聲納導(dǎo)向逃生救援系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)用新型涉及一種基于超聲波的逃生救援系統(tǒng)，屬于聲納技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前消防員進(jìn)入火場(chǎng)后，用于尋找出口的主要引導(dǎo)逃生工具是導(dǎo)向繩，由于導(dǎo)向繩自身重量較重，不易攜帶，其導(dǎo)向距離不超過50米，并且由于導(dǎo)向繩具有高溫時(shí)可能被燒斷，濃煙可見度低時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)等缺點(diǎn)，不能可靠保證消防員的安全，因此其應(yīng)用受到極大限制。
[0003]超聲波具有束射和反射特性，基本上可以沿直線傳播，其能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同振幅的低頻聲波，在空氣介質(zhì)中，超聲波幾乎不受光線、粉塵、煙霧、電磁干擾和有毒氣體的影響。但由于目前市場(chǎng)上常見的空氣中使用的超聲波發(fā)射換能器的發(fā)射聲源級(jí)為112dB，_6dB開角為60±15°，主要應(yīng)用于超聲波測(cè)距，最大檢測(cè)距離為15米，不能滿足火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)引導(dǎo)逃生的使用要求，因此目前尚未發(fā)現(xiàn)將聲納應(yīng)用于火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的引導(dǎo)逃生。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種聲納導(dǎo)向逃生救援系統(tǒng)，受環(huán)境影響小，能夠在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)可靠的為消防人員提供逃生引導(dǎo)，保證消防員的安全。
[0005]所述的聲納導(dǎo)向逃生救援系統(tǒng)包括:超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊；所述超聲波發(fā)射模塊作為聲源，用于發(fā)射超聲波信號(hào)；所述超聲波接收模塊用于接收超聲波發(fā)射模塊所發(fā)出的超聲波信號(hào)，并指示聲源的方向。
[0006]所述超聲波發(fā)射模塊包括:發(fā)射模塊控制單元、超聲波發(fā)射換能器、發(fā)射模塊信號(hào)處理單元和電源，所述電源為發(fā)射模塊控制單元和發(fā)射模塊信號(hào)處理單元供電；所述發(fā)射模塊信號(hào)處理單元包括:信號(hào)發(fā)生器、功率放大器和匹配變壓器；所述信號(hào)發(fā)生器在發(fā)射模塊控制單元的控制下產(chǎn)生設(shè)定頻率的超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)通過功率放大器和匹配變壓器放大后，輸入至超聲波換能器，使所述超聲波換能器發(fā)出超聲波信號(hào)。
[0007]所述超聲波接收模塊包括:超聲波接收換能器、接收模塊控制單元、程控放大器、電源和兩個(gè)以上方向指示燈；所述電源為接收模塊控制單元、程控放大器和方向指示燈供電；所述超聲波接收換能器用于接收超聲波發(fā)射模塊所發(fā)出的超聲波信號(hào)，并發(fā)送給程控放大器；所述程控放大器用于對(duì)所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行放大處理；所述接收模塊控制單元對(duì)經(jīng)程控放大器放大后的超聲波信號(hào)進(jìn)行采樣，并計(jì)算采樣后的超聲波信號(hào)的幅值，依據(jù)所計(jì)算的超聲波信號(hào)的幅值對(duì)程控放大器的放大倍數(shù)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié):當(dāng)接收模塊控制單元所計(jì)算的超聲波信號(hào)的幅值超過其內(nèi)部設(shè)定的幅值上限時(shí)，減小程控放大器的放大倍數(shù)，使反饋調(diào)節(jié)后超聲波信號(hào)的幅值低于設(shè)定的幅值上限；否則，不改變程控放大器的放大倍數(shù)。
[0008]所述接收模塊控制單元將反饋調(diào)節(jié)后的超聲波信號(hào)的幅值作為控制參數(shù)控制方向指示燈亮的個(gè)數(shù)，該控制參數(shù)越大，方向指示燈亮的個(gè)數(shù)越多。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式，所述超聲波發(fā)射模塊中包括兩個(gè)以上超聲波發(fā)射換能器；所述超聲波發(fā)射模塊中用于安裝超聲波發(fā)射換能器的端面為圓弧面，兩個(gè)以上所述超聲波發(fā)射換能器沿該圓弧面的軸向和周向間隔分布形成超聲波發(fā)射換能器陣。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式，在所述超聲波發(fā)射模塊中還設(shè)置有一個(gè)以上用于發(fā)射激光射線的激光發(fā)射器。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式，在所述超聲波接收模塊中還設(shè)置有兩個(gè)以上距離指示燈；所述接收模塊控制單元將反饋調(diào)節(jié)后的程控放大器的放大倍數(shù)作為控制參數(shù)控制距離指示燈亮的個(gè)數(shù)，該控制參數(shù)越小，距離指示燈亮的個(gè)數(shù)越少。