CN101837172A - Rfid定位无线联网火灾语音指示逃生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID定位无线联网火灾语音指示逃生方法，该方法在火场照明灯光断电、烟雾、噪音的恶劣火场环境下对逃生者进行耳机式抗干扰语音动态指示逃生，提高了指示信息抗干扰性及可靠性；便携式个体化指示方式及无线联网使当前逃生路径因过火、建筑物倒塌等原因阻断时，能生成新的逃生线路，对逃生者进行指示逃生；能对偏离逃生方向的逃生者发出纠偏指示，指示其回归到正确的逃生线路上来；逃生过程中便携机能对前方路况异常区域进行路况提示，降低次级自伤概率；最终达到提高火场生还率的目的。

Description

RFID定位无线联网火灾语音指示逃生方法

技术领域

本发明涉及一种火灾逃生方法，尤其涉及一种无线射频RFID(RadioFrequency Identification)定位的、无线局域网联网的火灾语音指示逃生方法。

背景技术

随着时代的进步，经济、科技的迅猛发展，生活质量的日益提高及社会老龄化的趋势；建筑楼宇不断追求人性化、舒适化，大量高层特大型建筑，及地下建筑的涌现导致了建筑物的通道更长、更复杂。对于消防疏散来说，怎样在火灾发生时使逃生更安全、更准确、更迅速，正是时代对建筑防灾提出的新课题。

目前，就现代建筑而言，其结构越来越趋向于高层多功能化及地下结构化。单有火灾探测与自动报警系统的设置还不够完全。当前火灾报警系统的发展已经到了相当的水平，可以灵敏的探测到火灾，并且本身具有防灾和灭火的功能。但是，随着人们对自身安全意识的加强，对安全的关注不再仅仅停留在借助外力的防灾和灭火上，除此之外在火灾现场，能进行能动的逃生的恰恰是逃生者本人。然而，火灾现场环境恶劣，烟、雾、火以及逃生者自身的恐慌心理等众多因素都有可能在最后一刻使逃生者错失生命。

在火灾发生时，由于烟雾中由很多二氧化硫、一氧化碳等有毒有害气体，当人吸入这些气体后，会导致人体缺氧、呼吸困难、思维迟钝。在这种情况下能保持清醒的时间大约为50秒。加之现代建筑物通道长而复杂，逃生就更艰难。消防智能应急疏散指示逃生系统结合光流，语音，频闪，借助消防报警的火灾信息，从听觉、视觉等感观上引导人们正确逃生，但尚有以下不足：

目前的应急标志灯在建筑楼宇内作为单体存在，无法做到响应火灾现场的变化，更不能动态地调整逃生方向指示，对现场逃生带来困难。此外，应急标志灯的日常维护和检修上存在着严重地滞后现象，应急标志灯最主要的作用是能在火灾时启动应急，而启动应急的关键在于其电池充放电工作是否正常。依靠人力的维护和检修，不能及时发现产品问题，其反作用是在发生火灾时往往会给大楼的逃生疏散指示带来许多盲区。这样的应用现状已经无法满足现代建筑的要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述不足，本发明提供一种便携式RFID定位的无线联网的语音指示逃生方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种RFID定位无线联网火灾语音指示逃生方法，该方法包括以下步骤：

(1)布置RFID及无线局域网：在楼宇的室内、通道上布置无线射频RFID标签。各RFID标签在楼内形成一一对应的半径为5-10米的读取信号区域。

(2)配置中心数据：在消控中心数据库按下列的数据格式形成相应的数据表，用于路径的策略分析。

(3)布置便携机：消控中心先对便携机进行登记ID号，便携机开机后，通过无线局域网下载相关的逃生路径数据表，当便携机被配置到某一空间时，就会读取相应的RFID信号，然后生成该RFID区域至出口的最短逃生路径。

(4)前方路况语音提醒：根据步骤(1)，每一个台阶、转弯、楼梯转弯、楼梯结束、门槛等位置的反向都有一个对应的RFID，当便携机读取到该RFID信号时，就会比对数据表产生相应提醒语音，以提醒逃生者注意前方路况。

(5)生成动态路径：在逃生过程中，便携机通过无线局域网进行通信，便携机在各AP间移动切换时，无线网会有短暂的断线，但不会影响与中心服务器的通信，只要处于联机状态，便携机就能从中心读取阻断区域，用于与现有逃生路径的比对。便携机根据阻断区域信息，生成新的逃生线路及RFID序例集，重新引导逃生者执行新的逃生路径，如所有的逃生路径已经全部阻断，则可指示逃生者前往就近的相对安全的紧急避险点。在到达紧急避险点后向消控中心注册被困位置，等待救援。

