加强筋之间，所述减震层贴合于加强筋的内表面。
[0017] 优选地，所述头盔壳体的右侧底部可拆卸连接有
蓄电池，所述声音传感元件固定于加强筋的
侧壁上。
[0018] 优选地，所述控制系统包括光线调节子系统、信息交互子系统、疏散导航子系统、室内人员检测子系统、室内安全检测子系统和生命特征监测子系统，且控制系统电性连接有
定位模
块和
无线通信模块，所述无线通信模块无线连接有指挥中心。
[0019] 优选地，所述光线调节子系统分别通过光照传感器和粉尘浓度传感器将检测到的信息传输至光照强度判断单元和浓度检测单元，光照强度判断单元和浓度检测单元中任一单元检测到光照强度高于或低于限定值、粉尘浓度高于或低于限定值后立即将信息输送至光线强度调节单元，光线强度调节单元控制聚光灯的光线强弱。
[0020] 优选地，所述信息交互子系统分别通过无线
信号接收器或无线信号发射器接收或发送信号，以便室内消防人员之间进行通信，接收或发送的信号均通过
信号处理单元调制解调，减少信号失真度，信号处理单元将处理后的信号发送至信息输入输出单元或无线信号发射器中，信息输入输出单元用于识别和转换声音传感元件中输入或输出的信息。
[0021] 优选地，所述疏散导航子系统通过无线通信模块与指挥中心进行无线通信，指挥中心通过将定位模块、生命特征监测子系统、室内人员检测子系统和室内建筑布局中的信息进行融合后制定出最优解救方案，并将最优解救方案通过信息交互子系统传达至分散各处的消防人员；所述最优解救方案是指通过生命特征监测子系统发送的位于各处的消防人员的活动情况与室内人员检测子系统发送的室内各处人员信息，并结合定位模块和室内建筑布局将有生命特征的消防人员和与之最近的室内人员信息相匹配，并将匹配后的结果和
位置信息发送至该消防人员的声音传感元件中，以便缩短消防人员的解救时间。
[0022] 优选地，所述室内人员检测子系统通过红外检测传感器或通过噪音过滤单元和人声识别单元相结合检测和识别室内是否有人员信息，并将红外检测传感器和人声识别单元中传送的信息输入方位判断单元中，以确定室内人员的大致方向和距离，并将确认后的信息传送至指挥中心。
[0023] 优选地，所述室内安全检测子系统分别通过室内
温度检测单元、空气成分检测单元和火焰及烟雾浓度检测单元对室内安全进行检测，其中需使用
气体传感器、气味传感器、温度传感器、烟雾浓度传感器和火焰传感器相结合，对室内安全进行初步判断，如若室内温度检测单元、空气成分检测单元和火焰及烟雾浓度检测单元中某一单元出现异常，立即将信息发送至报警单元，报警单元一方面将信息通过声音传感元件送至消防人员处，另一方面将信息传输至指挥中心，以便对本次消防作业做出适当调整。
[0024] 优选地，所述生命特征监测子系统通过设置在消防人员颈部动脉附近的光电心率传感器实时监测消防人员的生命特征，并将此生命特征通过信号处理后传输至指挥中心，方便指挥中心确认消防人员的安全以便采取进一步的消防救援工作。
[0025] (三)有益效果
[0026] 与现有技术相比，本发明所提供的一种集环境感知与生命特征监测一体化的智能消防头盔采用多种功能相结合的方式设计出一种新型智能消防头盔，摒弃了目前消防员携带消防头盔进入消防救援现场因无法感知环境导致自身与待解救人员的安危均受风险的情况，本发明有益效果：
[0027] 1、本发明在头盔壳体前侧设有头盔面罩，头盔面罩中央嵌有聚光灯，头盔面罩前后两侧内壁均嵌有声音传感元件，且头盔壳体的底部弧形头盔延伸件通过拉链连接有透气颈带，并使用魔术贴将透气颈带的两端可拆卸连接，透气颈带内表面一侧嵌有光电心率传感器，实时监测消防员的生命特征；
[0028] 2、本发明的头盔壳体包括外壳、电磁屏蔽层、加强筋和减震层，加强筋交错间隔支撑外壳的内壁，电磁屏蔽层为金属网丝构成，贴合于外壳与加强筋之间，减震层贴合于加强筋的内表面，既能够屏蔽外界
