本实用新型涉及救援训练技术领域，尤其涉及一种用于救援训练的人体生命体征模拟装置。
背景技术：
地震塌方泥石流等灾害发生后，如何快速搜索定位营救幸存者，是迫切需要解决的问题，目前各地也全面加强了搜救器材装备的配备和救援训练。在救援搜索过程当中常用的生命探测仪根据探测原理不同，可分为雷达探测方式、红外探测方式、音频探测方式，雷达生命探测仪即是一种融合雷达技术和生物医学工程技术的生命体征目标搜索设备，可穿透非金属介质(砖墙、废墟等)非接触、远距离地探测人体生命体征(如呼吸、心跳、体动等)；音频式生命探测仪是应用的声波和振动波的原理，收集人体发出的呼喊、敲击震动等音频信号和振动波信号，实现对人员生命状态、位置等信息的获取与判别，从而分析是否有生命存在；红外探测式生命探测仪是利用人体的红外辐射特性与周围环境的红外辐射特性的差别，以成像的方式把要搜索的目标和背景分开。
上述各类型生命探测仪的操作使用需要具备一定专业知识，因而为保证救援过程中有效的发挥生命探测仪的作用，日常的模拟训练是必不可少的环节。上述各类型生命探测仪搜救时对生命体征的模拟需求不同，根据不同类型生命探测仪的工作原理，结合人体的生命体征特点，对于雷达生命探测仪，需要模拟人体的呼吸、心跳、体动等活动；对于音视频生命探测仪，需要模拟人体在废墟埋压环境下的呼喊、敲击震动等活动；对于红外生命探测仪，需要模拟人体在废墟埋压环境下的体温变化。
目前针对救援训练通常是直接使用真人充当被困人员，存在着效率低、场景简单、训练单一以及安全性差等众多弊端。雷达生命探测仪设备厂家虽有产品出厂检验设备，但通常设备体积较大，且各类型生命探测仪由不同厂家研制，各类型生命探测仪厂家仅关注与自己所产产品相关的生命体征模拟设备，导致现有模拟器的通用性差，存在搜救训练使用不方便、信号源类型单一（普遍是采用机械式）、通用性不强、环境耐受度不高以及寿命不可靠等问题，不能同时满足雷达生命探测仪、音视频生命探测仪、红外生命探测仪等对生命体征模拟的需求。
现有技术中存在部分能够实现生命体征模拟的设备，但是通常都是应用于医学领域，即为各类医疗救护设备提供仿真信号，该类信号的种类和形式显著不同于救援用生命探测仪器所需信号，且医用生命体征模拟设备通常体积较大、不适合废墟下藏取，同时也存在生命体征模拟设备功能单一、通用性不强，难以同时覆盖雷达生命探测仪、音视频生命探测仪、红外生命探测仪等对生命体征模拟需求等问题。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、成本低、能够同时应用于雷达生命探测仪、音视频生命探测仪、红外生命探测仪的生命体征模拟，便于适用于救援训练的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，以及实现方法简单、能够精确模拟不同类型人体生命特征的模拟方法。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种用于救援训练的人体生命体征模拟装置，包括相互连接的主控模块以及用于模拟人体生命体征的模拟模块，所述模拟模块包括用于模拟人体心跳、呼吸状态的体动模拟单元、用于模拟人体体表温度的体温模拟单元、用于模拟发出的救援音频信号的音频信号模拟单元以及壳体，上述各模拟单元布置在所述壳体上或所述壳体内，通过所述主控模块发送控制指令给上述各模拟单元。
作为本实用新型的进一步改进：所述体动模拟单元包括具有指定面积大小的金属模拟片，以模拟雷达探测人体目标时对应的雷达散射截面大小，所述雷达散射截面模拟片按照指定幅度、频率进行摆动以模拟人体的心跳、呼吸状态。
作为本实用新型的进一步改进：所述雷达散射截面模拟片通过一固定轴对称固定在所述壳体的中轴线上，所述雷达散射截面模拟片绕所述壳体的中轴线进行摆动。
作为本实用新型的进一步改进：所述雷达散射截面模拟片为矩形、圆形、方形中任意一种的金属片
作为本实用新型的进一步改进：所述壳体为圆柱状。
作为本实用新型的进一步改进：所述体温模拟单元包括一个以上的体温模拟环，所述体温模拟环围绕所述壳体的外表周布置。
