張燕平，賀 陽 ，艾 釗

（1.湖北新產(chǎn)業(yè)技師學(xué)院，湖北 咸寧 437000；2.武漢紡織大學(xué)，湖北 武漢 430200）

1 研究背景

中國的消防裝備事業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占了很重要的地位，消防工作涉及到國計民生，社會的穩(wěn)定，千家萬戶的平安幸福。所以，對新型的消防服的研究還是需要消防相關(guān)的研究人員不斷地去努力的，推出新類型的消防服任重而道遠(yuǎn)。本文研究的消防服用探測系統(tǒng)在服裝層面上來講為智能服裝。智能服裝是可穿戴技術(shù)、服裝技術(shù)和智能算法的集合。服裝是穿在人的身上的，它與人之間有著密切的關(guān)系，把服裝同監(jiān)護(hù)生理特征聯(lián)系在一起，現(xiàn)在已經(jīng)成為了一個研究的熱點。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)消防服用探測系統(tǒng)方案設(shè)計

2.1 整體體系結(jié)構(gòu)介紹

此次研究的物聯(lián)網(wǎng)消防服系統(tǒng)的設(shè)計邏輯上分為3個層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。感知層是由心率傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、GPS等傳感器組成的。

傳輸層也是這個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于整個系統(tǒng)的中樞，是用來實現(xiàn)感知層與應(yīng)用層之間的信息交互。

應(yīng)用層所做的有兩件事：（1）將數(shù)據(jù)展現(xiàn)在界面上。（2）對數(shù)據(jù)的處理。

整個物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

此次研究的基于物聯(lián)網(wǎng)消防服系統(tǒng)與消控中心的接口為安卓移動設(shè)備，由異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)組成的感知層、藍(lán)牙通訊和移動互聯(lián)網(wǎng)通訊組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層還有app應(yīng)用層組層了整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)

2.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)感知部分的設(shè)計

防化服的內(nèi)嵌系統(tǒng)也就是整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層，它是由心率傳感器、溫度傳感器、毒氣傳感器組層的，這3個傳感器是同時對信號進(jìn)行采集的。為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，系統(tǒng)的中央處理區(qū)采用了基于Arm9架構(gòu)的三星s3c2440。這個架構(gòu)的cpu可以很好的移植Linux操作系統(tǒng)。與沒有操作系統(tǒng)相比，移植了操作系統(tǒng)使得信號的異步采集可以穩(wěn)定的運行，幾乎不會存在程序跑飛的情況。各傳感器與cpu之間是通過導(dǎo)電纖維連接起來，并且內(nèi)嵌到消防服內(nèi)部的。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計

數(shù)據(jù)的傳輸主要分為以下幾個模塊：（1）串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)藍(lán)牙數(shù)據(jù)模塊。（2）移動網(wǎng)絡(luò)。（3）GPS定位的衛(wèi)星通信。這里的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)藍(lán)牙數(shù)據(jù)模塊的作用就是將單片機(jī)發(fā)送的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成手機(jī)藍(lán)牙可以識別的數(shù)據(jù)。手機(jī)將藍(lán)牙收到的數(shù)據(jù)處理顯示在使用者的手機(jī)上的同時，會將使用者的位置信息、生理信息、環(huán)境信息通過3G4G移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給消控中心。定位的實現(xiàn)是通過安卓移動設(shè)備GPS模塊實現(xiàn)的。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用層設(shè)計

應(yīng)用層的設(shè)計包括有安卓應(yīng)用軟件的開發(fā)，和消控中心系統(tǒng)的開發(fā)。安卓應(yīng)用軟件部分的設(shè)計主要包括有：界面設(shè)計、數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)顯示、同消控中心系統(tǒng)構(gòu)成的C/S架構(gòu)的客戶端開發(fā)。消控中心系統(tǒng)的開發(fā)主要包括界面設(shè)計和數(shù)據(jù)顯示這兩部分，在第五章有詳細(xì)介紹。

3 安卓軟件設(shè)計

此次研究的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的消防服用探測系統(tǒng)安卓手機(jī)端的開發(fā)，首先當(dāng)?shù)谝淮芜\行程序的時候會去判斷是不是第一次運行此程序，如果是第一次運行那么就會進(jìn)入引導(dǎo)界面，如果不是第一次運行，那么就會調(diào)到開啟藍(lán)牙的Activity中。判斷是否第一次運行的方法是通過安卓的Shared Preferences來設(shè)置的。

Shared Preferences是安卓系統(tǒng)提供的一種簡單的機(jī)制，用來檢測和存放一些關(guān)鍵的變量或者配置信息，當(dāng)下次進(jìn)入程序的時候可以讀取出來，它的存放和取出都是通過鍵值對的方式進(jìn)行的。當(dāng)成功連接上藍(lán)牙之后就可以跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的主界面了。藍(lán)牙部分的介紹以及在第四章做了詳細(xì)的說明，此處不再重復(fù)介紹。

4 本次研究的總結(jié)

本論文研究的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的消防服用探測系統(tǒng)主要包括3部分組成：內(nèi)嵌入消防服的嵌入式系統(tǒng)，以及安卓終端開發(fā)和消控中心監(jiān)測系統(tǒng)。通過在消防服中內(nèi)植入嵌入式系統(tǒng)，使得傳統(tǒng)的消防服成為了智能化的電子消防服。在傳感器設(shè)計方面設(shè)計了心率傳感器、氣體煙霧傳感器，再結(jié)合著數(shù)字溫度傳感器，可以準(zhǔn)確的判斷出火災(zāi)。

對安卓系統(tǒng)自帶的心率軟件沒有做深入研究，后期要了解下安卓BLE相關(guān)的協(xié)議，包括系統(tǒng)對心率接口的使用。

對于嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計這方面，只是移植了linux操作系統(tǒng)，并沒有對系統(tǒng)做相應(yīng)的裁剪，后期可以針對硬件的功能做出對應(yīng)的裁剪，減小系統(tǒng)的體積。