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CN107085920A - 一种消防员体征监控方法及系统 - Google Patents

一种消防员体征监控方法及系统 Download PDF

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CN107085920A CN201710357289.6A CN201710357289A CN107085920A CN 107085920 A CN107085920 A CN 107085920A CN 201710357289 A CN201710357289 A CN 201710357289A CN 107085920 A CN107085920 A CN 107085920A
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曹世锋
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Abstract

本发明涉及消防安全领域，公开了一种消防员体征监控方法及系统，通过获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。本发明能够根据生理传感器采集的消防员生理指标，评估消防员的生理健康状态，并及时进行预警，有效保障了消防员的生命安全，降低了事故发生率。

Description

一种消防员体征监控方法及系统
技术领域
本发明涉及消防安全领域，尤其涉及一种消防员体征监控方法及系统。
背景技术
随着火灾的规模和发生频率逐年增长，越来越多的消防员由于来不及从火场中撤出牺牲了宝贵的生命。这种现象可能是由多方面的因素造成的，比如说体力耗尽、昏迷、重伤等。虽然消防员配备的保护装备越来越先进，消防员在灭火任务中的牺牲率却在逐年上升，而对于消防防护服的设计者来说，如何在防护性和轻便性之间做出平衡是一件难以抉择的事。一方面，消防员应该穿着重型消防服以便保护自己免于受到高温的灼伤，但从另一方面来说，厚重消防服会削弱消防员对危险环境的感知能力。更重要的是，在繁重的灭火任务中，身着重型服装的消防员很容易耗尽体力，以至于不能及时从火场中撤出。
发明内容
本发明提供一种消防员体征监控方法及系统，解决现有技术中消防员由于身着重型服装的消防员很容易耗尽体力，以至于不能及时从火场中撤出的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种消防员体征监控方法，包括：
获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；
根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；
当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。
一种消防员体征监控系统，包括：
第一获取模块，用于获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；
判断模块，用于根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；
报警模块，用于当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。
本发明提供一种消防员体征监控方法及系统，通过获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。能够根据生理传感器采集的消防员生理指标，评估消防员的生理健康状态，并及时进行预警。通过收集火场中的环境信息，比如空气温度、二氧化碳(有毒气体)浓度，来预测火场中的消防员所面临的危险程度并提前预警。有效保障了消防员的生命安全，降低了事故发生率。
附图说明
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性的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种消防员体征监控方法的流程图；
图2为本发明实施例的判断消防员的是否出现生理异常的示意图；
图3为本发明实施例的一种消防员体征监控系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，为一种消防员体征监控方法，包括：
步骤101、获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；
步骤102、根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；
步骤103、当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。
其中，步骤103之后还可以包括：
步骤103-1通过Zigbee网络确定最邻近消防员；向所述最邻近消防员发出求助信息。
步骤102之前还可以包括：
获取环境信息，并将环境信息通过Zigbee网络发送至现场指挥车。环境信息包括环境温度、烟雾浓度、氧气量等。