(6)纠正偏离逃生路径：当便携机侦侧到逃生路径RFID序列集外的RFID信号时，则认为逃生者已经偏离了逃生方向。然后计算路相差，对逃生者进行纠偏指示，此步骤一直至逃离出口或到达紧急避险点结束。

(7)耳机语音指示：便携机侦测到RFID信号，通过步骤(4)、(5)、(6)生成需要播报的语音号，通过语音号及语音比对表提取出对应语音文件，将语音文件通过音频口、耳机播报。

进一步地，所述步骤(1)中，所述布置的位置包括：

(A)每一个房间或空间单元的出入口配置1个RFID。

(B)逃生路径途径的交叉路口的中心及每一个路相离中心5-10米处各配置1个RFID。

(C)定义逃生路径至出口的方向为正向，反之为反向，逃生路径途经的台阶、转弯、楼梯转弯、楼梯结束、门槛等位置处反向5-10米处配置1个RFID。

(D)在逃生路径出口配置RFID。

(E)在紧急避险点处配置RFID。

进一步地，所述步骤(2)具体为：消控中心对所有配置的RFID分成叉道口中心节点类RFID和辅助类RFID两类，然后进行统一编号，形成RFID编号表，叉道口中心节点类RFID作为逃生路径的路径节点；然后设计基于1类节点顺序的逃生干线若干条，形成逃生干线表，此外，需要形成相邻干线旁通关联节点间的RFID顺序表，用于动态路径生成，表中的起始节点M及结束结点N分属于两条相邻的干线，各房间与干线间，紧急避险点与干线间，干线间的通联由支线表表示。

进一步地，所述步骤(4)具体为：

(a)通道弯道指示：在建筑物的转弯处反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动进行语音提示弯道。

(b)楼梯弯道指示：在楼梯的弯道口反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动提示楼梯弯道。

(c)楼道口指示：在楼梯的楼道口反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动提示楼梯口。

(d)其他指示：其他在逃生路径上需要语音提醒的点位，也可以在路径点位的反向安装RFID，并将该RFID号与需要提醒的语音对应。

本发明的有益效果是：本发明的方法在火场照明灯光断电、烟雾、噪音的恶劣火场环境下对逃生者进行耳机式抗干扰语音动态指示逃生，提高了指示信息抗干扰性及可靠性；便携式个体化指示方式及无线联网使当前逃生路径因过火、建筑物倒塌等原因阻断时，能生成新的逃生线路，对逃生者进行指示逃生；能对偏离逃生方向的逃生者发出纠偏指示，指示其回归到正确的逃生线路上来；逃生过程中便携机能对前方路况异常区域进行路况提示，降低次级自伤概率；最终达到提高火场生还率的目的。

附图说明

图1是本发明系统原理结构图；

图2是RFID及无线局域网布置步骤示意图；

图3是十字路口的RFID纠偏布置方案示意图；图中，1为一个RFID区域，共有5个RFID区域；

图4是中心数据配置步骤示意图；

图5是便携机配置步骤示意图；

图6是耳机语音指示步骤示意图；

图7是前方路况语音提醒的步骤示意图；

图8是动态路径生成步骤示意图；

图9是纠正偏离逃生路径步骤示意图；

具体实施方式

下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

1、工作原理

(1)、技术路线

本发明采用了一种RFID信号覆盖区域的类定位技术，就是通过便携机识别某编号RFID信号来识别处于该RFID信号区域内，由于配置的RFID信号区域半径在5-10米，由此能分析出逃生者实时所处的大概位置，达到了定位的目的，RFID信号识别速度快，可以满足快速逃生的速度要求。

根据室内定位的需要，RFID的读取信号距离设定为5-10米为宜，以保证定位的精度，如读取信号距离过大，则定位精度较差，较小，则在快速逃生时容易漏读信号。

在通信技术上，采用无线局域网技术。

(2)、系统组成

附图1是本发明的系统原理结构图。该系统包括消控中心服务器1、局域网2、无线局域网AP 3、有源RFID 4、带语音通道及耳机的便携机5，消控中心服务器1、局域网2和无线局域网AP 3依次通过网线8、9相连，无线局域网AP 3通过无线局域网无线网络信号6与带语音通道及耳机的便携机5通信，有源RFID4通过有源RFID的信号7与有源RFID 4通信。消控中心服务器1用于设备管理、保存RFID分布数据、逃生路径数据等；带语音通道及耳机的便携机5可以采用苏州木兰的手持远距离读卡器(ML-M3000P)。

