基于卡尔曼滤波的智能消防头盔系统研究

为了消防员可以准确了解火场情况,设计了一种基于卡尔曼滤波的智能消防头盔系统,该头盔集成了微控制器系统、气体传感器、温度传感器、无线通信模块、佩戴异常检测、报警装置等功能,据此设计系统的软件和硬件。硬件系统以STM32为处理核心,定位采用GPS无线定位模块和惯性导航定位模块相互补偿技术,同时包括环境信息采集传感器等。软件上应用卡尔曼滤波算法对采集的数据进行处理,减小了传感器延时性和噪声对系统测量的影响,以达到对系统状态的准确预测,同时姿态检测算法实现了对消防员状态的准确识别,并对监测系统软件进行了验证。对智能消防头盔进行了人机工学分析,将各部件融合在头盔上。经测试,该系统运行稳定、准确率高。

长时热辐射环境对消防头盔防护特性的影响

消防头盔的防护性能对于判断消防救援人员在热暴露环境中的安全十分重要。利用自主设计的长时热辐射测试平台,研究了消防头盔暴露于4级热辐射强度(2、5、7和10 kW/m^(2))下热学、力学、光学等性能参数的变化规律,测定了消防头盔各部位的内外温升、硬度和照度。结果表明:热暴露过程中,消防头盔的内外温升随热辐射强度的增大而增加,硬度、照度皆随热辐射强度的增大而衰减;当温度达到200℃时面罩起泡导致透光率下降,当热辐射强度为10 kW/m^(2)时面罩起泡面积过大造成其光学性能失效,且盔壳硬度过低造成其力学防护性能失效;消防头盔内顶部填充的缓冲层可有效吸收辐射热量,降低盔内温度,但不同位置热辐射对盔内温升速率无显著的影响。

探究新型智能化设备在消防救援中的应用

随着我国建筑结构在规模逐渐扩大,功能变得越发复杂,消防救援工作难度也逐渐增加。在消防救援工作中,为了保障消防人员的人身安全,提高消防救援工作的质量,各种现代化技术得以融入到消防救援设备中,催生出各种智能化消防设备。该文基于消防救援工作中新型智能化设备的应用研究,分析了消防救援工作中逐渐暴露出的不足,并分别从智能消防监控电源、无人机和单兵消防智能头盔这3项基础设备入手,探讨了其功能优势与在消防救援工作中的具体应用。

智能头盔在森林火灾扑救中的应用--以八达岭林场为例

探索了智能头盔在林场扑火队训练和森林火灾扑救等方面的应用,结果可知智能头盔在基层国有林场管理过程中具有可靠性高、功能扩展性强和任务辅助效率高等优势,可有效解决现场森林火灾扑救人员实时监控难题,提高森林扑火队火场指挥和扑救能力。

森林消防头盔的人机工程学分析

森林消防头盔的人机工程学设计与其安全性能紧密相关,为了提高森林消防头盔的安全性能,对国内应用广泛的3款消防头盔产品,从外形结构、材料、安全、舒适性等方面进行了性能评价。并根据消防员的使用情况进行数据分析,提出了使用悬挂系统、安装高度调节器、使用外设旋钮的可调式护目镜、分解使用头盔、护目镜、面罩等设计建议,为今后的森林消防头盔设计提供了技术支持。

集成AD与TRIZ的消防头盔创新设计方法

为快速有效地解决防护类产品中如何保证功能独立性的问题,通过AD与TRIZ理论的集成,研究产品创新设计的方法。以AD框架型设计流程为主线,利用TRIZ分离原理、发明原理等工具来化解方案映射过程中所出现的矛盾冲突,并将TRIZ中的功能分析工具运用到解决耦合性问题的功能组件分析中,最后结合AD信息公理评价方法进行方案筛选,进而建立两者集成的产品创新设计模型。将该模型用于消防头盔方案设计中,验证了方法的可行性及合理性。

基于情境构建法的消防头盔设计

目的深入理解用户行为,挖掘用户需求,探究加强消防头盔安全性与高效性的设计方法。方法以消防头盔为设计研究对象,从使用者、产品及使用环境三者所构成的情境动态关系出发。首先通过信息获取,得出情境系统中有关问题情境的相关情境要素信息,接着在求解情境的对象操作层面,结合问题情境相关情境要素信息归纳使用者行为的关键性问题需求,最后在结果情境的目标状态层面对设计对象进行功能域、物理域及交互域的相关设计需求描述,并构建产品情境模型。结论将该模型运用于消防头盔方案设计中,并通过与以往方案的功能对比验证,表明了该方法的实用性及有效性。