作为本实用新型装置的进一步改进：所述音频信号模拟单元包括一个以上的音频模拟器，所述音频模拟器设置在所述壳体的外表面上。
作为本实用新型装置的进一步改进：所述壳体上设置有一个以上的把手。
作为本实用新型装置的进一步改进：还包括与所述主控模块连接的人机交互模块，所述人机交互模块接收外部控制指令并发送给所述主控模块。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
1、本实用新型通过同时设置体动模拟单元、体温模拟单元以及音频信号模拟单元来模拟人体生命体征，由体动模拟单元模拟人体心跳、呼吸状态以适用于雷达生命探测仪的模拟训练，由体温模拟单元模拟人体体表温度以适用于红外生命探测仪的模拟训练，由音频信号模拟单元模拟发出的救援音频信号以适用于音视频生命探测仪的模拟训练，由主控模块发送控制指令给各模拟单元，各模拟单元通过壳体进行布置，使得可以同时应用于雷达生命探测仪、音视频生命探测仪、红外生命探测仪的生命体征模拟，满足救援训练的需求。
2、本实用新型进一步利用雷达生命探测仪工作特性，体动模拟单元采用金属模拟片来模拟雷达探测人体目标时对应的雷达散射截面大小，雷达散射截面模拟片的摆动来模拟人体呼吸、心跳的生命特征，实现人体生命体征的模拟，通过调整金属模拟片的面积、摆动状态，即可方便的模拟不同类型、不同状态的人体目标，使得体动模拟单元的体积、重量小，可便于应用于各类复杂的雷达生命探测设备的救援训练环境中。
3、本实用新型通过由体动模拟单元模拟人体由于呼吸和心跳产生的微动信号、体温模拟单元模拟人体产生的红外辐射、音频信号模拟单元模拟地下被困者微弱的呻吟、呼喊等音频声波，以及被困着爬动、敲打等产生的振动波，可以同时应用于雷达生命探测仪、音视频生命探测仪、红外生命探测仪的生命体征模拟，且整套装置的体积、重量小，可以实现全向性探测，可以满足各种复杂救援环境的模拟需求。
4、本实用新型进一步通过将雷达散射截面模拟片固定在壳体的中轴线上，雷达散射截面模拟片绕壳体的中轴线进行摆动，基于该安装、摆动方式可以使得整个生命体征模拟装置具有全向性，可以实现全向性探测，不论如何摆放雷达生命探测仪都能够探测到，从而可以满足各种复杂救援场景的模拟需求，将金属模拟片对称的布置于模拟装置的中轴线上时，整套模拟装置在360°范围内均能够具有对称性。
附图说明
图1是本实施例用于救援训练的人体生命体征模拟装置的结构示意图。
图2是本实施例中人体生命体征模拟装置的具体结构示意图。
图3是本实施例中体温模拟环的布置原理示意图。
图4是本实施例中音频模拟器的布置原理示意图。
图例说明：1、主控模块；2、模拟模块；21、体动模拟单元；211、雷达散射截面模拟片；212、固定轴；22、体温模拟单元；221、体温模拟环；23、音频信号模拟单元；231、音频模拟器；24、壳体；3、人机交互模块。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
如图1、2所示，本实施例用于救援训练的人体生命体征模拟装置包括相互连接的主控模块1以及用于模拟人体生命体征的模拟模块2，模拟模块2包括用于模拟人体心跳、呼吸状态的体动模拟单元21、用于模拟人体体表温度的体温模拟单元22、用于模拟发出的救援音频信号的音频信号模拟单元23以及壳体24，上述各模拟单元布置在壳体24上或壳体24内，通过主控模块1发送控制指令给上述各模拟单元，电源管理模块为整个系统提供能量。
本实施例通过同时设置体动模拟单元21、体温模拟单元22以及音频信号模拟单元23来模拟人体生命体征，由体动模拟单元21模拟人体心跳、呼吸状态以适用于雷达生命探测仪的模拟训练，由体温模拟单元22模拟人体体表温度以适用于红外生命探测仪的模拟训练，由音频信号模拟单元23模拟发出的救援音频信号以适用于音视频生命探测仪的模拟训练，由主控模块1发送控制指令给各模拟单元，各模拟单元通过壳体24进行布置，使得可以同时应用于雷达生命探测仪、音视频生命探测仪、红外生命探测仪的生命体征模拟，满足救援训练的需求。