电磁干扰又能够加强头盔的抗打击力度，并且头盔壳体的右侧底部可拆卸连接有
蓄电池，通过蓄电池对控制系统中各模块进行供电，有利于消防作业；
[0029] 3、本发明控制系统包括光线调节子系统、信息交互子系统、疏散导航子系统、室内人员检测子系统、室内安全检测子系统和生命特征监测子系统，且控制系统电性连接有定位模块和无线通信模块，无线通信模块无线连接有指挥中心，指挥中心实时监测各消防员的动态以及室内安全、室内人员信息并进行远程指挥，减少不必要的伤亡；
[0030] 4、本发明光线调节子系统光照强度判断单元和浓度检测单元中任一单元检测到光照强度高于或低于限定值、粉尘浓度高于或低于限定值后立即将信息输送至光线强度调节单元，光线强度调节单元控制聚光灯的光线强弱；
[0031] 5、本发明中通过生命特征监测子系统发送的位于各处的消防人员的活动情况与室内人员检测子系统发送的室内各处人员信息，并结合定位模块和室内建筑布局将有生命特征的消防人员和与之最近的室内人员信息相匹配，并将匹配后的结果和位置信息发送至该消防人员的声音传感元件中，以便缩短消防人员的解救时间；
[0032] 6、本发明室内人员检测子系统通过红外检测传感器或通过噪音过滤单元和人声识别单元相结合检测和识别室内是否有人员信息，并将红外检测传感器和人声识别单元中传送的信息输入方位判断单元中，以确定室内人员的大致方向和距离，并将确认后的信息传送至指挥中心；
[0033] 7、本发明室内安全检测子系统分别通过室内温度检测单元、空气成分检测单元和火焰及烟雾浓度检测单元对室内安全进行检测，其中需使用气体传感器、气味传感器、温度传感器、烟雾浓度传感器和火焰传感器相结合，对室内安全进行初步判断，如若室内温度检测单元、空气成分检测单元和火焰及烟雾浓度检测单元中某一单元出现异常，立即将信息发送至报警单元，报警单元一方面将信息通过声音传感元件送至消防人员处，另一方面将信息传输至指挥中心，以便对本次消防作业做出适当调整，减少消防员作业时的危险系数。
附图说明
[0034] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035] 图1为本发明结构示意图；
[0036] 图2为本发明图1头盔壳体剖视图；
[0037] 图3为本发明局部结构图；
[0038] 图4为本发明控制系统结构图；
[0039] 图5为本发明光线调节子系统结构图；
[0040] 图6为本发明信息交互子系统结构图；
[0041] 图7为本发明疏散导航子系统结构图；
[0042] 图8为本发明室内人员检测子系统结构图；
[0043] 图9为本发明室内安全检测子系统结构图；
[0044] 图中：
[0045] 1、头盔壳体；2、控制系统；3、头盔面罩；4、聚光灯；5、声音传感元件；6、弧形头盔延伸件；7、光电心率传感器；8、拉链；9、透气颈带；10、魔术贴；11、蓄电池；12、无线通信模块；13、指挥中心；14、定位模块；15、光线调节子系统；16、信息交互子系统；17、疏散导航子系统；18、室内人员检测子系统；19、室内安全检测子系统；20、生命特征监测子系统；21、光照传感器；22、粉尘浓度传感器；23、光照强度判断单元；24、浓度检测单元；25、光线强度调节单元；26、信息输入输出单元；27、信号处理单元；28、无线信号接收器；29、无线信号发射器；
30、室内建筑布局；31、最优解救方案；32、红外检测传感器；33、噪音过滤单元；34、方位判断单元；35、人声识别单元；36、室内温度检测单元；37、空气成分检测单元；38、火焰及烟雾浓度检测单元；39、报警单元；101、外壳；102、电磁屏蔽层；103、加强筋；104、减震层。
具体实施方式