便携机内置无线局域网模块，可以通过无线AP、局域网从服务器监听过火、路径、RFID点位等信息，用于逃生路径动态生成的决策；便携机附带有语音接口及耳机。

(3)、工作原理

原理1：语音及耳机屏蔽噪音的原理。在火场中，烟及照明断电导致能见度很差，本方法采用便携机进行语音指示后如果运用屏幕式指示，逃生者一边要看前方，又要在能见度很差的情况下看屏幕，不切实际，而通过语音向逃生者提供指示信息是比较可行的；在火场中，明火、逃生人群、观望人群、建筑物倒塌等均会发出大量的噪音，现有的安装于建筑物逃生路径上的逃生语音指示设备发出的逃生语音指示往往会被这些噪音所干扰；本方法采用便携机进行语音指示后，如果采用喇叭式的语音指示，同一逃生路径上的各逃生者之间的语音指示会互相干扰，因此为了屏蔽火场环境噪音干扰，屏蔽逃生者之间的语音指示互相干扰，本发明采用耳机式语音指示。

原理2：前方路况提醒的原理。在火场中，烟及照明断电导致能见度很差，逃生者往往看不清逃生路径前方的台阶、转弯、叉路等，而逃生者往往运动速度较快，心情慌乱，这样就容易在逃生过程中会发生绊倒、踏空、撞墙等行为，通过在异常路况的反向(指逃生方向的反方向)配置编号的RFID定位，便携机在读取该编号的RFID信号时，就可指前预知路径前方的台阶、转弯、叉路等异常路况，及时向逃生者发出语音提醒，降低次级自伤概率。

原理3：偏离逃生路径的分析原理。建筑物内布置的每一个RFID至最近的出口间都生成有一条最近的逃生路径，从起点到出口沿途布置的RFID会产生一个RFID序列，形成一个RFID序列集A，如果逃生者偏离了逃生路径，其读取的RFID信号将不在RFID序列集A中，由此分析出逃生者偏离了逃生路径，并产生对应的语音指示让逃生者先回到偏离时的最后1个正确逃生路径上的RFID区域，然后沿着正确的路径逃生。

原理4：纠编指示的指令的生成原理。将某一路口的各支路进行顺时针的编号，定义为路相数，然后将正确的路相数减去当前偏离的路相数就计算出回来时左、右转的方向，也计算出要越过几个路相，越过的路相数为路相差减1。

原理5：动态路径分析及个性化指示的原理。消控中心会运用、监控系统、烟感、温感报警器动态分析出过火区域，本系统与报警系统集成，服务器根据报警信息将自动标识阻断区域，当原定的逃生路径前方已经被过火区域覆盖、倒塌等阻断时，便携机在非阻断区域生成另一个最近出口与当前的逃生者所处的RFID区域间的新的逃生路径及RFID序例集，进行逃生指示；当所有出口与当前位置间已经全部阻断时，便携机将寻找最近的紧急避险点(阳台、厕所、露台等)生成一条新的逃生路径，指示逃生者前往紧急避险点。

2、方法步骤

本发明RFID定位无线联网火灾语音指示逃生方法，包括以下步骤：

(1)、RFID及无线局域网布置步骤

(2)、中心数据配置步骤

(3)、便携机布置步骤

(4)、耳机语音指示步骤

(5)、前方路况提醒步骤

(6)、动态路径生成步骤

(7)、纠正偏离逃生路径步骤

步骤1、2、3是基础环境布置步骤，步骤1完成对硬件环境的布置，步骤2完成软件数据的配置，步骤3完成前端设备的配置；步骤1是步骤2的前提，步骤2是步骤3的前提。

步骤4、5、6、7是应用步骤，分别实现语音指示、前方路况提醒、动态路径生成、纠正偏离逃生路径等功能。

基础环境布置步骤是应用步骤的前提。4个应用步骤中步骤4是功能性步骤，是5、6、7步骤的表现方式；5、6、7步骤是过程性步骤，各自独立工作，均始于便携机运动，结束于逃离出口或进入紧急避险点。系统依托布置的RFID信号及无线局域网与服务器的交互步骤，由便携机完成4个应用步骤。

1、RFID及无线局域网布置步骤

本步骤就是在楼宇的室内、通道上根据设计布置无线射频RFID标签。每一个RFID标签(有ID号)在楼内会形成一一对应的半径为5-10米的读取信号区域。布置的位置包括：

