子錨節(jié)點、路由器以及消防指揮中心。所述消防定位手環(huán)攜帶于消防員的手腕上；所述UWB主錨節(jié)點以及UWB子錨節(jié)點均位于建筑的房間中，每一個房間的四周均布置UWB錨節(jié)點，用于監(jiān)測房間的火情信息以及對進(jìn)入房間的消防員進(jìn)行定位，每個房間中布置三個UWB子錨節(jié)點以及一個UWB主錨節(jié)點；所述路由器將UWB主錨節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)，并能夠通過因特網(wǎng)進(jìn)行消防數(shù)據(jù)以及人員定位數(shù)據(jù)的上傳；所述消防指揮中心為遠(yuǎn)程的消防數(shù)據(jù)中心，設(shè)有服務(wù)器以及監(jiān)控主機(jī)。
[0020]消防定位手環(huán)主要包含MCU、電源模塊、LED指示燈、UWB模塊、射頻天線模塊、振動電機(jī)、蜂鳴器等。MCU微處理器能夠用于控制其他各模塊的運行以及數(shù)據(jù)處理等任務(wù)；電源模塊則可采用鋰電池的方式給定位手環(huán)進(jìn)行供電；LED指示燈顯示當(dāng)前的電池電量信息以及系統(tǒng)工作狀態(tài)，若系統(tǒng)正常工作，且無火情報警信息，則顯示綠色，若進(jìn)入火情危險區(qū)域，則顯示橙色，若電池電量不足，則顯示紅色。UWB模塊負(fù)責(zé)UWB的無線通信，以實現(xiàn)與各UWB錨節(jié)點的數(shù)據(jù)通信以及用于實現(xiàn)定位的距離測量；射頻天線模塊用于加強(qiáng)UWB的無線信號強(qiáng)度，保證無線信號的強(qiáng)度及穩(wěn)定性；振動電機(jī)以及蜂鳴器主要用于在進(jìn)入危險火情區(qū)域時通知消防員。
[0021]UffB主錨節(jié)點主要包含MCU、電源模塊、備用電源、UWB模塊、射頻天線模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、GPRS模塊、感煙傳感器、感溫傳感器、AD模塊等。其MCU微處理器能夠用于控制其他各模塊的運行以及數(shù)據(jù)處理等任務(wù)；電源模塊則采用有線的方式進(jìn)行供電；備用電池采用鋰電池供電，能夠在火災(zāi)之后外部電源斷電的情況下進(jìn)行供電，保證錨節(jié)點的可靠性；UWB模塊負(fù)責(zé)UWB的無線通信，以實現(xiàn)與各UWB錨節(jié)點及定位手環(huán)之間的數(shù)據(jù)通信以及用于實現(xiàn)定位手環(huán)定位的距離測量；射頻天線模塊用于加強(qiáng)UWB的無線信號強(qiáng)度，保證無線信號的強(qiáng)度及穩(wěn)定性；網(wǎng)絡(luò)模塊為UWB主錨節(jié)點與消防指揮中心設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)TCP/IP通信，將消防數(shù)據(jù)以及定位數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳；同樣為了保證設(shè)備的可靠性，采用備用的GPRS模塊，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生之后，采用無線的GPRS的方式上傳火情數(shù)據(jù)；感煙傳感器用于監(jiān)測該UWB附近的煙度信息；感溫傳感器用于監(jiān)測該UWB節(jié)點的溫度信息；AD模塊用以實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換，將各傳感器采集的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號提供給MCU。
[0022]UffB子錨節(jié)點在UWB主錨節(jié)點的基礎(chǔ)上，減少了網(wǎng)絡(luò)模塊以及GPRS模塊，不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，僅需通過UWB模塊通過UWB信號將數(shù)據(jù)發(fā)送至UWB主錨節(jié)點。
[0023]路由器位于消防建筑內(nèi)，負(fù)責(zé)將各UWB主錨節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各UWB主錨節(jié)點的數(shù)據(jù)的上傳。