如图2所示，本实施例中体动模拟单元21包括具有指定面积大小的雷达散射截面模拟片211，以模拟雷达探测人体目标时对应的雷达散射截面大小，雷达散射截面模拟片211按照指定幅度、频率进行摆动以模拟人体的心跳、呼吸状态。
雷达生命探测仪探测工作时，是通过检测反射回波的强度、频率信息来判断生命体征状态，人体目标在呼吸、心跳时胸肺部规律的收缩扩张，不同类型的人体目标对应得到的雷达散射截面（rcs）大小及频率不同，本实施例利用雷达上述工作特性，体动模拟单元21采用雷达散射截面模拟片211来模拟雷达探测人体目标时对应的雷达散射截面大小，雷达散射截面模拟片211的摆动来模拟人体呼吸、心跳的生命特征，实现人体生命体征的模拟，通过调整雷达散射截面模拟片211的面积、摆动状态，即可方便的模拟不同类型、不同状态的人体目标，使得体动模拟单元21的体积、重量小，可便于应用于各类复杂的雷达生命探测设备的救援训练环境中。
本实施例中，雷达散射截面模拟片211通过一固定轴212对称固定在壳体24的中轴线上，雷达散射截面模拟片211绕壳体24的中轴线进行转动，具体雷达散射截面模拟片211绕中轴线是以设定的频率转动。救援搜索的人体目标所处的环境非常复杂，如通常是在废墟下的缝隙中，而不同废墟下缝隙的形状结构是不同的，将模拟装置放置在废墟下时需要依据废墟下缝隙的形状结构确定放置位置、朝向，即不同位置处的模拟装置的姿态、朝向可能是不同的。雷达生命探测仪工作时是在废墟表层向下穿透探测，本实施例通过将雷达散射截面模拟片211对称固定在壳体24的中轴线上，雷达散射截面模拟片211绕壳体24的中轴线进行摆动，基于该安装、摆动方式可以使得体动模拟单元21具有全向性，可以匹配雷达生命探测仪实现全向性探测，即不论如何摆放雷达生命探测仪都能够探测到，可以满足各种复杂救援场景的模拟需求。
本实施例中，雷达散射截面模拟片211具体为矩形金属片，可对应适用于线极化的雷达生命探测仪，由矩形金属片的面积模拟人体目标产生对应的雷达散射截面，由矩形金属片的摆动状态模拟人体目标的呼吸、心跳特征，矩形金属片的面积s0依据所需模拟的人体目标预先确定得到。雷达散射截面模拟片211的形状可依据雷达生命探测仪的极化方式调整，如雷达为圆极化，则可以采用圆形或方形金属片，甚至也可以根据实际需求采用其他形状的模拟片结构，采用金属片的形式可以极大的减小模拟片所需面积，便于实现整套模拟装置的小型化，雷达散射截面模拟片211的面积、摆动状态可由所需模拟的人体目标进行确定。
考虑到模拟装置需要能够放置于各种不同形状结构的废墟下缝隙，本实施例中壳体24具体采用圆柱状，基于圆柱状结构可以保证360°全向性放置需求，可以进一步满足全向性探测需求。
本实施例中，体温模拟单元22包括一个以上的体温模拟环221，体温模拟环221围绕壳体24的外表周布置。如图3所示，本实施例具体在圆柱状的壳体24的上、下两端各设置一个体温模拟环221，体温模拟环221为金属结构，呈环状嵌在圆柱体部分的两端，可以方便的将温度外传，同时基于环状结构可以实现温度的360°全方位探测。体温模拟环221温度范围控制在32-43°之间，可通过由主控模块1接收用户控制端的控制指令进行区间配置或调整，也可以控制按照一定的时间范围在设定的温度范围内按照线性、或非线性变化，以更好的模拟受困人员在恶劣环境下的体温变化。
本实施例中，音频信号模拟单元23包括一个以上的音频模拟器231，音频模拟器231设置在壳体24的外表面上。如图4所示，本实施例具采用呈蜂窝口状的音频模拟器，嵌在圆柱体部分的两端，由音频模拟器231模拟呼喊敲击等震动音频信号，音频模拟器231中呼喊、敲击震动等的声音内容具体可以预先录制，播放声音的强度、内容、频度可以由主控模块1接收用户控制端的控制指令进行配置，以模拟受困人员的埋压时长及受困空间的大小等内容。
考虑到废墟缝隙等结构，本实施例进一步在壳体24上设置有一个以上的可手握的把手25，通过把手4可以便于进行模拟装置的取出、布置操作，具体在圆柱状外壳的上下两端各设置一个椭圆环形把手，便于在建筑废墟等缝隙中放置该模拟装置。
