CN107942363A - 基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***及其方法 - Google Patents

基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于建筑结构图计算的消防员用室内导航的方法，在接到火灾报警后，消防员手持终端通过移动网络从指挥***上检索并下载相应的建筑结构图，用于火场中消防员的定位和导航；包括1)火场中消防员的初始定位、实时定位和消防员位置的动态校准，2)火场中燃烧点的定位和消防员的导航；本发明中动态校准的实现是：在建筑物中布设有RFID标签网络，当消防员处于一RFID标签识别范围内，***中RFID读写装置采集到该RFID标签的位置坐标通过通信模块发送至指挥***，指挥***以该位置坐标更新上述实时定位获得的消防员的当前位置坐标，可以精确的确定消防员的位置，便于消防员的导航。

Description

基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***及其方法
技术领域
本发明涉及室内定位，信号处理及物联网等综合技术，尤其涉及一种基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***。
背景技术
火灾已成为危害人民群众生命财产安全的重大灾害之一，而在火灾救援中，消防员常常因为不熟悉环境且火场中弥漫的浓烟而影响救援。因此，实现消防员在失火建筑中的定位、导航迫在眉睫。而失火时的极端情况给失火建筑中的定位导航带来了很多挑战。目前对消防员导航定位技术研究较少，下面目前可用于消防员室内定位导航的几种技术：
王守辉等人提出了一种基于卡尔曼滤波的三维TDOA(Time Difference ofArrival，到达时间差)/AOA(Angle of Arrival，到达角度测距)混合算法[1]。消防员进入火场时携带一个简单信号发射源。该信号发射源应每隔一段时间主动向外发射信号。消防车上装有用于接收信号的天线，天线采用倒三角形，整个天线上布设有多个天线节点来接收信号，以实现定位功能，天线节点间距离已知。天线接收到信号后，利用信号到达时间差和到达角度(使用卡尔曼滤波器进行优化)，采用TDOA/AOA混合算法对消防员进行定位。但这种定位方式完全依赖电磁信号，墙壁、门窗等的反射和散射作用都会对信号的传播时间和角度产生影响，本发明不同于此，定位数据来源于消防员可穿戴设备的实时采集，不会受到外界条件影响。
李昆等人提出了一种基于RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)的消防员定位[2]。***采用固定位置的读卡器作为参考节点，消防员在进入火场前都装备有源电子标签，读卡器采集消防员的信息并集中传到消防车的指挥控制中心，对数据进行分析处理，以确定消防员的位置信息。消防员的测距定位根据无线电波的传播路径损耗模型进行分析计算，是一种基于RSSI(Received Signal Strength Indication，接收信号强度指示)的定位算法。该方法中RFID作为消防员定位的绝对基准，而本发明中定位是以建筑结构图为基准的，RFID只用于动态校准的参考之一，。
参考文献：
[1]王守辉,曾枭林,郭建宏,等.一种新的消防员定位方法[J].中国科技信息,2012(20):147-148。
[2]李昆,刘争,陈续阳.基于RFID的消防员定位[J].电子制作,2015(2)。
发明内容
