CN102526905A

CN102526905A - 消防指示系统和方法

Info

Publication number: CN102526905A
Application number: CN2011104566397A
Authority: CN
Inventors: 马卿箫; 鞠鹏飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种消防指示系统和方法，其特征在于，包括：探测模块，用于通过探测元件探测敏感信息，对于敏感信息传送给分析模块，该探测元件铺设于楼宇或者疏散通道的逃生路线上；分析模块，用于将所述敏感信息进行量化分析，将分析结果发送给判断指示模块；判断指示模块，用于对分析模块进行分析后的数据，进行相应的判断指示操作，并通过指示装置指示出完整的逃生路线。

Description

消防指示系统和方法

技术领域

本发明涉及消防安全领域，具体涉及消防指示系统和方法。

背景技术

在现代的大型商用建筑中，楼层内往往有复杂的网格状通道。这种情况在火灾发生时，会给人员的逃生带来很大的障碍。

在火灾发生之后，应该在第一时间逃离火灾现场。由于火灾引起的高温以及浓烟、有毒有害气体等，使得人员在火场能够停留的时间非常短，只有90秒左右。如果在90秒内没能找到出口离开火场的话，人员就可能面临生命危险。为了建立快速有序的火灾逃生秩序，需要在第一时间向所有人员通报火警，并且以最快的速度为每个人提供合理的逃生路线信息。其中，尤以第二点最难以实现。因为撤离通道众多，火场情况复杂，不是所有平时畅通的通道在此时都能使用；如果着火点将通道封堵，则其产生的高温、浓烟等会对周围人造成更大的伤害；由于人员众多，不同人所处的位置不同，所对应的最佳逃生路线也不同，不能通过大面积的广播来实现针对每个人的路线指引。在实际应用中，也几乎没有针对第二点的解决方案。

申请号为98118036.1(火灾警报及安全疏散指示装置)的实用新型虽然指出了提供疏散指示的功能，但是如果楼宇各方向都有火情则不能给人员正确的指示，以及各疏散通道的人员数量的指示。

申请号为201010257243.5(建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法和系统)的发明所使用的RFID系统，门禁系统，无线传感系统，视频监测系统需要预先计算出人员的位置，估计出疏散的路径，该发明成本较高，而且实施并不方便。

申请号为200420081798.9(智能型可以改变指示方向的应急疏散标志灯)的实用新型虽然有指示灯的提醒作用，但是如果人员一旦跑向指示位置之后，因为火情的变化，指示灯如果关闭，会给疏散的人流造成误导，延误逃生时间，造成不必要的损失。

发明内容

为解决上述问题，本发明目的在于可以以较低的成本为受灾人员实时提供最适合的逃生路线，缩短逃生所用的时间，降低人员伤亡的风险。

所以本发明公开一种消防指示系统，包括：探测模块，用于通过探测元件探测敏感信息，将敏感信息传送给分析模块，该探测元件铺设于楼宇或者疏散通道的逃生路线上；分析模块，用于将所述敏感信息进行量化分析，将分析结果发送给判断指示模块；判断指示模块，用于对分析模块进行分析后的数据，进行相应的判断指示操作，并通过指示装置指示出完整的逃生路线。

所述分析模块还包括：高度运算模块，用于定义每个路口的高度，该高度由建筑内部点对该路口高度的贡献值和安全出口对该路口高度的贡献值两部分叠加而成。

所述建筑内部点对该路口高度的贡献值为分析模块通过将当地敏感信息乘以其系数，加上正向相邻点敏感信息之和乘以其系数，再加上斜向相邻点敏感信息之和乘以其系数而得到的，所述安全出口对该路口高度的贡献值大小是固定的，它随路口到安全出口距离的增大而减小；当该安全出口可用时，高度贡献值在路口高度中被减去；如果该安全出口不可用，则高度贡献值在路口高度中被加上。

所述判断指示模块还包括：

指示模块，用于指示逃生路线，所述逃生路线为一条或多条可以到达安全出口的路线，而且该逃生路线所通过的安全出口具备人流量监测的功能，根据安全出口的承载能力与实际人流量进行选择性的指示，确保指示至少一条逃生路线使人员分流，该逃生路线根据人流变化的情况，做出相应的调整。

所述指示模块所指示的逃生路线在两个相邻路口之间的指示方向取决于该两个路口的高度，该指示方向由高度运算模块得出的高度高的一端指向高度低的一端。

本发明还公开一种消防指示方法，包括：步骤100，通过探测元件探测敏感信息，并将敏感信息传送给分析模块，执行步骤200；步骤200，将所述敏感信息进行量化分析，将分析结果发送给判断指示模块，执行步骤300；步骤300，对分析模块进行分析后的数据，进行相应的判断指示操作，并通过指示装置指示出完整的逃生路线。