本实施例上述生命体征模拟系统中，体动模拟单元21模拟人体由于呼吸和心跳产生的微动信号、体温模拟单元22模拟人体产生的红外辐射、音频信号模拟单元23模拟地下被困者微弱的呻吟、呼喊等音频声波，以及被困着爬动、敲打等产生的振动波，可以同时应用于雷达生命探测仪、音视频生命探测仪、红外生命探测仪的生命体征模拟，满足救援训练的需求，且整套装置的体积、重量小，可以实现全向性探测，满足各种复杂救援环境的模拟需求。
本实施例中，还包括与主控模块1连接的人机交互模块3，人机交互模块3接收外部控制指令并发送给主控模块1，人机交互模块3与主控模块1可以采用无线连接，由人机交互模块3为用户提供一个良好地人机交互界面，基于该人机交互界面把人体生命体征参数融合到一个仪器设备上显示。主控模块1具体可以与各模拟单元集成设置，也可以设置为主控模块1与各模拟单元通过无线连接，主控模块1与用户交互端进行无线连接，接收用户交互端的控制指令，用户交互端具体可采用平板电脑等，以无线（如wifi）方式与主控模块1进行通信，可具体配置为通信距离视距情况下满足100m以上。
上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。
1.一种用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于：包括相互连接的主控模块（1）以及用于模拟人体生命体征的模拟模块（2），所述模拟模块（2）包括用于模拟人体心跳、呼吸状态的体动模拟单元（21）、用于模拟人体体表温度的体温模拟单元（22）、用于模拟发出的救援音频信号的音频信号模拟单元（23）以及壳体（24），上述各模拟单元布置在所述壳体（24）上或所述壳体（24）内，通过所述主控模块（1）发送控制指令给上述各模拟单元。
2.根据权利要求1所述的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于：所述体动模拟单元（21）包括具有指定面积大小的雷达散射截面模拟片（211），以模拟雷达探测人体目标时对应的雷达散射截面截面大小，所述雷达散射截面模拟片（211）按照指定幅度、频率进行摆动以模拟人体的心跳、呼吸状态。
3.根据权利要求2所述的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于：所述雷达散射截面模拟片（211）通过一固定轴（212）对称固定在所述壳体（24）的中轴线上，所述雷达散射截面模拟片（211）绕所述壳体（24）的中轴线进行摆动。
4.根据权利要求2或3所述的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于：所述雷达散射截面模拟片（211）为矩形、圆形、方形中任意一种的金属片。
5.根据权利要求1或2或3所述的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于，所述壳体（24）为圆柱状。
6.根据权利要求5所述的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于，所述体温模拟单元（22）包括一个以上的体温模拟环（221），所述体温模拟环（221）围绕所述壳体（24）的外表周布置。
7.根据权利要求1或2或3所述的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于：所述音频信号模拟单元（23）包括一个以上的音频模拟器（231），所述音频模拟器（231）设置在所述壳体（24）的外表面上。
8.根据权利要求1或2或3所述的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于：所述壳体（24）上设置有一个以上的把手（25）。
9.根据权利要求1或2或3所述的用于救援训练的人体生命体征模拟装置，其特征在于：还包括与所述主控模块（1）连接的人机交互模块（3），所述人机交互模块（3）接收外部控制指令并发送给所述主控模块（1）。
技术总结