[0024]消防指揮中心包括了服務(wù)器以及監(jiān)控主機(jī)。服務(wù)器負(fù)責(zé)接收各UWB主錨節(jié)點上傳的消防火情信息以及人員定位信息，并進(jìn)行處理存儲，采用人員定位算法，確定人員的位置，并在預(yù)先建立的模型中可視化顯示其實時位置，同時對于各UWB主錨節(jié)點上傳的火情危險信息報警處理。
[0025]本發(fā)明提出的一種基于UWB的消防安全定位系統(tǒng)，其具體步驟如下:
(1)布設(shè)在房間四周的三個UWB子錨節(jié)點以及一個UWB主錨節(jié)點定時(每一分鐘)采集周圍的溫度以及煙度數(shù)據(jù)；
(2)房間內(nèi)各UWB錨節(jié)點同時檢測是否收到定位手環(huán)所發(fā)出的UWB信號，若收到信號則判斷有人進(jìn)入該房間，并根據(jù)該UWB信號進(jìn)行人員的距離檢測。各UWB子錨節(jié)點將距離數(shù)據(jù)發(fā)送至UWB主錨節(jié)點進(jìn)行匯總；
(3 )在(I)總完成了各UWB錨節(jié)點附近的火情信息采集之后，各UWB錨節(jié)點分別判斷其煙度以及溫度數(shù)據(jù)是否超過了第一閥值(判斷是否發(fā)生火災(zāi)的各傳感器閥值)； 若不超過第一閥值，則各UWB子錨節(jié)點將各傳感器數(shù)據(jù)發(fā)至UWB主錨節(jié)點進(jìn)行匯總上傳；
若超過第一閥值，則進(jìn)一步判斷是否超過第二閥值(判斷火情是否適合消防人員進(jìn)入房間);
若不超過第二閥值，生成第一報警信息(即判斷發(fā)生了火災(zāi))，則各UWB子錨節(jié)點向UWB主錨節(jié)點進(jìn)行消防傳感數(shù)據(jù)以及報警信息的匯總；
若超過第二閥值，則根據(jù)(2)中的判斷結(jié)果獲知是否有人員進(jìn)入；
若無人員進(jìn)入，則直接生成第二報警信息(即判斷該房間不適合消防人員進(jìn)入)，并且則各UWB子錨節(jié)點向UWB主錨節(jié)點進(jìn)行消防傳感數(shù)據(jù)以及報警信息的匯總；
若有人員進(jìn)入，則向定位手環(huán)UWB模塊發(fā)送報警信息，使其振動馬達(dá)以及蜂鳴器工作，警告消防人員該房間存在危險，不適合消防人員進(jìn)入，并發(fā)出第三報警信息(即判斷判斷該房間不適合消防人員進(jìn)入且有消防員已進(jìn)入)，并且各UWB子錨節(jié)點向UWB主錨節(jié)點進(jìn)行消防傳感數(shù)據(jù)以及報警信息的匯總；
(4)UWB主錨節(jié)點將上述的各錨節(jié)點與消防人員的距離信息、傳感器所采集的消防數(shù)據(jù)以及生成的報警信息進(jìn)行匯總，并通過Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳；
(5)消防指揮中心接收到各個房間的UWB錨節(jié)點的數(shù)據(jù)之后，首先根據(jù)數(shù)據(jù)獲取是否有報警信息；若發(fā)現(xiàn)報警信息，則進(jìn)行報警信息的處理，主要包括了與119消防部門的對接，上報各類型的報警信息，之后對上傳的消防人員距離信息進(jìn)行處理，通過三點定位算法，確定其在該房間內(nèi)的具體位置信息，并結(jié)合預(yù)先建立的建筑模型，顯示人員的位置信息以及消防傳感器的各數(shù)據(jù)信息；
(6)根據(jù)獲取的人員定位信息以及各房間的報警信息、消防數(shù)據(jù)信息，判斷進(jìn)入各房間的消防員是否安全，若不安全，則通過無線電進(jìn)行聯(lián)系，警告。結(jié)合人員的定位信息，若消防指揮中心監(jiān)測到消防員的位置信息在一分鐘以內(nèi)沒有任何變動，則發(fā)出緊急報警，進(jìn)行緊急救援，防止人員因過熱以及煙霧造成的暈倒，而造成生命危險。
[0026]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步說明，參見附圖1，該圖為消防定位手環(huán)的硬件模塊圖。消防定位手環(huán)主要包含MCU、電源模塊、LED指示燈、UWB模塊、射頻天線模塊、振動電機(jī)、蜂鳴器等。MCU微處理器能夠用于控制其他各模塊的運行以及數(shù)據(jù)處理等任務(wù)；電源模塊則可采用鋰電池的方式給定位手環(huán)進(jìn)行供電；LED指示燈顯示當(dāng)前的電池電量信息以及系統(tǒng)工作狀態(tài)，若系統(tǒng)正常工作，且無火情報警信息，則顯示綠色，若進(jìn)入火情危險區(qū)域，則顯示橙色，若電池電量不足，則顯示紅色。UWB模塊負(fù)責(zé)UWB的無線通信，以實現(xiàn)與各UWB錨節(jié)點的數(shù)據(jù)通信以及用于實現(xiàn)定位的距離測量；射頻天線模塊用于加強(qiáng)UWB的無線信號強(qiáng)度，保證無線信號的強(qiáng)度及穩(wěn)定性；振動電機(jī)以及蜂鳴器主要用于在進(jìn)入危險火情區(qū)域時通知消防員。