本发明旨在完成一套基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***。众所周知，火灾发生时通常伴随浓烟，造成消防员在陌生环境下无法靠目视寻找最佳救援路线。本发明为解决此问题，以消防员可穿戴设备的形式，通过基于建筑结构图计算的自主定位配合路径规划算法，利用在电力中断时仍能正常工作的消防通信***(如位置固定、分布规律的报警器等)实现定位校准，并结合运动传感器数据与建筑结构图数据，通过基于建筑结构图计算的定位算法，交叉对比计算出消防员当前位置，实现消防员在无法看清室内环境的情况下的导航。同时，在手持设备上增加超声传感器用以实现感知测距和障碍躲避，耦合语音提示功能以解决火场烟雾中无法看清屏幕等问题。除此之外，通过设备上安装的烟雾、温度等传感器，判断火情位置与严重程度，并通过通信***将消防员所在位置以及当前位置的烟雾、温度等数据实时传回至现场指挥，为确定最佳救援方案提供数据支持。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***，包括指挥***和消防员手持终端，所述指挥***中包括建筑结构图数据库、通信模块和显示模块；所述消防员手持终端中包括数据采集模块、信号处理模块和设备控制模块，
所述数据采集模块包括运动传感模块、动态校准模块和探测用传感模块；所述运动传感模块由一组运动传感器组成，包括用于采集消防员的加速度和角速度信息的传感器；所述动态校准模块至少包括GPS定位***或北斗卫星定位***，及RFID读写模块，用于通过卫星定位或者读取附近RFID标签的方式，向所述指挥***提供消防员的位置信息，配合所述RFID读写模块，在现场消防设备上安装有多个RFID标签，RFID标签的位置根据定位精度和现场的建筑结构图确定，多个RFID标签构成了RFID标签网络；所述探测用传感模块有一组探测传感器组成；所述信号处理模块包括信号转换器，所述信号转换器包括放大电路和AD转换器，所述设备控制模块包括输入模块、输出模块、通信模块及其现场消防设备的接口；所述运动传感模块将采集到的信息及所述动态校准模块将采集到的着火点的位置信息均通过所述设备控制模块的通信模块发送至所述指挥***；所述指挥***中的通信模块和所述设备控制模块中的通信模块均包括消防电话模块和无线通信模块。
本发明中，所述运动传感模块至少包括加速度计、速度计和陀螺仪；所述探测用传感模块至少包括烟雾探测器、温度传感器、超声传感器和红外图像传感器。
利用上述基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***实现火场导航的方法是，在接到火灾报警后，消防员手持终端通过移动网络从指挥***上检索并下载相应的建筑结构图，用于火场中消防员的定位和导航；步骤如下：
1)火场中消防员的定位，包括初始定位、实时定位和动态校准；
(1)采用下述两种方法或其一确定消防员的初始位置：第一种方法是利用GPS定位***或是北斗卫星定位***获得消防员所在位置的绝对坐标，然后将该坐标映射到建筑结构图上对应的点，从而确定当前消防员在建筑结构图上的位置及消防员的运动方向；第二种方法是利用现场建筑中位置固定的出入口给定，即消防员通过手动操作消防员手持终端，将消防员进出建筑物所经过的出入口及其消防员当前的进出状态通过通信模块发送至指挥***，将该坐标映射到建筑结构图上对应的点，从而确定消防员在建筑结构图上的位置，并估计出消防员的运动方向；
(2)实时定位：根据运动传感模块中各运动传感器采集到的信号得知消防员相对初始位置的位移，并利用探测用传感器中的超声传感器测量消防员到建筑物的固定参照物的距离，结合建筑结构图信息，实时动态获得消防员的当前位置坐标；
(3)采用下列方法之一进行消防员的当前位置的动态校准：第一种方法是：建筑物中布设有RFID标签网络，RFID标签发出的信号中包括该RFID标签的位置坐标，当消防员处于一RFID标签识别范围内，消防员手持终端将RFID读写装置采集到该RFID标签的位置坐标通过通信模块发送至指挥***，指挥***以该位置坐标更新上述实时定位获得的消防员的当前位置坐标；第二种方法是：消防员通过手动操作消防员手持终端，将消防员当前所处现场建筑中的楼层、房间或楼梯间所对应的编号通过通信模块发送至指挥***，将该编号映射到建筑结构图上对应的点，从而确定消防员在建筑结构图上的位置，指挥***以该位置的坐标更新上述实时定位获得的消防员的当前位置坐标；
2)火场中消防员的导航，包括火场中燃烧点的定位和火场路径规划与导航；
