基于LTE 的智能头盔设计与系统应用研究

谭佳丽

（青岛市消防救援支队，山东 青岛 266000）

0 引言

智能头盔在设计期间，应以物联网应用技术为基础，配合云平台、客户端等程序，形成系统性救援通信体系，达成高效收集火灾现场数据能力，以期为消防事业发展助力。

1 以LTE 为基础的智能头盔设计

1.1 系统功能设计

1.1.1 视频信息回传设计

视频回传功能，其系统应用目标是有效传输摄像头程序采集的信息， 将此类具有影像的清晰信息，高效传输至指挥操作平台，便于指挥人员据此完成救援方案设计。在消防现场环境中，头盔添加的摄像头，能够及时捕获现场信息， 完成各类影像数据信息采集，继而实时完成数据在缓存程序的存储。在数据信息获得完整存储时， 由核心控制器完成视频影像传输，传输途径为无线通信技术，传输终端为云平台。 最终由云平台完成IP 与端口号的匹配程序， 继而完成命令传送，保障客户端能够获取命令信息，完成实时影像信息的展示。

1.1.2 环境监测模块设计

建筑设计使用了多元化材料、 建筑形式丰富性，此类因素成为室内火灾的形成条件。室内火灾事故发生时，同时存在温度较高、烟量较浓、毒害气体占比较大等问题。 智能头盔的使用，旨在借助移动化探测工具，完成环境信息获取。因此，火灾现场监测信息的采集，应在智能头盔结构中，完成传感器程序添加，加强智能头盔对火灾现场安全性的监测能力。在火灾现场中，火场环境温度监测时，感应重点项目为可燃气体剩余量、消防指战员心率情况等[1]。在确定温度传感器型号时，应以功能灵敏、运行稳定的型号为首选。与此同时，添加心率、可燃气体感应功能的传感器。由于火灾现场环境监测采集数据有限，应考量通信模块失效问题的应对方案。 环境数据实际运行的通行传输形式，具有能耗低、续航时间长等特点。

1.2 通信设计

表1 通信技术性能对比

结合防火头盔的使用需求，高层室内环境中的区域复杂性，防火信息传输需求，选择4G 无线通信传输形式，高效完成视频信息传输。

1.3 驱动程序设计

1.3.1 视频模块

摄像头连接至核心控制器， 采取引脚连接形式，以期提升帧同步输入效率。核心控制器在调用服务函数时，对其开展预处理程序，便于完成外部中断问题辨识。 中断服务函数的使用功能，集中在完整存储图像数据，帧中断问题被监测时，应科学判断标志位情况。如若标志位指示数据为零，则应复位写指针操作。在地址零位置，确定寄存器程序，完成图像数据的编辑。 在一帧图像数据完成存储的基础上，开展标志位自主增加操作， 完成顺次帧位图像信息的保存程序。如若标志位显示数据为非零值，说明寄存器结构中实际存储的数据，尚未完成数据读取。对此情况，应借助控制器完成信息读取，减少图像信息覆盖现象发生。

1.3.2 显示模块

（1）OLED 程序完成信息更新。 定义核心控制器，完成OLED 数据显示，保持OLED 数据的完整性。 在实际开展信息更新操作期间，应完成核心控制器内部数据的调整，继而启动OLED 数据更新函数，完成显示信息更新操作。

（2）执行点输入函数。在字符量显著增加的情况，开展行位操作形式，完成画点函数操作。

（3）执行字符写入函数。在字符写入前期，应获取相关点阵数据，借助专业软件完成预期想要获取的点阵数据[2]。

1.3.3 传感模块

（1）温度传感器，其驱动设计期间，应完成引脚与模拟两个输入程序的配置，便于在单总线状态下开展启动程序。 复位指令传输完成时，开展程序初始化运行，形成复位脉冲，获取应答脉冲响应。在应答脉冲获取的同时，启动温度传感器驱动程序，使其完成指令读写操作，达成驱动程序间的数据交互效果。

（2）烟雾传感器驱动设计。 借助微控制器完成转换模拟量的操作。 针对微控制器开展程序初始化操作，继而对其开展数据校准，提升微控制器转换数据的读取效果。 在开展数据转换期间，针对规则序列内通道予以科学配置，完成转换形式、转换周期等参数写入。在参数配置完成时，启动转换程序，最终完成微控制器转换结果的读取。

（3）心率传感器驱动设计。 此驱动运行采取了多种模块共同运行形式。借助时钟、中断等操作，提升驱动程序运行的控制效果。 在设计此驱动期间，主要借助中断延时功能，提升传输数据的准确性，保证硬件在时钟作用下予以响应。

1.4 平台设计

1.4.1 客户端设计

客户端选择华为平台开展系统开发活动，此软件能够完成无线数据高效传递、 视频影像信息监测、火灾现场环境数据监测等程序，便于消防指战员在火灾现场，高效完成救援任务。 在4G 网络覆盖环境下，能够完成救灾指令接收。在智能电子产品功能升级的背景下，大多数产品借助平台的影像函数应用库，完成了人机交互系统设计。 此平台具有较高移植便利、运输效能较高等应用优势。

1.4.2 主界面设计

客户端程序的主界面设计，首先创建主界面的类。相比登录程序，主界面程序应添加控件，比如数据编辑控件、数据搜索包控件，便于主界面操作程序，能够结合日期情况，完成信息调取，提升主界面操作性能。 在主界面设计期间，应借助文件设计大小函数，完成界面规格设计，继而使用文本框、编辑器完成传感反馈信息的显示。显示数据信息包括：传送时间、救援请求时间、借助当前时间函数获取数据显示的真实时间。

2 系统应用

2.1 测试环境

（1）硬件测试条件：智能头盔设计程序、摄像头、传感器等。

（2）软件测试项目：操作平台、调试工具运行能力。

（3）网络环境：4G 无线网。

（4）初始化各类待测程序，借助调试工具确定测试平台运行能力、智能头盔程序响应情况、4G 网络信号稳定性。

2.2 测试情况

（1）系统硬件端口能够完成数据采集程序，经由无线网络完成数据向云平台的传输任务，同时开展数据解析程序，达成硬件操作端与云平台间的智能联动目标。在此基础上，在云平台能够查询历史反馈信息。

（2）温度、心率、烟感三类传感器运行稳定。

（3）移动终端登录无异常，在主界面程序中能够查看数据信息。

3 结论

经测试发现， 此智能头盔设计方案具有可行性，能够从火灾环境温度、救灾人员心率、环境烟感等视角，完成火灾事故数据采集，便于消防指战员制定有效的救援方案，有助于提升火灾救援效果，程序运行温度，符合预期设计需求。由此确定，智能头盔设计方案，具有可行性。