[0027]參見附圖2，該圖為UWB主錨節(jié)點的硬件模塊圖。UWB主錨節(jié)點主要包含MCU、電源模塊、備用電源、UffB模塊、射頻天線模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、GPRS模塊、感煙傳感器、感溫傳感器、AD模塊等。其MCU微處理器能夠用于控制其他各模塊的運行以及數(shù)據(jù)處理等任務(wù)；電源模塊則采用有線的方式進(jìn)行供電；備用電池采用鋰電池供電，能夠在火災(zāi)之后外部電源斷電的情況下進(jìn)行供電，保證錨節(jié)點的可靠性；UWB模塊負(fù)責(zé)UWB的無線通信，以實現(xiàn)與各UWB錨節(jié)點及定位手環(huán)之間的數(shù)據(jù)通信以及用于實現(xiàn)定位手環(huán)定位的距離測量；射頻天線模塊用于加強(qiáng)UWB的無線信號強(qiáng)度，保證無線信號的強(qiáng)度及穩(wěn)定性；網(wǎng)絡(luò)模塊為UWB主錨節(jié)點與消防指揮中心設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)TCP/IP通信，將消防數(shù)據(jù)以及定位數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳；同樣為了保證設(shè)備的可靠性，采用備用的GPRS模塊，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生之后，采用無線的GPRS的方式上傳火情數(shù)據(jù)；感煙傳感器用于監(jiān)測該UWB附近的煙度信息；感溫傳感器用于監(jiān)測該UWB節(jié)點的溫度信息；AD模塊用以實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換，將各傳感器采集的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號提供給MCU。
[0028]參見附圖3，該圖為UWB子錨節(jié)點的硬件模塊圖。UWB子錨節(jié)點在UWB主錨節(jié)點的基礎(chǔ)上，減少了網(wǎng)絡(luò)模塊以及GPRS模塊，不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，僅需通過UWB模塊通過UWB信號將數(shù)據(jù)發(fā)送至UWB主錨節(jié)點。
[0029]參見附圖4，該圖為系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。圖中畫出了某建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，每個房間中均設(shè)置有四個UWB錨節(jié)點，其中有三個UWB子錨節(jié)點以及一個UWB主錨節(jié)點。各房間的UWB主錨節(jié)點均通過有線的方式接入網(wǎng)絡(luò)中，并能夠通過因特網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程的消防指揮中心。消防指揮中心設(shè)有服務(wù)器以及監(jiān)控主機(jī)，服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收處理以及運算，監(jiān)控主機(jī)主要進(jìn)行各建筑的監(jiān)控以及處理報警信息等。
[0030]參見附圖5，為本系統(tǒng)的總體流程圖，其主要流程分為以下幾個步驟:
(1)布設(shè)在房間四周的三個UWB子錨節(jié)點以及一個UWB主錨節(jié)點定時(每一分鐘)采集周圍的溫度以及煙度數(shù)據(jù)；
(2)房間內(nèi)各UWB錨節(jié)點同時檢測是否收到定位手環(huán)所發(fā)出的UWB信號，若收到信號則判斷有人進(jìn)入該房間，并根據(jù)該UWB信號進(jìn)行人員的距離檢測。各UWB子