基于LTE 的智能頭盔設計與系統應用研究

譚佳麗

（青島市消防救援支隊，山東 青島 266000）

0 引言

智能頭盔在設計期間，應以物聯網應用技術為基礎，配合云平臺、客戶端等程序，形成系統性救援通信體系，達成高效收集火災現場數據能力，以期為消防事業發展助力。

1 以LTE 為基礎的智能頭盔設計

1.1 系統功能設計

1.1.1 視頻信息回傳設計

視頻回傳功能，其系統應用目標是有效傳輸攝像頭程序采集的信息， 將此類具有影像的清晰信息，高效傳輸至指揮操作平臺，便于指揮人員據此完成救援方案設計。在消防現場環境中，頭盔添加的攝像頭，能夠及時捕獲現場信息， 完成各類影像數據信息采集，繼而實時完成數據在緩存程序的存儲。在數據信息獲得完整存儲時， 由核心控制器完成視頻影像傳輸，傳輸途徑為無線通信技術，傳輸終端為云平臺。 最終由云平臺完成IP 與端口號的匹配程序， 繼而完成命令傳送，保障客戶端能夠獲取命令信息，完成實時影像信息的展示。

1.1.2 環境監測模塊設計

建筑設計使用了多元化材料、 建筑形式豐富性，此類因素成為室內火災的形成條件。室內火災事故發生時，同時存在溫度較高、煙量較濃、毒害氣體占比較大等問題。 智能頭盔的使用，旨在借助移動化探測工具，完成環境信息獲取。因此，火災現場監測信息的采集，應在智能頭盔結構中，完成傳感器程序添加，加強智能頭盔對火災現場安全性的監測能力。在火災現場中，火場環境溫度監測時，感應重點項目為可燃氣體剩余量、消防指戰員心率情況等[1]。在確定溫度傳感器型號時，應以功能靈敏、運行穩定的型號為首選。與此同時，添加心率、可燃氣體感應功能的傳感器。由于火災現場環境監測采集數據有限，應考量通信模塊失效問題的應對方案。 環境數據實際運行的通行傳輸形式，具有能耗低、續航時間長等特點。

1.2 通信設計

表1 通信技術性能對比

結合防火頭盔的使用需求，高層室內環境中的區域復雜性，防火信息傳輸需求，選擇4G 無線通信傳輸形式，高效完成視頻信息傳輸。

1.3 驅動程序設計

1.3.1 視頻模塊

攝像頭連接至核心控制器， 采取引腳連接形式，以期提升幀同步輸入效率。核心控制器在調用服務函數時，對其開展預處理程序，便于完成外部中斷問題辨識。 中斷服務函數的使用功能，集中在完整存儲圖像數據，幀中斷問題被監測時，應科學判斷標志位情況。如若標志位指示數據為零，則應復位寫指針操作。在地址零位置，確定寄存器程序，完成圖像數據的編輯。 在一幀圖像數據完成存儲的基礎上，開展標志位自主增加操作， 完成順次幀位圖像信息的保存程序。如若標志位顯示數據為非零值，說明寄存器結構中實際存儲的數據，尚未完成數據讀取。對此情況，應借助控制器完成信息讀取，減少圖像信息覆蓋現象發生。

1.3.2 顯示模塊

（1）OLED 程序完成信息更新。 定義核心控制器，完成OLED 數據顯示，保持OLED 數據的完整性。 在實際開展信息更新操作期間，應完成核心控制器內部數據的調整，繼而啟動OLED 數據更新函數，完成顯示信息更新操作。

（2）執行點輸入函數。在字符量顯著增加的情況，開展行位操作形式，完成畫點函數操作。

（3）執行字符寫入函數。在字符寫入前期，應獲取相關點陣數據，借助專業軟件完成預期想要獲取的點陣數據[2]。

1.3.3 傳感模塊

（1）溫度傳感器，其驅動設計期間，應完成引腳與模擬兩個輸入程序的配置，便于在單總線狀態下開展啟動程序。 復位指令傳輸完成時，開展程序初始化運行，形成復位脈沖，獲取應答脈沖響應。在應答脈沖獲取的同時，啟動溫度傳感器驅動程序，使其完成指令讀寫操作，達成驅動程序間的數據交互效果。

（2）煙霧傳感器驅動設計。 借助微控制器完成轉換模擬量的操作。 針對微控制器開展程序初始化操作，繼而對其開展數據校準，提升微控制器轉換數據的讀取效果。 在開展數據轉換期間，針對規則序列內通道予以科學配置，完成轉換形式、轉換周期等參數寫入。在參數配置完成時，啟動轉換程序，最終完成微控制器轉換結果的讀取。

（3）心率傳感器驅動設計。 此驅動運行采取了多種模塊共同運行形式。借助時鐘、中斷等操作，提升驅動程序運行的控制效果。 在設計此驅動期間，主要借助中斷延時功能，提升傳輸數據的準確性，保證硬件在時鐘作用下予以響應。

1.4 平臺設計

1.4.1 客戶端設計

客戶端選擇華為平臺開展系統開發活動，此軟件能夠完成無線數據高效傳遞、 視頻影像信息監測、火災現場環境數據監測等程序，便于消防指戰員在火災現場，高效完成救援任務。 在4G 網絡覆蓋環境下，能夠完成救災指令接收。在智能電子產品功能升級的背景下，大多數產品借助平臺的影像函數應用庫，完成了人機交互系統設計。 此平臺具有較高移植便利、運輸效能較高等應用優勢。

1.4.2 主界面設計

客戶端程序的主界面設計，首先創建主界面的類。相比登錄程序，主界面程序應添加控件，比如數據編輯控件、數據搜索包控件，便于主界面操作程序，能夠結合日期情況，完成信息調取，提升主界面操作性能。 在主界面設計期間，應借助文件設計大小函數，完成界面規格設計，繼而使用文本框、編輯器完成傳感反饋信息的顯示。顯示數據信息包括：傳送時間、救援請求時間、借助當前時間函數獲取數據顯示的真實時間。

2 系統應用

2.1 測試環境

（1）硬件測試條件：智能頭盔設計程序、攝像頭、傳感器等。

（2）軟件測試項目：操作平臺、調試工具運行能力。

（3）網絡環境：4G 無線網。

（4）初始化各類待測程序，借助調試工具確定測試平臺運行能力、智能頭盔程序響應情況、4G 網絡信號穩定性。

2.2 測試情況

（1）系統硬件端口能夠完成數據采集程序，經由無線網絡完成數據向云平臺的傳輸任務，同時開展數據解析程序，達成硬件操作端與云平臺間的智能聯動目標。在此基礎上，在云平臺能夠查詢歷史反饋信息。

（2）溫度、心率、煙感三類傳感器運行穩定。

（3）移動終端登錄無異常，在主界面程序中能夠查看數據信息。

3 結論

經測試發現， 此智能頭盔設計方案具有可行性，能夠從火災環境溫度、救災人員心率、環境煙感等視角，完成火災事故數據采集，便于消防指戰員制定有效的救援方案，有助于提升火災救援效果，程序運行溫度，符合預期設計需求。由此確定，智能頭盔設計方案，具有可行性。