(1)火场中燃烧点的定位：将每个消防员携带的消防员手持终端中的温度传感器、烟雾探测器和红外图像传感器所采集的数据通过通信模块发送至指挥***，指挥***各消防员手持终端上传的数据进行计算，得出火势分布情况；其中，温度传感器采集建筑物中特定物体表面的温度，该特定物体至少包括房间门、卷帘门和墙壁，通过该特定物体一面的温度探测得到该特定物体另一面空间范围的火势情况；
(2)火场路径规划与导航：将建筑物中的走廊设定为道路，将建筑物中的房间设为自由空间；利用遗传算法或是神经网络算法并根据指挥***中预先存入的建筑结构图实现路径规划；通过输出模块中的语音功能和显示功能将上述规划的路径提示给消防员。
本发明相比于其他应用于火场中消防员定位的技术，具有如下优势：
第一，本***采用基于建筑结构图计算的自主式定位。本发明是利用建筑结构图信息和传感器、定位校准数据综合对比计算的定位方式，定位过程所需数据的采集和计算都由定位***本身独立完成，不需预先架设参考点，不依赖参考点发出的电磁波。
第二，本发明充分利用火灾自动报警***的相关设施。本发明在定位校准、通信等模块的设计充分利用了已有的消防设备，不仅具有同消防设备同样的独立电源***，而且节约了大量的建设成本，能在火情发生时快速投入救援。
第三，本发明具有路径规划和语音导航功能，能够在火灾或浓烟等目视无法完成判断、寻路、定位等任务的情况下，成为消防救援人员的“眼睛”和“大脑”，引导救援人员自身定位或前往预定目标，提高救援效率与机率，并提高消防救援人员的安全系数。
第四，本发明具有建筑结构图动态下载功能。本发明在火灾报警后开始自动通过网络下载失火建筑的建筑结构图，无需人工设置，且节约设备存储资源。在不影响功能使用的情况下最大限度实现了简单、快速的建筑结构图导入工作。
第五，人员定位与燃烧点定位。本发明不仅实现了对消防员的定位，还根据探测传感器的数据对燃烧点进行了方位的确定与严重程度的判断。为指挥人员更好的制定救援方案提供了极大的便利。
附图说明
图1基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发明提出的一种基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***，如图1所示，该导航***包括指挥***和消防员手持终端，所述指挥***中包括建筑结构图数据库、通信模块和显示模块；指挥***架设在后方指挥中心或现场指挥处，与现在广泛采用的基于语音对讲的现场指挥***不同，本***不但具有语音对讲功能，还能基于消防员实时定位数据在指挥终端上限制消防员在建筑中的位置，并结合探测传感器传回的数据表示火势情况，让指挥人员对现场情况一目了然，更好的完成指挥工作。与此同时，可以通过指挥***对消防员发布指令，根据整体情况，制定更好的救援方案。
所述消防员手持终端中包括数据采集模块、信号处理模块和设备控制模块，所述数据采集模块包括运动传感模块、动态校准模块和探测用传感模块；所述运动传感模块由一组运动传感器组成，包括用于采集消防员的加速度和角速度信息的传感器，通过通信模块向所述指挥***通过通信模块发送所采集的信息；所述动态校准模块至少包括GPS定位***或北斗卫星定位***，及RFID读写模块，用于通过卫星定位或者读取附近RFID标签的方式，RFID模块存储并发射校准点的位置信息。其电源供应来自已有的消防设备(包括火灾光报警器、应急广播、消防电话等)，利用消防电源，保证其在应急状态下仍能正常工作，作为本***定位校准用的校准点。向所述指挥***提供消防员的位置信息，配合所述RFID 读写模块，在现场消防设备上安装有多个RFID标签，RFID标签的位置根据定位精度和现场的建筑结构图确定，多个RFID标签构成了RFID标签网络；所述探测用传感模块有一组探测传感器组成，通过通信模块向所述指挥***发送着火点的位置信息；所述信号处理模块包括信号转换器，所述信号转换器包括放大电路和AD转换器，所述设备控制模块包括输入模块、输出模块、通信模块及其现场消防设备的接口；所述数据采集模块将采集到的信号通过信号处理模块处理后，根据信号处理的结果控制所述设备控制模块的输出和与指挥***的通信。所述通信模块包括消防电话模块和无线通信模块。