[0046] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047] 一种集环境感知与生命特征监测一体化的智能消防头盔，如图1-9所示，包括头盔壳体1，头盔壳体1的外壳上部通过周向环绕设置的空腔设有控制系统2，头盔壳体1的前侧顶部配套设有头盔面罩3，头盔面罩3的外壁中央嵌有聚光灯4，头盔壳体1的前后两侧内壁中部嵌有声音传感元件5，头盔壳体1的底部周向配套连接有弧形头盔延伸件6，弧形头盔延伸件6的底部外侧前后对称设有拉链8，拉链8的底部通过拉锁配套滑动连接有透气颈带9，透气颈带9的一侧端部内壁设有魔术贴10的母贴，透气颈带9的另一侧端部外壁设有魔术贴10的子贴，透气颈带9的后侧内壁中央嵌有光电心率传感器7；
[0048] 头盔壳体1包括外壳101、电磁屏蔽层102、加强筋103和减震层104，加强筋103交错间隔支撑外壳101的内壁，电磁屏蔽层102为金属网丝构成，贴合于外壳101与加强筋103之间，减震层104贴合于加强筋103的内表面；
[0049] 头盔壳体1的右侧底部可拆卸连接有蓄电池11，声音传感元件5固定于加强筋103的侧壁上；
[0050] 控制系统2包括光线调节子系统15、信息交互子系统16、疏散导航子系统17、室内人员检测子系统18、室内安全检测子系统19和生命特征监测子系统20，且控制系统2电性连接有定位模块14和无线通信模块12，无线通信模块12无线连接有指挥中心13；
[0051] 光线调节子系统15分别通过光照传感器21和粉尘浓度传感器22将检测到的信息传输至光照强度判断单元23和浓度检测单元24，光照强度判断单元23和浓度检测单元24中任一单元检测到光照强度高于或低于限定值、粉尘浓度高于或低于限定值后立即将信息输送至光线强度调节单元25，光线强度调节单元25控制聚光灯4的光线强弱；
[0052] 信息交互子系统16分别通过无线信号接收器28或无线信号发射器29接收或发送信号，以便室内消防人员之间进行通信，接收或发送的信号均通过信号处理单元27调制解调，减少信号失真度，信号处理单元27将处理后的信号发送至信息输入输出单元26或无线信号发射器29中，信息输入输出单元26用于识别和转换声音传感元件5中输入或输出的信息；
[0053] 疏散导航子系统17通过无线通信模块12与指挥中心13进行无线通信，指挥中心13通过将定位模块14、生命特征监测子系统20、室内人员检测子系统18和室内建筑布局30中的信息进行融合后制定出最优解救方案31，并将最优解救方案31通过信息交互子系统16传达至分散各处的消防人员；最优解救方案31是指通过生命特征监测子系统20发送的位于各处的消防人员的活动情况与室内人员检测子系统18发送的室内各处人员信息，并结合定位模块14和室内建筑布局30将有生命特征的消防人员和与之最近的室内人员信息相匹配，并将匹配后的结果和位置信息发送至该消防人员的声音传感元件5中，以便缩短消防人员的解救时间；
[0054] 室内人员检测子系统通过红外检测传感器32或通过噪音过滤单元33和人声识别单元35相结合检测和识别室内是否有人员信息，并将红外检测传感器32和人声识别单元35中传送的信息输入方位判断单元34中，以确定室内人员的大致方向和距离，并将确认后的信息传送至指挥中心13；
[0055] 室内安全检测子系统19分别通过室内温度检测单元36、空气成分检测单元37和火焰及烟雾浓度检测单元38对室内安全进行检测，其中需使用气体传感器、气味传感器、温度传感器、烟雾浓度传感器和火焰传感器相结合，对室内安全进行初步判断，如若室内温度检测单元36、空气成分检测单元37和火焰及烟雾浓度检测单元38中某一单元出现异常，立即将信息发送至报警单元39，报警单元39一方面将信息通过声音传感元件5送至消防人员处，另一方面将信息传输至指挥中心13，以便对本次消防作业做出适当调整；