所述步骤200还包括：

步骤201，定义每个路口的高度，该高度由建筑内部点对该路口高度的贡献值和安全出口对该路口高度的贡献值两部分叠加而成。

所述步骤201还包括：

所述建筑内部点对该路口高度的贡献值为通过将当地敏感信息乘以其系数，加上正向相邻点敏感信息之和乘以其系数，再加上斜向相邻点敏感信息之和乘以其系数而得到；

所述安全出口对该路口高度的贡献值大小是固定的，它随路口到安全出口距离的增大而减小；当该安全出口可用时，高度贡献值在路口高度中被减去；如果该安全出口不可用，则高度贡献值在路口高度中被加上。

所述步骤300还包括：

步骤301，指示逃生路线，所述逃生路线为一条或多条可以到达安全出口的路线，而且利用该逃生路线所通过的安全出口所具备的人流量监测的功能，根据安全出口的承载能力与实际人流量进行选择性的指示，确保指示至少一条逃生路线使人员分流，该逃生路线会根据人流变化的情况，作出相应的调整。

所述步骤301所指示的逃生路线在两个相邻路口之间的指示方向取决于该两个路口的高度，该指示方向由步骤201得出的高度高的一端指向高度低的一端。

本发明的有益效果为：通过本发明消防指示系统和方法的实施可以以较低的成本为受灾人员实时提供最适合的逃生路线，缩短逃生所用的时间，降低人员伤亡的风险。

附图说明

图1为本发明消防指示系统示意图；

图2为本发明具体实施方式示意图；

图3为本发明消防指示方法流程图。

具体实施方式

下面给出本发明的一种具体实施方式，结合附图做出进一步的详细描述。

本发明同时提出了一套解决火灾发生后及时准确地通知所有人员逃生方向的方案，以解决背景技术中提出的问题。

如图1所示一种消防指示系统，包括：

探测模块，用于通过探测元件探测敏感信息，将敏感信息传送给分析模块，该探测元件铺设于楼宇或者疏散通道的逃生路线上；

分析模块，用于将所述敏感信息进行量化分析，将分析结果发送给判断指示模块；

判断指示模块，用于对分析模块进行分析后的数据，进行相应的判断指示操作，并通过指示装置指示出完整的逃生路线。

所述分析模块还包括：高度运算模块，用于定义每个路口的高度，所述高度为当地危险程度的量，它是安全出口与当地相对位置、逃生路线拓扑结构及火场内敏感信息分布情况的函数，该高度由建筑内部点对该路口高度的贡献值和安全出口对该路口高度的贡献值两部分叠加而成。所述建筑内部点对该路口高度的贡献值为分析模块通过将当地敏感信息乘以其系数，加上正向相邻点敏感信息之和乘以其系数，再加上斜向相邻点敏感信息之和乘以其系数而得到的，所述安全出口对该路口高度的贡献值大小是固定的，它随路口到安全出口距离的增大而减小；当该安全出口可用时，高度贡献值在路口高度中被减去；如果该安全出口不可用，则高度贡献值在路口高度中被加上。

所述判断指示模块还包括：

指示模块，用于指示逃生路线，所述逃生路线为一条或多条可以到达安全出口的路线，而且该逃生路线所通过的安全出口具备人流量监测的功能，根据安全出口的承载能力与实际人流量进行选择性的指示，确保指示至少一条逃生路线使人员分流，该逃生路线会根据人流变化的情况，作出相应的调整。

本发明使用铺设于所有通道内的带箭头的指示灯指示逃生方向信息，并在路口处与下一段逃生路线相连，最终帮助逃生者找到安全逃生的出口。指示灯指示的方向受到计算机或微处理器的控制，而控制的依据来自与控制器相连的、分布于各个路口上的消防指示系统。该消防指示系统不仅可以固定在楼宇或者疏散通道的可见位置，以利于人员的及时疏散，为生命争取宝贵时间。其中可见位置为地面、踢脚线、天花板和墙壁上等可见的位置。同时本发明可以在建造楼宇或者展馆期间预先铺设于可见位置，也可以临时铺设于可见位置。

本发明的一种具体实施方案包括了探测模块、中央控制器与指示模块三部分，它们通过一个通信网络连接在一起。其中，除了中央控制器完全由处理器组成之外，探测模块、指示模块也各自带有处理器芯片，整个系统的控制功能是通过网络中所有处理器芯片的共同工作来完成的。