A：每一个房间或空间单元的出入口配置1个RFID；

B：逃生路径途径的交叉路口的中心及每一个路相(与叉口相联的路)离中心5-10米处各配置1个RFID；附图3是1个十字路口的RFID配置示意图，其他叉路口类推；

C：定义逃生路径至出口的方向为正向，反之为反向，逃生路径途经的台阶、转弯、楼梯转弯、楼梯结束、门槛等位置处反向5-10米处配置1个RFID；

D：在逃生路径出口配置RFID；

E：在紧急避险点处配置RFID；

2、中心数据配置步骤

在消控中心数据库按下列的数据格式形成相应的数据表，用于路径的策略分析。

消控中心对所有配置的RFID分成两类：

1类为叉道口中心节点类RFID；

2类辅助类RFID；

然后进行统一编号，形成RFID编号表，格式见表1：

编号	类别	RFID
			1	1	…
2	2	…

[0078]

…

表格1

叉道口中心节点类RFID作为逃生路径的路径节点(1类节点)；然后设计基于1类节点顺序的逃生干线若干条，形成逃生干线表，格式见表2：

记录号	干线编号	顺序号	RFID节点号
				1	1	1	XXX
2	1	2	XXX
				…	…	…	…
	1	N(出口节点号)
					2		…

表格2

此外，需要形成相邻干线旁通关联节点间的RFID顺序表，有于动态路径生成，表中的起始节点M及结束结点N分属于两条相邻的干线，格式见下表3：

记录号	旁通线号	节点号	顺序号
				1	1	起始节点M	1
2	1	节点号	2
				…	…	结束节点N	…

表3

各房间与干线间，紧急避险点与干线间，干线间的通联由支线表表示，1类房间->干线，2类干线->避险点，3类干线间的互通支路，格式见表4：

记录号	分类	支线号	节点号	节点序号
					1	1	1	房间内	1
2	…	1	A	2
					3	…	1	…	…
…	…	…
							1	干线点

[0088]

	2	5	干线点
						2	5	B
	2	5	…
						2	…
	2	5	避险点
						3	8	A干线点
	3	8	…
						3	8	B干线点

表4

3、便携机布置步骤

消控中心先对便携机进行登记ID号，便携机开机后，通过无线局域网下载相关的逃生路径数据表，当便携机被配置到某一空间时，就会读取相应的RFID信号，然后生成该RFID区域至出口的最短逃生路径。

4、前方路况语音提醒步骤

根据步骤1步骤的第C步，每一个台阶、转弯、楼梯转弯、楼梯结束、门槛等位置的反向都有一个对应的RFID，当便携机读取到该RFID信号时，就会比对数据表产生相应提醒语音，以提醒逃生者注意前方路况。

A、通道弯道指示

在建筑物的转弯处反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动进行语音提示弯道，左右应该有不同的语音指示。

B、楼梯弯道指示

在楼梯的弯道口反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动提示楼梯弯道，左右应该有不同的语音指示。

C、楼道口指示

在楼梯的楼道口反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动提示楼梯口，上下楼梯口应该有不同的语音指示。

此步骤一直至逃离出口或到达紧急避险点结束。

D、其他指示

其他在逃生路径上需要语音提醒的点位，也可以在路径点位的反向安装RFID，并将该RFID号与需要提醒的语音对应。

5、动态路径生成步骤

在逃生过程中，便携机通过无线局域网进行通信，便携机在各AP间移动切换时，无线网会有短暂的断线，但不会影响与中心服务器的通信，只要处于联机状态，便携机就能从中心读取阻断区域，用于与现有逃生路径的比对。

便携机根据阻断区域信息，生成新的逃生线路及RFID序例集，重新引导逃生者执行新的逃生路径，如所有的逃生路径已经全部阻断，则可指示逃生者前往就近的相对安全的紧急避险点(如阳台、楼顶、厕所等)。在到达紧急避险点后向消控中心注册被困位置，等待救援。该步骤如逃离出口则结束。

6、纠正偏离逃生路径步骤

当便携机侦侧到逃生路径RFID序列集外的RFID信号时，则认为逃生者已经偏离了逃生方向。然后计算路相差，对逃生者进行纠偏指示，此步骤一直至逃离出口或到达紧急避险点结束。

7、耳机语音指示步骤

便携机侦测到RFID信号，通过4、5、6步骤生成需要播报的语音号，通过语音号及语音比对表提取出对应语音文件，将语音文件通过音频口、耳机播报。

本方法在现有消防逃生指示系统的技术上进行了拓展，取得了下列效果：

1、抗干扰耳机式语音指示。在照明灯光断电、烟雾、噪音环境下，现有的应急出口标志灯、背景语音僦疏散光流灯指示灯的功效大打折扣，本方法通过便携机向逃生者提供耳机语音指示，保证了逃生指示在照明灯光断电、烟雾、火场高噪音环境下的的抗干扰的耳机式语音指示；