[0056] 生命特征监测子系统20通过设置在消防人员颈部动脉附近的光电心率传感器7实时监测消防人员的生命特征，并将此生命特征通过信号处理后传输至指挥中心，方便指挥中心确认消防人员的安全以便采取进一步的消防救援工作。
[0057] 本发明所提供的一种集环境感知与生命特征监测一体化的智能消防头盔采用多种功能相结合的方式设计出一种新型智能消防头盔，摒弃了目前消防员携带消防头盔进入消防救援现场因无法感知环境导致自身与待解救人员的安危均受风险的情况，本发明有益效果：
[0058] 1、本发明在头盔壳体前侧设有头盔面罩，头盔面罩中央嵌有聚光灯，头盔面罩前后两侧内壁均嵌有声音传感元件，且头盔壳体的底部弧形头盔延伸件通过拉链连接有透气颈带，并使用魔术贴将透气颈带的两端可拆卸连接，透气颈带内表面一侧嵌有光电心率传感器，实时监测消防员的生命特征；
[0059] 2、本发明的头盔壳体包括外壳、电磁屏蔽层、加强筋和减震层，加强筋交错间隔支撑外壳的内壁，电磁屏蔽层为金属网丝构成，贴合于外壳与加强筋之间，减震层贴合于加强筋的内表面，既能够屏蔽外界电磁干扰又能够加强头盔的抗打击力度，并且头盔壳体的右侧底部可拆卸连接有蓄电池，通过蓄电池对控制系统中各模块进行供电，有利于消防作业；
[0060] 3、本发明控制系统包括光线调节子系统、信息交互子系统、疏散导航子系统、室内人员检测子系统、室内安全检测子系统和生命特征监测子系统，且控制系统电性连接有定位模块和无线通信模块，无线通信模块无线连接有指挥中心，指挥中心实时监测各消防员的动态以及室内安全、室内人员信息并进行远程指挥，减少不必要的伤亡；
[0061] 4、本发明光线调节子系统光照强度判断单元和浓度检测单元中任一单元检测到光照强度高于或低于限定值、粉尘浓度高于或低于限定值后立即将信息输送至光线强度调节单元，光线强度调节单元控制聚光灯的光线强弱；
[0062] 5、本发明中通过生命特征监测子系统发送的位于各处的消防人员的活动情况与室内人员检测子系统发送的室内各处人员信息，并结合定位模块和室内建筑布局将有生命特征的消防人员和与之最近的室内人员信息相匹配，并将匹配后的结果和位置信息发送至该消防人员的声音传感元件中，以便缩短消防人员的解救时间；
[0063] 6、本发明室内人员检测子系统通过红外检测传感器或通过噪音过滤单元和人声识别单元相结合检测和识别室内是否有人员信息，并将红外检测传感器和人声识别单元中传送的信息输入方位判断单元中，以确定室内人员的大致方向和距离，并将确认后的信息传送至指挥中心；
[0064] 7、本发明室内安全检测子系统分别通过室内温度检测单元、空气成分检测单元和火焰及烟雾浓度检测单元对室内安全进行检测，其中需使用气体传感器、气味传感器、温度传感器、烟雾浓度传感器和火焰传感器相结合，对室内安全进行初步判断，如若室内温度检测单元、空气成分检测单元和火焰及烟雾浓度检测单元中某一单元出现异常，立即将信息发送至报警单元，报警单元一方面将信息通过声音传感元件送至消防人员处，另一方面将信息传输至指挥中心，以便对本次消防作业做出适当调整，减少消防员作业时的危险系数。
[0065] 在本
说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0066] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的
修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受
权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
[0067] 本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