本发明中，所述运动传感模块至少包括加速度计、速度计和陀螺仪；所述探测用传感模块至少包括烟雾探测器、温度传感器、超声传感器和红外图像传感器。
其中，设备控制模块负责整个设备的运行和数据处理，动态校准模块和运动传感器、测距传感器用于消防员的定位，探测模块用于着火点的定位，其余模块用于辅助消防员的救援工作。
考虑到在火场救援的实际情况，上述手持终端同时采用可穿戴式设计，可以置于头盔、背包等处，不占用额外空间，且不影响消防员的救援行动。终端设备采用绳索、支架等固定在相应位置，并配备耳机，显示手表等输出配套设备。
本发明是基于建筑结构图计算的定位***，所以在使用前需要载入建筑结构图信息。但是由于火灾发生的位置并不是固定和可以预测的，在每部设备中都存入所有已知的建筑结构图浪费资源，因此本发明采用动态下载的方法解决问题。可以将建筑与设计时所用的建筑结构图经过数字化处理后直接应用于本***，将其存储在一个特定的指挥***中。还可以根据需要在相应位置标记障碍物、标志物、运动限制、校准点等信息。在接到火灾报警后，终端设备通过移动网络(3G\4G等)从指挥***上检索并下载相应的建筑结构图，作为火场中定位和导航的基准。
利用上述基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***实现火场导航的方法是，在接到火灾报警后，消防员手持终端通过移动网络从指挥***上检索并下载相应的建筑结构图，用于火场中消防员的定位和导航；在现场进入火场前，利用GPS模块等确定定位的初始位置和方向，定位***利用运动传感器的数据实时计算消防员的位置，并配合烟雾探测器、温度传感器等给出对火灾位置和严重情况的判断。在消防员给定目标位置后，由导航模块配合路径规划算法，通过语音提示的方式引导消防员前进。并根据火灾的情况实时调整路径建议。从而实现消防员在陌生救援环境下的救援导航。同时将数据实时传回指挥***进行处理。
与此同时，指挥***在获得各个终端传回的定位数据后，在屏幕上显示所有在失火建筑中消防员的位置，并根据需要通过通信***对消防员发布指令，实现对消防员位置分布情况和救援工作情况的实时监控。
步骤如下：
1)火场中消防员的定位，包括初始定位、实时定位和动态校准；
(1)采用下述两种方法或其一确定消防员的初始位置：第一种方法是利用GPS定位***或是北斗卫星定位***获得消防员所在位置的绝对坐标，然后将该坐标映射到建筑结构图上对应的点，从而确定当前消防员在建筑结构图上的位置及消防员的运动方向；即在消防员进入失火建筑前，通过设备上的卫星定位模块获取当前的位置信息。此种方法需要在有卫星定位信号覆盖的区域开启***，才可完成初始位置的给定。第二种方法是利用现场建筑中位置固定的出入口给定，即消防员通过手动操作消防员手持终端，将消防员进出建筑物所经过的出入口及其消防员当前的进出状态通过通信模块发送至指挥***，将该坐标映射到建筑结构图上对应的点，从而确定消防员在建筑结构图上的位置，并估计出消防员的运动方向；此种方法需要消防员的手动操作，但对卫星信号的覆盖没有要求，也不需要经纬度坐标和建筑结构图坐标的换算关系。除此之外，可以将以上两种方法结合使用，以便在不同的状况下都能实现对初始位置信息的确定。
(2)实时定位：根据运动传感模块中各运动传感器采集到的信号得知消防员相对初始位置的位移，并利用探测用传感器中的超声传感器(针对火场中浓烟的环境，只能使用超声传感器，其他如激光传感器等由于烟雾的散射作用无法工作)测量消防员到建筑物的固定参照物的距离，结合建筑结构图信息，实时动态获得消防员的当前位置坐标；
如根据加速度的定义可以知道，速度是加速度计对时间的积分，而位移是速度对时间的积分。即加速度对时间进行两次积分就可以计算出物体的位移。所以，通过加速度计获得实时加速度值，然后经过处理器对其做两次积分，即可计算出位移的距离。同时，根据陀螺仪等方向测定器件，实时检测物体运动的角速度，并实时计算物体的运动方向。
测距装置可以通过识别物体到固定参照物的距离来实现位置的计算并根据计算结果进行动态校准。所谓固定参照物，即地图信息上有固定位置的物体，这些物体的位置固定，不会轻易改变，例如建筑中的门、窗、墙壁等物体。