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式，所述超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊中的電源均采用可充電電池，所述發(fā)射模塊控制單元實(shí)時(shí)采集超聲波發(fā)射模塊中電池的剩余電量，當(dāng)電池的剩余電量低于其內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí)，發(fā)出低電量警報(bào)；所述接收模塊控制單元實(shí)時(shí)采集超聲波接收模塊中電池的剩余電量，當(dāng)電池的剩余電量低于其內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí)，發(fā)出低電量警報(bào)。
[0013]有益效果:
[0014](1)本實(shí)用新型將聲納技術(shù)應(yīng)用于消防員火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)向逃生，安全可靠，便于攜帶，受環(huán)境影響??；采用該系統(tǒng)消防人員能夠快速準(zhǔn)確的找到逃生出口，同時(shí)能夠使救援人員能夠快速的找到發(fā)出求救信號(hào)的消防人員，從而可靠保障消防人員的安全。
[0015](2)在超聲波發(fā)射模塊中采用直線陣和圓弧陣相結(jié)合的方式布置超聲波發(fā)射換能器，能夠提高發(fā)射聲源級(jí)和指向性開角，導(dǎo)向距離遠(yuǎn)，使其滿足火場(chǎng)特殊環(huán)境的使用要求。同時(shí)該裝置便于攜帶，安裝方便。
[0016](3)將超聲波信號(hào)和激光指引相結(jié)合，在遠(yuǎn)距離時(shí)依靠超聲波信號(hào)尋找聲源方向，近距離時(shí)依靠激光射線確認(rèn)聲源位置，保證消防人員能夠快速可靠的找到出口或救援人員能夠快速準(zhǔn)確找到發(fā)出求救信號(hào)的消防人員。
[0017](4)在該裝置中設(shè)置有距離指示燈和方向指示燈，在導(dǎo)向逃生或搜尋救援時(shí)能夠依據(jù)距離指示燈亮的個(gè)數(shù)快速準(zhǔn)確的找到聲源方向，依據(jù)距離指示燈的個(gè)數(shù)預(yù)估離聲源的距離。
【附圖說明】
[0018]圖1為該系統(tǒng)的整體示意圖。
[0019]圖2為超聲波發(fā)射模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為超聲波發(fā)射換能器陣的布局示意圖；
[0021 ]圖4為超聲波接收模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]本實(shí)施例提供一種用于在著火的大型商場(chǎng)、寫字樓內(nèi)對(duì)消防人員進(jìn)行引導(dǎo)逃生以及搜尋救援的聲納導(dǎo)向逃生救援系統(tǒng)。
[0024]該系統(tǒng)包括:超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊，其中超聲波發(fā)射模塊作為聲源，用于發(fā)射激光射線以及聲壓級(jí)125dB以上的25kHz單頻超聲波信號(hào)；超聲波接收模塊用于接收超聲波發(fā)射模塊所發(fā)出的超聲信號(hào)，并通過LED指示燈指示聲源所在的方向和距離，如圖1所示。
[0025]所述超聲波發(fā)射模塊包括:發(fā)射模塊控制單元、超聲波發(fā)射換能器陣、激光發(fā)射器陣、發(fā)射模塊信號(hào)處理單元和電源，如圖2所示。其中電源為所述發(fā)射模塊控制單元和發(fā)射模塊信號(hào)處理單元供電。所述發(fā)射模塊信號(hào)處理單元包括:信號(hào)發(fā)生器、功率放大器和匹配變壓器，其中信號(hào)發(fā)生器與發(fā)射模塊控制單元相連，在發(fā)射模塊控制單元的控制下產(chǎn)生25kHz的單一頻率的超聲波信號(hào)，該信號(hào)通過功率放大器和匹配變壓器放大后，輸入至超聲波換能器陣，使其輸出大功率的超聲波信號(hào)。同時(shí)所述發(fā)射模塊控制單元控制激光發(fā)射器陣的開關(guān)。
[0026]所述超聲波發(fā)射換能器陣由三十六個(gè)工作頻率為25kHz的超聲波發(fā)射換能器按直線陣和圓弧陣相結(jié)合的方式布置后形成，具體為:所述超聲波發(fā)射模塊的工作面為四分之一圓弧面，將三十六個(gè)超聲波發(fā)射換能器等分為三份，沿該圓弧面的軸向等間隔分布，形成三排；每排十二個(gè)超聲波發(fā)射換能器沿該圓弧面的周向等間隔分布，如圖3所示。采用該種布置方式能夠使該發(fā)射裝置的發(fā)射聲源級(jí)達(dá)到125dB以上，接收距離達(dá)到70米以上，發(fā)射開角達(dá)到120度以上，適用于大型商場(chǎng)等開闊區(qū)域，滿足火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的使用要求。
[0027]所述激光發(fā)射器陣為設(shè)置在超聲波發(fā)射模塊工作面上的三個(gè)激光發(fā)射器，用于發(fā)射激光射線。
[0028]所述超聲波接收模塊包括:超聲波接收換能器、接收模塊控制單元、程控放大器、電源、五個(gè)方向指示燈和五個(gè)距離指示燈。其中電源輸出的電壓通過電源穩(wěn)壓器后為程控放大器、接收模塊控制單元、方向指示燈和距離指示燈供電。超聲波接收換能器用于接收超聲波發(fā)射模塊所發(fā)