步骤101具体可以包括：
步骤101-1、根据三轴加速度传感器，实时获取消防员的运动程度G；
其中，G值越高，说明消防员活动得越剧烈。采用Gmax和Gmin分别代表消防员活动的上限和下限。例如：如果G值高于Gmax，表明消防员正在进行剧烈运动并且很快会精疲力尽。但是如果G值低于Gmin只能表示消防员处于静止状态，不能够分辨其正在休息还是处于昏迷状态
步骤101-2、根据三轴加速度传感器，获取三个向量，X、Y和Z，并根据公式获得消防员躯体与地面的夹角θ作为躯体直立角度；
其中，通过加速度传感器，可以获取三个向量，X、Y和Z。当消防员处于静止状态下，可以用这三个向量分别代表三个方向上的重力加速度，由此可以获得消防员躯体与地面的夹角θ作为其躯体的躯体直立角度，通常情况下，躯体直立角度应该在60°和90°之间，如果其长时间小于30°意味着消防员躺在地上，有昏迷的可能。
步骤101-3、根据心率传感器，实时获取消防员心率R。
其中，通过心率传感器可以获得消防员的心率信息。通过对历史数据的分析可确定两个临界值，Rmax和Rmin，Rmax表示消防员在救火行动中通常所保持的最大心率，而Rmin则代表消防员正常状态下的最低水平，低于这个值可能代表穿戴者处于生理异常状态。
步骤102具体可以包括：
当运动程度G大于Gmin，且心率小于Rmin时，判断出消防员心率偏低，其中，Gmin为运动与静止的运动程度临界值，Rmin为消防员正常状态下的最低心率；
当运动程度G大于Gmax，且心率介于Rmax与Rmin之间时，判断出消防员正在进行剧烈运动并且很快需要休息，其中，Gmax为剧烈运动的运动程度临界值，Rmax为消防员正常状态下的最大心率；
当心率R大于Rmax时，判断出消防员体力耗尽，需要及时休息；
当心率R介于Rmax与Rmin之间，且运动程度G介于Gmin与Gmax之间时，判断出消防员处于正常状态；
当运动程度G小于Gmin，且心率R小于Rmin时，判断出消防员处于受伤昏迷状态；
当运动程度G小于Gmin，且介于Rmax与Rmin之间时，计算消防员躯体直立角度θ，当θ小于预设值，且持续预设时间，判断出消防员处于昏迷状态。
为了更加清晰的说明本方法实施例的判断消防员的是否出现生理异常的方法，可以通过一张二维表来评估消防员的生理状态，如图2所示，。图中的象限被四个值Gmax、Gmin、Rmax和Rmin分为九个区域。区域1和4表示消防员活动正常但是心率偏低，这可能是心率传感器的探头与皮肤之间的连接不够紧密，指挥车需要同消防员进行无线电沟通以确认消防员的生理和环境状态。区域2代表消防员正在进行剧烈运动并且很快需要休息。区域3，6和9代表穿戴者的体力已经耗尽，需要马上休息。区域5是正常状态，通常消防员的运动程度和心率应该保持在这个区域。区域7表示消防员的运动程度和心率都处于极低水平，可能受伤或者已经昏迷，应当立即进行无线电沟通并派出救援队。区域8十分难以判断，因为如果消防员处于静止状态但是呼吸频率正常，此时需要用到第三个参数躯体直立角度来判断消防员是直立还是卧倒状态，如果消防员长时间保持卧倒状态，则有可能已经陷入昏迷，急需救援。
本发明通过获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。能够根据生理传感器采集的消防员生理指标，评估消防员的生理健康状态，并及时进行预警。通过收集火场中的环境信息，比如空气温度、二氧化碳(有毒气体)浓度，来预测火场中的消防员所面临的危险程度并提前预警。有效保障了消防员的生命安全，降低了事故发生率。
本发明实施例还提供了一种消防员体征监控系统，如图3所示，包括：
第一获取模块310，用于获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；
判断模块320，用于根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；
报警模块330，用于当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。
其中，报警模块330还用于通过Zigbee网络确定最邻近消防员；向所述最邻近消防员发出求助信息。
本系统还包括第二获取模块340，所述第二获取模块340用于获取环境信息，并将环境信息通过Zigbee网络发送至现场指挥车。
所述第一获取模块310包括：
运动程度获取单元311，用于根据三轴加速度传感器，实时获取消防员的运动程度G；
躯体直立角度获取单元312，用于根据三轴加速度传感器，获取三个向量，X、Y和Z，并根据公式获得消防员躯体与地面的夹角θ作为躯体直立角度；
心率获取单元313，用于根据心率传感器，实时获取消防员心率R。
所述判断模块320包括：
第一判断单元321，用于当运动程度G大于Gmin，且心率小于Rmin时，判断出消防员心率偏低，其中，Gmin为运动与静止的运动程度临界值，Rmin为消防员正常状态下的最低心率；
第二判断单元322，用于当运动程度G大于Gmax，且心率介于Rmax与Rmin之间时，判断出消防员正在进行剧烈运动并且很快需要休息，其中，Gmax为剧烈运动的运动程度临界值，Rmax为消防员正常状态下的最大心率；
第三判断单元323，用于当心率R大于Rmax时，判断出消防员体力耗尽，需要及时休息；