与此同时，利用建筑结构图上的障碍信息、通道信息以及其他必要信息，将消防员可能的运动方向和范围限定在一定范围内，并根据消防员已走过的路径(历史路径)信息对位置进行连续处理，得到一个消防员在一个单位时间内所在位置的可能范围。
这样，利用运动传感器可以得知消防员相对初始位置的位移，利用测距传感器可测量消防员到固定参照物(如墙壁等)的距离，结合通过建筑结构图和历史路径获取的信息，即可较为精确的确定消防员的位置。
(3)上述完全基于计算的定位方法随着时间的持续而累积一定的误差，这就需要在定位的同时进行定位校准。定位的校准即是相当于重新给定位置计算的定位基准。采用下列方法之一进行消防员的当前位置的动态校准：第一种方法是：建筑物中布设有RFID标签网络，RFID标签发出的信号中包括该RFID标签的位置坐标，当消防员处于一RFID标签识别范围内，消防员手持终端将RFID读写装置采集到该RFID标签的位置坐标通过通信模块发送至指挥***，指挥***以该位置坐标更新上述实时定位获得的消防员的当前位置坐标；第二种方法是：火场中的恶劣环境下如果无法通过上述方法进行校准且定位有较大偏差的情况下，消防员通过手动操作消防员手持终端，通过输入模块，将消防员当前所处现场建筑中的楼层、房间或楼梯间所对应的编号通过通信模块发送至指挥***，将该编号映射到建筑结构图上对应的点，从而确定消防员在建筑结构图上的位置，指挥***以该位置的坐标更新上述实时定位获得的消防员的当前位置坐标；
2)火场中消防员的导航，包括火场中燃烧点的定位和火场路径规划与导航；
(1)在火场中，不仅要对人进行定位，对火场中燃烧点的定位也非常重要，这往往决定着如何进行灭火与救援。火场中燃烧点的定位：对火灾燃烧点的定位通过温度传感器、烟雾探测器、(红外)图像传感器等探测用传感器组成。烟雾和高温是火灾的两个特征，将每个消防员携带的消防员手持终端中的温度传感器、烟雾探测器和红外图像传感器所采集的数据通过通信模块发送至指挥***，指挥***各消防员手持终端上传的数据进行计算，得出火势分布情况；其中，温度传感器采集建筑物中特定物体表面的温度，该特定物体至少包括房间门、卷帘门和墙壁，通过该特定物体一面的温度探测得到该特定物体另一面空间范围的火势情况；这些地方的温度时常代表门另一边的火势情况，因此具有重要的测量意义。此类温度传感器可以采用红外温度传感器，具有精度高，速度快的特点。
(2)火场路径规划与导航：当使用本***的消防员想前往失火建筑的某一位置而又不知道路径时，即可使用本***基于建筑结构图计算的路径规划与导航功能。对建筑结构图的处理应对走廊、房间等不同的位置应采取不同规划策略。将建筑物中的走廊设定为道路，将建筑物中的房间设为自由空间；从指挥***实时获取上述已定位的火灾起火点位置和严重程度，避开火势严重无法通行的区域；利用遗传算法或是神经网络算法并根据指挥***中预先存入的建筑结构图实现路径规划；
通过输出模块中的语音功能和显示功能将上述规划的路径提示给消防员。消防员在浓烟中往往无法或者没有时间去看屏幕上的信息提示，这是就需要耦合语音提示模块，将需要提示的信息大音量的输出。因为消防员多是到陌生的环境下扑救且无法看清环境，所以输出的信息也不只是路径信息，还应有环境信息诸如障碍物、门窗等位置信息。
本发明中的数据的交互与处理的实现是：除通过语音对讲进行消防员与指挥员的信息传输之外，本发明还将各个终端采集的数据通过通信网络上传至指挥***。上传的数据应至少包括消防员的位置信息、燃烧点的位置信息及严重程度等。指挥***在接收这些信息后，将多个终端所采集的信息进行整合，并将其结合建筑结构图进行图形化显示，以方便火场外的指挥人员更好的了解建筑内的情况并制定合理的救援方案。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***，包括指挥***和消防员手持终端，其特征在于：
所述指挥***中包括建筑结构图数据库、通信模块和显示模块；
所述消防员手持终端中包括数据采集模块、信号处理模块和设备控制模块，