1、探测模块

探测模块由探测元件和处理器芯片组成。

探测元件用来感受火灾的发生。探测元件的敏感信息种类要能够反映出火灾的特点，如烟雾、高温、红外线辐射等，这样才能通过探测元件发出的电信号来判断火灾的发生及其强弱。探测元件还可以在消防指示系统启动后，判断是否存在锁住的安全出口或人流量过大的出口，对于畅通的安全出口通过本系统提供指示作用，正确引导人流从畅通的安全出口疏散。同时，敏感信息可以设定阈值范围，当阈值范围达到启动消防指示系统时，该系统开始工作。对于可以接受的敏感信息则不需要启动该系统，例如人员吸烟所造成的烟雾。探测元件安装在整个逃生路线的每一个路口处。

处理器芯片的主要作用是对探测模块元件发出的电信号进行捕捉、换算与发送。对于信号的捕捉需要将探测元件发出的模拟信号转换成数字电路所使用的数字信号，换算则是对信号进行一定的加减以补偿元件自身信号的不准确，而发送则是将换算好的火灾强度信息上传到通信网络中，为整个网络中的所有控制器芯片所用。

许多种类的处理器芯片都能实现上述要求，但是出于许多应用中的考虑，这种芯片最好能够满足低成本、小型化和高可靠性的要求，例如AVR单片机，当然并不限于这种型号的芯片。

2、中央控制器

中央控制器位于整个通信网络的中心位置，它对所有探测模块上传的火灾信号进行接收，并进行进一步的换算，然后再通过通信网络中的下行通道广播给网络中的所有成员。

这种换算是对过弱和过强信号的截断，以及对信号数值的统一放大和缩小，而不参与逃生路线的判断。所以对于某些形式的通信网络来讲，中央控制器不是必备的部分，但它的存在对于整个系统的调试和监测是有帮助的。

中央控制器可以是一台计算机，也可以只是一个微处理器芯片。高可靠性是对它最主要的要求。

3、判断指示模块

判断指示模块包括了铺设于逃生通道地板下的箭头灯，以及为之提供控制的、接入通信网络的处理器芯片。

整个通道，可以是看作是许多没有分支的路段相连而成的，每个路段的两端分别位于两个分叉路口，路段中间没有路口。每一个没有分支的路段，都需要一个单独的判断指示模块。

由于一段没有分支的路线只有两个可能的方向，所以每一个判断指示模块只需要两组独立开关的箭头灯分别指示两个方向。

判断指示模块中的处理器芯片接收到所有探测模块处的敏感信息强度信息，然后根据一套判断准则，对该路段内的正确逃生方向做出判断，并控制相应方向的箭头灯亮。

由于各个判断指示模块对自身位置的逃生方向都进行独立的判断，所以一个判断指示模块失效后并不影响其他位置的判断指示模块实现功能，即，只有被损坏的路段上失去指示。而如果这种损坏是由火灾造成的话，该路段往往已经明显无法通行了。

4、通信网络

通信网络将整个系统中的所有处理器芯片连接起来，使它们之间可以相互传递信息，尤其是将探测模块发出的敏感信息通过分析模块分析之后，得到敏感信息的强度，传递给判断指示模块进行判断指示，这是系统实现功能的基础。

如果该通信网络可以实现任意两个或者多个成员间数据的直接传递，则中央控制器不是必备的。否则，就需要一个中央控制器，将所有元件上传的信息都接收起来之后，在下一个周期内再分发给所有成员。

本发明的重点在于提出了一套适用于上述结构布局的判断方法。

所述判断方法的基本思路是将人员的逃生看作是一种流动，流动的结果是所有人员远离着火点，流向安全的出口。然后将这种流动与水在地面的流动作对比，认为这种流动在方向受到一种高度的控制，着火点正是地面上的位置最高点，而安全出口是这片地面上的位置最低点，其他位置的高度是按一定规则渐变的，使得人流能够顺利地流到出口。

在每一个没有分支的路段上，人的流动是受其两端路口处的高度差驱动的。所以对于每个判断指示模块，只要能够计算出该路段两端所在路口的高度，然后控制箭头灯使之由高处指向低处，即完成了该路段的方向判断。

由于敏感信息是不断变化的，每个安全出口是否安全也随着时间的发展在变化，所以所有探测模块对于敏感信息的监测一直在进行，所有判断指示模块对于路线的判断也一直在进行，这种流动的分布是实时更新的。