2、持续指示。在现有应急出口标志灯及其语音，疏散光流灯指示灯部分损毁的情况下，可能导致指示中断，导致逃生者迷失在火场。本方法作为传统指示指示系统的补充能在无线联网和定位系统的指引下为逃生者配置相应便携机，为逃生者提供持续指示，直至逃离火场；

3、动态逃生路径分析及个人化指示。

4、路径纠偏指示。指示误入歧途的逃生者回到正确的逃生路径；

5、逃生路径前方路况提示。在火场照明灯电源可能断电，能见度很差的烟雾环境中很容易产生踏空、撞墙、坠落等自伤事故，而本方法可在RFID定位的基础上给于更多的通道信息，及时提醒逃生者逃生路径前方的路况(转弯、楼梯口、楼梯弯道等)信息，有助于避免此类次级自伤事故的发生。

Claims (4)

1.一种RFID定位无线联网火灾语音指示逃生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)布置RFID及无线局域网：在楼宇的室内、通道上布置无线射频RFID标签。各RFID标签在楼内形成一一对应的半径为5-10米的读取信号区域。

(2)配置中心数据：在消控中心数据库按下列的数据格式形成相应的数据表，用于路径的策略分析。

(3)布置便携机：消控中心先对便携机进行登记ID号，便携机开机后，通过无线局域网下载相关的逃生路径数据表，当便携机被配置到某一空间时，就会读取相应的RFID信号，然后生成该RFID区域至出口的最短逃生路径。

(4)前方路况语音提醒：根据步骤(1)，每一个台阶、转弯、楼梯转弯、楼梯结束、门槛等位置的反向都有一个对应的RFID，当便携机读取到该RFID信号时，就会比对数据表产生相应提醒语音，以提醒逃生者注意前方路况。

(5)生成动态路径：在逃生过程中，便携机通过无线局域网进行通信，便携机在各AP间移动切换时，无线网会有短暂的断线，但不会影响与中心服务器的通信，只要处于联机状态，便携机就能从中心读取阻断区域，用于与现有逃生路径的比对。便携机根据阻断区域信息，生成新的逃生线路及RFID序例集，重新引导逃生者执行新的逃生路径，如所有的逃生路径已经全部阻断，则可指示逃生者前往就近的相对安全的紧急避险点。在到达紧急避险点后向消控中心注册被困位置，等待救援。

(6)纠正偏离逃生路径：当便携机侦侧到逃生路径RFID序列集外的RFID信号时，则认为逃生者已经偏离了逃生方向。然后计算路相差，对逃生者进行纠偏指示，此步骤一直至逃离出口或到达紧急避险点结束。

(7)耳机语音指示：便携机侦测到RFID信号，通过步骤(4)、(5)、(6)生成需要播报的语音号，通过语音号及语音比对表提取出对应语音文件，将语音文件通过音频口、耳机播报。

2.根据权利要求1所述RFID定位无线联网火灾语音指示逃生方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述布置的位置包括：

(A)每一个房间或空间单元的出入口配置1个RFID。

(B)逃生路径途径的交叉路口的中心及每一个路相离中心5-10米处各配置1个RFID。

(C)定义逃生路径至出口的方向为正向，反之为反向，逃生路径途经的台阶、转弯、楼梯转弯、楼梯结束、门槛等位置处反向5-10米处配置1个RFID。

(D)在逃生路径出口配置RFID。

(E)在紧急避险点处配置RFID。

3.根据权利要求1所述RFID定位无线联网火灾语音指示逃生方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：消控中心对所有配置的RFID分成叉道口中心节点类RFID和辅助类RFID两类，然后进行统一编号，形成RFID编号表，叉道口中心节点类RFID作为逃生路径的路径节点；然后设计基于1类节点顺序的逃生干线若干条，形成逃生干线表，此外，需要形成相邻干线旁通关联节点间的RFID顺序表，用于动态路径生成，表中的起始节点M及结束结点N分属于两条相邻的干线，各房间与干线间，紧急避险点与干线间，干线间的通联由支线表表示。

4.根据权利要求1所述RFID定位无线联网火灾语音指示逃生方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：

(a)通道弯道指示：在建筑物的转弯处反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动进行语音提示弯道。

(b)楼梯弯道指示：在楼梯的弯道口反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动提示楼梯弯道。

(c)楼道口指示：在楼梯的楼道口反向布置RFID，当便携机接收该RFID信号时，自动提示楼梯口。

(d)其他指示：其他在逃生路径上需要语音提醒的点位，也可以在路径点位的反向安装RFID，并将该RFID号与需要提醒的语音对应。

Images