所述数据采集模块包括运动传感模块、动态校准模块和探测用传感模块；所述运动传感模块由一组运动传感器组成，包括用于采集消防员的加速度和角速度信息的传感器；所述动态校准模块至少包括GPS定位***或北斗卫星定位***，及RFID读写模块，用于通过卫星定位或者读取附近RFID标签的方式，向所述指挥***提供消防员的位置信息，配合所述RFID读写模块，在现场消防设备上安装有多个RFID标签，RFID标签的位置根据定位精度和现场的建筑结构图确定，多个RFID标签构成了RFID标签网络；所述探测用传感模块有一组探测传感器组成；
所述信号处理模块包括信号转换器，所述信号转换器包括放大电路和AD转换器，
所述设备控制模块包括输入模块、输出模块、通信模块及其现场消防设备的接口；
所述运动传感模块将采集到的信息及所述动态校准模块将采集到的着火点的位置信息均通过所述设备控制模块的通信模块发送至所述指挥***；
所述指挥***中的通信模块和所述设备控制模块中的通信模块均包括消防电话模块和无线通信模块。
2.根据权利要求1所述基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***，其特征在于：所述运动传感模块至少包括加速度计、速度计和陀螺仪；所述探测用传感模块至少包括烟雾探测器、温度传感器、超声传感器和红外图像传感器。
3.一种基于建筑结构图计算的消防员用室内导航的方法，其特征在于：利用如权利要求1或2所述基于建筑结构图计算的消防员用室内导航***，在接到火灾报警后，消防员手持终端通过移动网络从指挥***上检索并通过通信模块下载相应的建筑结构图，用于火场中消防员的定位和导航；步骤如下：
1)火场中消防员的定位，包括初始定位、实时定位和动态校准；
(1)采用下述两种方法或其一确定消防员的初始位置：
第一种方法是利用GPS定位***或是北斗卫星定位***获得消防员所在位置的绝对坐标，然后将该坐标映射到建筑结构图上对应的点，从而确定当前消防员在建筑结构图上的位置及消防员的运动方向；
第二种方法是利用现场建筑中位置固定的出入口给定，即消防员通过手动操作消防员手持终端，将消防员进出建筑物所经过的出入口及其消防员当前的进出状态通过通信模块发送至指挥***，将该坐标映射到建筑结构图上对应的点，从而确定消防员在建筑结构图上的位置，并估计出消防员的运动方向；
(2)实时定位：
根据运动传感模块中各运动传感器采集到的信号得知消防员相对初始位置的位移，并利用探测用传感器中的超声传感器测量消防员到建筑物的固定参照物的距离，结合建筑结构图信息，实时动态获得消防员的当前位置坐标；
(3)采用下列方法之一进行消防员的当前位置的动态校准：
第一种方法是：建筑物中布设有RFID标签网络，RFID标签发出的信号中包括该RFID标签的位置坐标，当消防员处于一RFID标签识别范围内，消防员手持终端将RFID读写装置采集到该RFID标签的位置坐标通过通信模块发送至指挥***，指挥***以该位置坐标更新上述实时定位获得的消防员的当前位置坐标；
第二种方法是：消防员通过手动操作消防员手持终端，将消防员当前所处现场建筑中的楼层、房间或楼梯间所对应的编号通过通信模块发送至指挥***，将该编号映射到建筑结构图上对应的点，从而确定消防员在建筑结构图上的位置，指挥***以该位置的坐标更新上述实时定位获得的消防员的当前位置坐标；
2)火场中消防员的导航，包括：
(1)火场中燃烧点的定位：
将每个消防员携带的消防员手持终端中的温度传感器、烟雾探测器和红外图像传感器所采集的数据通过通信模块发送至指挥***，指挥***将各消防员手持终端上传的数据进行计算，得出火势分布情况；其中，温度传感器采集建筑物中特定物体表面的温度，该特定物体至少包括房间门、卷帘门和墙壁，通过该特定物体一面的温度探测得到该特定物体另一面空间范围的火势情况；
(2)火场路径规划与导航
将建筑物中的走廊设定为道路，将建筑物中的房间设为自由空间；利用遗传算法或是神经网络算法并根据指挥***中预先存入的建筑结构图实现路径规划，该路径规划通过通信模块发送至手持终端，同时，通过输出模块中的语音功能和显示功能将上述规划的路径提示给消防员。
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