适用于基层现场的智能应急通知系统的研究与开发

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建立一套用于应对突发安全事件的智能应急通知系统,使“能否在第一时间响应”和“采用何种手段通知到危险区内的每一个人”这两个关键问题都能得到彻底解决,从技术方法和技术手段的角度为提升全社会的应急安全救援能力提供强有力的支撑,具有明显的公益特性。论文立足于传统应急指挥车在事故发生时无法第一时间赶赴基层现场使用、成本高、一般的单位配备维护不起等缺点,以社会广泛普及的扩音广播系统和无线对讲机系统为依托,运用现代电子技术和微机控制技术,在不影响原有使用功能的前提下,将其开发提升成为能够有效应对基层现场发生的突发安全事件的应急通知系统。该系统不仅成本低廉、推广方便,而且使用灵活,契合了基层现场资源有限、人群密集性较小的特点。本文阐述了应急通知系统的研究目的、具备的优势、特色及发展前景。同时,进行无线对讲机通信、强背景噪音干扰下的语音去噪算法等关键技术研究,组建了该套系统的基本架构、根据设计需求明确了制作该系统所需的微处理器、无线对讲机、前置放大器等资源配备。最后,针对该系统在测试过程中遇到的一些问题进行总结、分析,提出了可行性方案。本文的工作和创新点如下:(1)结合HKT-80BK无线对讲模块、STC12C5A60S2微处理器等器件,自制无线对讲机发送装置和无线对讲机接收装置。通过对其内部AT通信指令的研究,利用短消息发送功能,制定串口通信协议,实现无线对讲机远距离控制八路分区广播系统。实验结果表明依托现有无线对讲机和扩音广播设备组建应急通知系统的方案具备很强的可行性。(2)为提高应急语音信号的通话质量,在MATLAB平台上进行仿真,研究存在强背景干扰时如何提取有用语音信号。与自适应滤波、陷波滤波相比,结合自适应滤波及语音盲分离算法后,语音信噪比分别提高了10.78、8.55dB,相关系数分别提高了0.245、0.235,均方根误差分别减少了0.020、0.017。仿真数据一定程度上说明了改进后的去噪算法在理论层面有所提升,为后续进一步通过硬件实现起到一定的参考作用。(3)选用市面上成熟的KENWOOD TK-U100调频手持对讲机、湖山专业前置放大器QF2306、TXSDMP3220语音存储模块等组建系统。基于STM32微控制器识别无线对讲机接收到的密码信息,有效控制广播机房总电源、消防强切电源等,使系统具备应急启动、信道分配、存储应急语音信号功能。通过触摸屏软件界面,可灵活设定系统的1-5位启动及关闭密码。(4)以学校为模拟事故现场,引用Agilent8594E频谱分析仪、AH-5432无线电综合测试仪等设备,对系统进行了后续实地功能测试。测试结果表明,系统应急响应时间小于3s,正常通信距离可达3km左右,覆盖全面,无通信盲区,语音信号清晰,信噪比保证在80dB以上,通话安全,无干扰。另外,需进一步对无线对讲机的使用权限作进一步深入研究和完善。同时,针对诸如地下停车库等特殊场合,需布设天馈分布系统,解决地下室信号屏蔽问题。
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