一種特殊區(qū)域火場無線支援組件系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火場救援領(lǐng)域，具體地說是一種特殊區(qū)域火場無線支援組件系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市化進(jìn)程中大量出現(xiàn)的高層建筑、地鐵、隧道、大型地下停車場，已經(jīng)成為火災(zāi)防控的國際性難題，而在這一高一低2大類建筑，由于其封閉與半封閉的結(jié)構(gòu)，決定了一旦發(fā)生火災(zāi)等災(zāi)害事故，現(xiàn)場的通信指揮暢通與否，將直接影響到整個火災(zāi)撲救的進(jìn)程。
[0003]上述特定區(qū)域的專業(yè)救援通信，信號在短距離內(nèi)急劇衰減，因此，常規(guī)的依靠大功率中繼站的方式，無法滿足實(shí)際應(yīng)用，而針對上述難點(diǎn)，國內(nèi)外還沒有相對應(yīng)的成熟產(chǎn)品和技術(shù)規(guī)范。僅以消防為例，當(dāng)前消防部隊的無線通信網(wǎng)絡(luò)由三級構(gòu)成，形成覆蓋總隊、支(大)隊、中隊的調(diào)度體系，主要采用模擬常規(guī)系統(tǒng)，具有操作維護(hù)簡單、現(xiàn)場使用方便的特點(diǎn)。要求確保特定區(qū)域封閉與半封閉有限范圍內(nèi)的內(nèi)外通信，要求上聯(lián)地面覆蓋大網(wǎng)，下接戰(zhàn)斗班組、現(xiàn)場指揮。既可以使進(jìn)入現(xiàn)場(內(nèi)部)的救援人員將情況及時傳出，以使現(xiàn)場指揮及時正確的掌握情況，調(diào)整戰(zhàn)術(shù)，也使外部的人員(指揮員、觀察哨)通報情況，特別是在突發(fā)情況下，發(fā)布緊急撤退指令，保護(hù)救援人員的自身安全。
[0004]目前，“解決”上述問題的常規(guī)解決方案及問題如下:
[0005]I)使用單兵單節(jié)點(diǎn)背負(fù)站。由指定的人員，攜帶背負(fù)站突進(jìn)，停留在信號覆蓋邊緣，負(fù)責(zé)封閉區(qū)間內(nèi)外的信號轉(zhuǎn)發(fā)或人工中轉(zhuǎn)。
[0006]2)在建筑外部采用中繼方式，如通信車，以高天線(升降式)，高功率的方式，向建筑體內(nèi)部發(fā)射信號。
[0007]比較2個方案，當(dāng)突進(jìn)距離較大時或分割的墻體較多時，前者無法為真正的內(nèi)攻人員提供通信支援；后者由于上下行信號強(qiáng)度的不平衡，往往進(jìn)入內(nèi)部的救援人員收得到指令，卻無法保證上行信號，在部分區(qū)域形成單向通信的情況。因此，傳統(tǒng)的方式，無法根本上保證復(fù)雜建筑條件下的內(nèi)外通信。而實(shí)際情況是，情況越復(fù)雜建筑規(guī)模越大的災(zāi)害現(xiàn)場，集結(jié)的部隊就越多，對通信的依賴度越高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種特殊區(qū)域火場無線支援組件系統(tǒng)，通過設(shè)計一組支援組件節(jié)點(diǎn)，每個支援組件既可以作為收發(fā)節(jié)點(diǎn)和其信號覆蓋范圍內(nèi)的對講機(jī)進(jìn)行語音通信，又可以作為無線中繼節(jié)點(diǎn)，把接收到的對講機(jī)信號發(fā)送到下一個節(jié)點(diǎn)，保障了復(fù)雜建筑內(nèi)外通信的正常進(jìn)行。
[0009]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種特殊區(qū)域火場無線支援組件系統(tǒng)，支援組件設(shè)置于火場建筑物內(nèi)，通信指揮箱設(shè)置于火場建筑物外，支援組件和通信指揮箱無線連接。
[0011]所述支援組件包括依次連接的對講機(jī)模塊、主控板和OPM模塊；
[0012]所述對講機(jī)模塊無線連接對講設(shè)備，與對講設(shè)備通信；
[0013]所述主控板為具有控制管理、語音編解碼、串口通信和聲控功能的微控制器，包括音頻輸入接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、語音編碼模塊、控制管理模塊、串口通信接口、語音解碼模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、音頻輸出接口、聲控管理模塊和PTT下拉接口 ；其中音頻輸入接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、語音編碼模塊和控制管理模塊依次連接；控制管理模塊通過串口通信接口連接OPM模塊；控制管理模塊依次通過語音解碼模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和音頻輸出接口連接到對講機(jī)模塊；控制管理模塊依次通過聲控管理模塊和PTT下拉接口連接對講機(jī)模塊。
[0014]供電模塊連接所述對講機(jī)模塊、主控板和OPM模塊，給上述模塊供電。
[0015]每兩個支援組件之間通過OPM模塊無線連接，使支援組件之間可以互相通信，實(shí)現(xiàn)信號中繼。
[0016]所述通信指揮箱包括上蓋和箱體；
[0017]顯示系統(tǒng)設(shè)置于上蓋中，通過主板連接語音收發(fā)模塊；
[0018]箱體分為組件放置區(qū)和設(shè)備放置區(qū)，支援組件放置于組件放置區(qū)，與火場建筑物內(nèi)的支援組件通信；對講機(jī)模塊、語音收發(fā)模塊和OPM模塊依次連接且放置于設(shè)備放置區(qū)，OPM模塊無線連接箱體內(nèi)支援組件，且與其通信。
[0019]所述對講機(jī)模塊包括350M電臺模塊和800M電臺模塊，且無線連接對講設(shè)備，與對講設(shè)備通信。
[0020]供電模塊連接箱體中支援組件、對講機(jī)模塊、語音收發(fā)模塊和OPM模塊，給上述模塊供電。