驱动人员流动的一个动力是火场内部火情的分布。所述的路口的高度如果随着当地火情的加重而升高，就可以形成驱动人流离开火源的高度差。但是与地面的排水工程类似，不适当的高度起伏会使地面出现“洼地”而形成排不出去的积水，而为了保证所指示的逃生路线的可靠性，火场内的高度分布应当避免出现这样的“洼地”。这就需要在每个路口的高度判断中适当考虑周围点的敏感信息大小。在这里，定义每个路口的高度，由其当地敏感信息、四个正向相邻点的敏感信息、四个斜向相邻点的敏感信息来共同决定，只是这些点影响力的强弱不同，在为高度影响值做叠加的过程中需要乘不同的系数。在所述具体实施方式中，这三个系统的比例为：(当地系数∶正向相邻点系数∶斜向相邻点系数＝16∶4∶1)。在计算中，将当地点敏感信息乘以其系数，加上四个正向相邻点敏感信息之和乘以其系数，再加上四个斜向相邻点敏感信息之和乘以其系数，就得到了通道内部点对该路口高度的贡献。

驱动人员流动的另外一个动力来自安全出口。一个可以使用的安全出口应该对各个路口的高度产生一种降低的影响，并且让离安全出口越近的地方高度影响值越低，这样人员就可以顺利地流到安全出口。如果多个安全出口产生的高度影响进行叠加，则可能使中间出现“洼地”。在具体实施方式中，安全出口对每个中间路口的高度影响值大小是固定的，它与该路口到此安全出口的距离的平方的倒数(1/R²)成正比，并经过了适当的加减使得它在最远点上的影响值为0。当该安全出口可用时，这个高度影响值在路口高度中被减去；如果该安全出口不可用，则被加上。这样就避免了出现“洼地”，保证了所述逃生路线的可靠性。

对于位于通道网边界上的路口，正向相邻点与斜向相邻点的个数都不能保证为4。这时，需要将它某些已有的相邻点重复使用，以保证是四个相邻点的高度影响值相加。否则，边界点的高度会天然地低于中间点，造成在边界附近人员堆积。

当为每个路口定义好所需要参考的正向相邻点与斜向相邻点，以及安全出口贡献值的大小之后，各个路口的计算方法是统一的。所以对于各个判断指示模块的控制器程序来讲，所不同的只是与其位置有关的，该路段两端的当地点编号、正向相邻点编号及斜向相邻点编号。

如图2所示，在该具体实施方式中，探测模块与判断指示模块的编号中统一的，即1-21号为探测模块，22-57号为判断指示模块。探测模块的编号在路线图上体现为路口的编号，判断指示模块的编号则体现为路段的编号，其中13、16、21三个路口处为出口，它们的安全与否取决于这三个路口处的敏感信息大小。各路口位置上的几何信息见下表：

路口	正向相邻点	斜向相邻点	安全出口贡献值
				1	10，21，4，2	20，5，11，5	80，51，421
2	1，5，3，11	4，6，12，10	165，71，165
				3	2，6，13，12	11，5，14，5	421，80，80
4	1，5，7，20	2，8，19，21	71，90，271
				5	2，4，6，8	1，3，7，9	138，138，138
6	3，5，9，14	2，8，13，15	271，165，71
				7	4，8，18，19	5，17，20，5	51，138，138
8	5，7，9，17	4，6，16，18	90，271，90
				9	6，8，15，16	5，14，17，5	138，421，51
10	21，1，11，1	21，2，21，2	71，23，271
				11	10，2，12，2	1，3，1，3	138，33，138
12	11，3，13，3	2，13，2，13	271，37，71
				13	12，3，14，3	12，6，12，6	933，71，37
14	13，6，15，6	3，9，3，9	421，138，33
				15	14，9，16，9	6，16，6，16	165，271，23
16	15，9，17，9	15，8，15，8	71，933，30
				17	16，8，18，8	9，7，9，7	51，421，51
18	17，7，19，7	8，19，8，19	30，165，71
				19	18，7，20，7	18，4，18，4	23，71，165
20	19，4，21，4	1，7，1，7	33，51，421
				21	20，1，10，1	4，10，4，10	37，30，933

对每个判断指示模块，当它对应路段两端的高度值经过上述方法计算得出之后，只要控制箭头灯使之由高处指向低处，即可完成该路段的指示。

图2所示为示例性说明，并不限于方形的疏散通道，还可以为多边形、三角形等疏散通道。所述疏散通道可以为楼宇中的楼道，也可以为展览厅中的通道，或者临时搭建展台所分隔出的展台间的通道。