现代森林消防头盔的发展趋势与设计方向

阐述了现代森林消防头盔的研究意义,总结了国内外近年消防头盔的研究成果,得出现代森林消防头盔的发展趋势,并提出了今后现代森林消防头盔设计研究的六大主要方向和内容。

森林消防头盔功能和结构的设计初探

为了提高森林消防防护器具的安全性能,本文提出了全新的森林消防头盔的设计理念和初步方案。设计方案将红外热成像、无线通信传导、紧急制氧等功能结合在一起,既能满足现阶段消防员的工作安全需求,又符合国内外消防防护头盔的发展趋势。在结构上,采用集成化设计,减轻质量,降低操作难度,更加符合人机工程学要求。并应用计算机三维制作软件,模拟实现了设计方案的仿真模型。

头盔显示器及其关键技术

简要概述了头盔显示器的基本概念、主要任务、工作过程以及研制现状和典型产品 ,根据现代空战的特点分析了头盔显示器在现代空战中的主要作用 。

单兵智能头盔在消防救援中的探索与应用

目的 在消防装备于高层建筑、地下建筑、大型商业综合体等复杂救援环境中无法满足信息感知和状态感知需求的背景下,探索和分析智能头盔当前在应急救援、军队作战、采矿安全等领域的应用研究现状,以期解决当前消防救援活动中环境视野差、协同效率低、救援人员健康状态无法保证等问题,提高消防救援装备的功能性和保障性,避免救援活动中可能发生的安全事故。方法 人工智能、多设备协作、多模态感知等概念是智慧消防新的发展结合点,以消防救援装备的智能化、集成化趋势为基础,提出了利用增强现实技术满足视觉增强、信息协同、物体识别等信息感知需求,利用脑电监测技术满足人员健康状态监测、疲劳预警等状态感知需求。结论 在城市快速发展的背景下,单兵智能头盔在消防救援领域的应用具有可靠性高、功能扩展性强、任务辅助效率高等优势,但同时面临功耗大、重量大、设备交互研究不足等挑战;适用于消防救援场景的单兵智能头盔有动态舒适性多目标优化、多通道类人感知和意图协同交互、系统故障诊断及容错控制等方面的设计研究趋势。

消防头盔非贯穿性损伤对抗冲击加速度能力影响分析

通过对消防头盔进行的非贯穿性损伤实验,分析头盔的非贯穿性损伤对冲击加速度的防护效果的影响。首先对消防头盔进行损伤性实验,采用钢锥在1,2,3,4 m对消防头盔进行模拟冲击,讨论不同冲击高度对消防头盔的损伤情况,其次对不同损伤情况下的消防头盔对冲击加速度的防护性能进行分析。研究表明,在发生冲击时,头盔受损情况与冲击加速度成正比;头盔的损伤情况分为冲击凹陷损伤以及微裂纹损伤,冲击凹陷损伤的情况多于微裂纹损伤;在同种损伤情况下,损伤情况严重时,冲击加速度碰撞发生时间变慢,冲击加速度变大;冲击凹陷损伤处的抗冲击加速度的能力要弱于发生微裂纹形变损伤处。

森林草原消防人员安全防护装备一体化探究

在直接扑救森林草原火灾时,个人安全防护装备可以最大限度地保护扑火人员的人身安全,提高扑火效率。文章阐述森林草原消防人员安全防护装备国内外标准化组织建设、防护装备研制及相关标准制订情况。通过综合分析森林草原消防人员发生伤亡事故的主要原因,提出大力开展个人安全防护装备一体化研究,阐明了需要解决的一系列关键技术难题;明确了个人安全防护装备一体化配备标准和技术指标要求;探究目前我国森林草原消防人员防护装备存在的共性问题。结合我国森林草原消防人员安全防护装备现状,针对安全防护装备一体化发展趋势,“十三五”安全防护装备研发课题组研制了新型森林防火头盔、森林防火特种防护服及森林防火救生罩,用以丰富现有安全防护装备体系,有效保障扑火人员的生命安全。

头盔瞄准/显示系统在武装直升机上的应用研究

分析了武装直升机选用头盔瞄准／显示系统的考虑因素，研究了头盔瞄准／显示系统在直升机上的飞行前准备、导航和各种武器的瞄准等应用模式。

《安全帽生产与使用管理规范》技术要求的探讨

《安全帽生产与使用管理规范》在实际应用中,发现有不完善甚至影响实际操作的地方,经过对安全帽的生产、检验、应用方面的调研和实践工作经验,针对标准中的技术要求得出如下结论:部分技术要求遗漏并与国标有差异,相关参数在修订过程中需要整改。安全帽帽壳的材质单一,造成带有防静电、阻燃性能安全帽的硬度低、工艺过程中质量控制难度大;吸汗带材质限定为纯棉布,在实际应用中汗液挥发慢吸汗效果不理想;需增加防静电性能检验的预置时间,预置时间对防静电检验结果影响较大;安全帽式样及种类单一,不适应集团公司作业场所复杂化的要求,应分工种向多元化安全帽产品发展。

消防头盔面罩性能分析

总结了火场环境对于消防头盔面罩的功能要求,对比了国内外标准中消防头盔面罩的性能指标。通过实验研究了我国消防头盔盔壳和面罩在火场高温下的变形程度,并从实际使用方面对我国消防头盔面罩的性能要求及选材进行了分析和说明。