[0021]一種特殊區(qū)域火場無線支援方法，火場建筑物內(nèi)的支援組件接收對講設(shè)備發(fā)出的信號后，通過支援組件之間的中繼傳輸后發(fā)送到火場建筑物外的指揮通信箱，指揮通信箱將接收到的信號發(fā)送到火場建筑物外的對講設(shè)備，完成火場內(nèi)外通信。
[0022]火場建筑物內(nèi)外通信模式為同頻模式或異頻模式。
[0023]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0024]1.本發(fā)明保證了特殊區(qū)域場所內(nèi)外通信的暢通，可以快速的在建筑物內(nèi)部建立對講機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，解決了建筑物內(nèi)部和外部通信的難題。
[0025]2.本發(fā)明的組件設(shè)計小巧，攜帶方便，同時具有防水、防火等功能。
[0026]3.采用先進(jìn)的無線通信技術(shù)0ΡΜ，通過對網(wǎng)絡(luò)資源的適機(jī)動態(tài)使用，實(shí)現(xiàn)動態(tài)大規(guī)模組網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)資源的利用率可以達(dá)到其瞬間最大值。
[0027]4.本發(fā)明的應(yīng)用可在一定程度上提高事故救援的效率，減少事故損失。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2是本發(fā)明的支援組件通信原理圖；
[0030]圖3是本發(fā)明的組件內(nèi)主板的結(jié)構(gòu)圖；
[0031 ] 圖4是本發(fā)明的OPM模塊抗干擾測試和通信測試圖；
[0032]圖5是本發(fā)明的指揮通信箱通信原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034]如圖1所示為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。包括:通信指揮箱體和支援組件。
[0035]所述指揮箱體，主要作用包括:放置支援組件，上聯(lián)地面通信大網(wǎng)、下聯(lián)救援現(xiàn)場建筑物內(nèi)部的支援組件，以及支援組件的節(jié)點(diǎn)管理、頻點(diǎn)管理等；
[0036]所述支援組件，主要作用包括:組件附近對講機(jī)信號覆蓋，即和組件附近50M范圍內(nèi)對講機(jī)進(jìn)行通話；以及無線信號中繼轉(zhuǎn)發(fā)，即在接收到所覆蓋范圍內(nèi)對講機(jī)信號的同時能夠作為中繼節(jié)點(diǎn)把無線信號轉(zhuǎn)發(fā)到下一個組件節(jié)點(diǎn)。
[0037]所述一種特殊區(qū)域火場無線支援組件系統(tǒng)的指揮箱體一般放置在建筑物外部，組件按照順序，依次向建筑物內(nèi)部延伸放置。因此，如果建筑物內(nèi)部對講機(jī)信號較弱或消失，本發(fā)明可以快速的在建筑物內(nèi)部建立對講機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，解決了建筑物內(nèi)部和外部通信的難題。
[0038]如圖2所示為本發(fā)明的支援組件通信原理圖。
[0039]支援組件的主要作用是組件附近對講機(jī)信號覆蓋，兩點(diǎn)間通信的原理圖如圖2。每個組件包括:供電模塊、350m對講機(jī)模塊、主控板、和OPM無線通信模塊。
[0040]支援組件的通信原理為:組件A覆蓋范圍內(nèi)的對講機(jī)信號通過350M對講機(jī)模塊接入主控板，進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換后經(jīng)過OPM無線模塊發(fā)送至組件B，再利用組件B的主控板解碼后通過350M對講機(jī)模塊發(fā)送至組件B覆蓋范圍內(nèi)的對講機(jī)。
[0041]支援組件的另外一個重要功能是信號中繼:組件A的無線信號可以發(fā)送至組件B，同時組件B也把組件A的無線信號轉(zhuǎn)發(fā)至其他組件。
[0042]所述支援組件的設(shè)計方法包括:主控板模塊設(shè)計。通信組件中主控板的功能是:控制管理、語音編解碼、串口通信和聲控功能。其核心是SPCE061A處理器，SPCE061A是一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器，主要包括輸入/輸出端口、定時器/計數(shù)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、串行設(shè)備輸入輸出、通用異步串行接口、低電壓監(jiān)測和復(fù)位等部分，并且內(nèi)置在線仿真電路ICE接口，較高的處理速度使其能夠快速的處理復(fù)雜的數(shù)字信號。
[0043]如圖3所示為本發(fā)明的組件內(nèi)主板的結(jié)構(gòu)圖。
[0044]主要包括兩個過程。
[0045]1、對講機(jī)信號到OPM信號的轉(zhuǎn)換。音頻輸入接口用于接收對講機(jī)的模擬信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字化后，再利用語音編碼硬件模塊進(jìn)行編碼，然后控制管理模塊對語音信號進(jìn)行分析，同時測定當(dāng)前OPM無線信號的場強(qiáng)，計算出當(dāng)前語音數(shù)據(jù)的發(fā)送路徑，再通過串口通信接口發(fā)送至OPM無線模塊。
[0046]2、OPM信號到對講機(jī)信號的轉(zhuǎn)換。OPM無線模塊接收到信號后，通過串口通信接口傳送至控制管理模塊并進(jìn)行分析，分離出語音數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，并把語音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，再進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，通過音頻輸出接口發(fā)送至對講機(jī)；同時，聲控管理