本具体实施方式探测模块所采用的探测元件可以为MQ-2型烟雾探测模块，它对多种可燃气体及烟雾敏感，体现在电阻值的变化上。通过下拉电阻的配合，使得它在无烟雾时输出低电压，随着烟雾浓度的增大，输出电压升高。该输出电压可以被处理器芯片直接接收并利用。还可以选择对红外线或温度等敏感的探测元件。同时，探测模块并不限于使用上述所述装置。

使用铺设于疏散通道的LED指示灯作指示输出元件，在每个LED指示灯的位置上画有箭头，即组成了箭头灯。根据元件及本实施方式所使用的面板的尺寸，每个小路段的每个方向上分布有6个LED指示灯，两个方向共12个。与公路行车的方向类似，这里箭头的分布使得人流是靠右行的。指示灯也不仅仅限于LED指示灯，还可以为其他任何可以起到指示和提醒作用的灯具，或者配合使用语音等提示。

本实施方式中所有模块的所有处理器芯片都具备了相似的单片机的最小系统，以及电源接口、连接相同引脚的网络接口。所不同的是，对于探测模块，增加了探测元件的输入接口，对于判断指示模块，增加了用来驱动LED大电流的三极管，以及LED输出线接口。

本具体实施方式的所有处理器芯片被接入一条串行的总线。它由四条引线组成，分别是地线、时钟、上传和下载。

时钟信号由中央控制器发出，各成员接收，作为整个系统共同工作的基准。上传线由各成员分时段占用发送，其余时段断开，而中央控制器一直接收。下载线由中央控制器发出，各成员接收，除了发送数据之外，还定时提供校准信号，避免各成员之间工作节奏发生错乱。

在时序上，以一个时钟周期为信号输送的基本单元，每个成员占用10个时钟周期，其中8个时钟周期用于上传及下载一个8位二进制数。在所有成员的占用都结束之后，还要使用10个时钟周期，由中央控制器在下载线上连续写入9个高电位(即二进制数1)，作为一个循环周期结束的校准信号。然后，下一个循环开始。

在本实施方式中，所有成员及中央处理器被四芯连接线首尾相接，组成环形，但不局限于这种形式。

图3为本发明一种消防指示方法，包括：

步骤100，通过探测元件探测敏感信息，并将敏感信息传送给分析模块，执行步骤200；

步骤200，将所述敏感信息进行量化分析，将分析结果发送给判断指示模块，执行步骤300；

步骤300，对分析模块进行分析后的数据，进行相应的判断指示操作，并通过指示装置指示出完整的逃生路线。

所述步骤200还包括：

步骤201，定义每个路口的高度，所述高度为当地危险程度的量，它是安全出口与当地相对位置、逃生通道网拓扑结构及火场内敏感信息分布情况的函数，该高度由建筑内部点对该路口高度的贡献值和安全出口对该路口高度的贡献值两部分叠加而成。

所述步骤201还包括：

所述步骤300还包括：

Claims

1.一种消防指示系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述消防指示系统，其特征在于，所述分析模块还包括：高度运算模块，用于定义每个路口的高度，该高度由建筑内部点对该路口高度的贡献值和安全出口对该路口高度的贡献值两部分叠加而成。

3.如权利要求2所述消防指示系统，其特征在于，所述建筑内部点对该路口高度的贡献值为分析模块通过将当地敏感信息乘以其系数，加上正向相邻点敏感信息之和乘以其系数，再加上斜向相邻点敏感信息之和乘以其系数而得到的，所述安全出口对该路口高度的贡献值大小是固定的，它随路口到安全出口距离的增大而减小；当该安全出口可用时，高度贡献值在路口高度中被减去；如果该安全出口不可用，则高度贡献值在路口高度中被加上。

4.如权利要求1所述的消防指示系统，其特征在于，所述判断指示模块还包括：

5.如权利要求4所述的消防指示系统，其特征在于，所述指示模块所指示的逃生路线在两个相邻路口之间的指示方向取决于该两个路口的高度，该指示方向由高度运算模块得出的高度高的一端指向高度低的一端。

6.一种消防指示方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述消防指示方法，其特征在于，所述步骤200还包括：

8.如权利要求7所述消防指示方法，其特征在于，所述步骤201还包括：

9.如权利要求6所述的消防指示方法，其特征在于，所述步骤300还包括：

10.如权利要求9所述的消防指示方法，其特征在于，所述步骤301所指示的逃生路线在两个相邻路口之间的指示方向取决于该两个路口的高度，该指示方向由步骤201得出的高度高的一端指向高度低的一端。