第四判断单元324，用于当心率R介于Rmax与Rmin之间，且运动程度G介于Gmin与Gmax之间时，判断出消防员处于正常状态；
第五判断单元325，用于当运动程度G小于Gmin，且心率R小于Rmin时，判断出消防员处于受伤昏迷状态；
第六判断单元326，用于当运动程度G小于Gmin，且介于Rmax与Rmin之间时，计算消防员躯体直立角度θ，当θ小于预设值，且持续预设时间，判断出消防员处于昏迷状态。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种消防员体征监控方法，其特征在于，包括：
获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；
根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；
当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。
2.根据权利要求1所述的消防员体征监控方法，其特征在于，当消防员出现生理异常时，还可以包括：
通过Zigbee网络确定最邻近消防员；
向所述最邻近消防员发出求助信息。
3.根据权利要求1所述的消防员体征监控方法，其特征在于，所述根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常的步骤之前，还包括：
获取环境信息，并将环境信息通过Zigbee网络发送至现场指挥车。
4.根据权利要求1所述的消防员体征监控方法，其特征在于，所述获取消防员的生理信息的步骤包括：
根据三轴加速度传感器，实时获取消防员的运动程度G；
根据三轴加速度传感器，获取三个向量，X、Y和Z，并根据公式获得消防员躯体与地面的夹角θ作为躯体直立角度；
根据心率传感器，实时获取消防员心率R。
5.根据权利要求1所述的消防员体征监控方法，其特征在于，所述根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常的步骤，包括：
当运动程度G大于Gmin，且心率小于Rmin时，判断出消防员心率偏低，其中，Gmin为运动与静止的运动程度临界值，Rmin为消防员正常状态下的最低心率；
当运动程度G大于Gmax，且心率介于Rmax与Rmin之间时，判断出消防员正在进行剧烈运动并且很快需要休息，其中，Gmax为剧烈运动的运动程度临界值，Rmax为消防员正常状态下的最大心率；
当心率R大于Rmax时，判断出消防员体力耗尽，需要及时休息；
当心率R介于Rmax与Rmin之间，且运动程度G介于Gmin与Gmax之间时，判断出消防员处于正常状态；
当运动程度G小于Gmin，且心率R小于Rmin时，判断出消防员处于受伤昏迷状态；
当运动程度G小于Gmin，且介于Rmax与Rmin之间时，计算消防员躯体直立角度θ，当θ小于预设值，且持续预设时间，判断出消防员处于昏迷状态。
6.一种消防员体征监控系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取消防员的生理信息，所述生理信息包括运动程度、躯体直立角度、心率；
判断模块，用于根据消防员的生理信息，判断消防员的是否出现生理异常；
报警模块，用于当消防员出现生理异常时，发出声光报警或通过Zigbee网络将报警信息发送至现场指挥车。
7.根据权利要求6所述的消防员体征监控系统，其特征在于，报警模块还用于通过Zigbee网络确定最邻近消防员；向所述最邻近消防员发出求助信息。
8.根据权利要求6所述的消防员体征监控系统，其特征在于，还包括第二获取模块，所述第二获取模块用于获取环境信息，并将环境信息通过Zigbee网络发送至现场指挥车。
9.根据权利要求6所述的消防员体征监控系统，其特征在于，所述第一获取模块包括：
运动程度获取单元，用于根据三轴加速度传感器，实时获取消防员的运动程度G；
躯体直立角度获取单元，用于根据三轴加速度传感器，获取三个向量，X、Y和Z，并根据公式获得消防员躯体与地面的夹角θ作为躯体直立角度；
心率获取单元，用于根据心率传感器，实时获取消防员心率R。
10.根据权利要求6所述的消防员体征监控系统，其特征在于，所述判断模块包括：
第一判断单元，用于当运动程度G大于Gmin，且心率小于Rmin时，判断出消防员心率偏低，其中，Gmin为运动与静止的运动程度临界值，Rmin为消防员正常状态下的最低心率；
第二判断单元，用于当运动程度G大于Gmax，且心率介于Rmax与Rmin之间时，判断出消防员正在进行剧烈运动并且很快需要休息，其中，Gmax为剧烈运动的运动程度临界值，Rmax为消防员正常状态下的最大心率；
第三判断单元，用于当心率R大于Rmax时，判断出消防员体力耗尽，需要及时休息；
第四判断单元，用于当心率R介于Rmax与Rmin之间，且运动程度G介于Gmin与Gmax之间时，判断出消防员处于正常状态；
第五判断单元，用于当运动程度G小于Gmin，且心率R小于Rmin时，判断出消防员处于受伤昏迷状态；
第六判断单元，用于当运动程度G小于Gmin，且介于Rmax与Rmin之间时，计算消防员躯体直立角度θ，当θ小于预设值，且持续预设时间，判断出消防员处于昏迷状态。
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