CN104977044A

CN104977044A - 逃生环境能力检测方法及系统

Info

Publication number: CN104977044A
Application number: CN201510378539.5A
Authority: CN
Inventors: 邵志国; 陈怀申; 张思
Original assignee: Dalian Great Technology Co Ltd
Current assignee: Dalian Great Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2035-06-29
Also published as: CN104977044B

Abstract

本发明实施例提供一种逃生环境能力检测方法及系统。本发明方法，包括：接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度；根据相邻两个单位时间内的氧气浓度差、场所体积、逃生人员占的体积、所述逃生人员呼吸空气体积、外部空气浓度补充体积确定二元一次方程组；根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数、容纳时间。实现了在逃生场所使用时对避难能力实时动态的得出参考指标，从而避免了发生逃生场所发生第二次灾难事故发生，提升了逃生场所的避难能力。

Description

逃生环境能力检测方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及环境安全检测技术领域，尤其涉及一种逃生环境能力检测方法及系统。

背景技术

在铁路交通隧道中设置有逃生专用的平导、斜井、避难所等避难场所用于等待救援，当发生火灾、自然灾害、交通事故的时候人员可以被疏散到上述避难场所等待救援。这些逃生场所建设时会参考避难标准。

但是，由于这些场所通常是临时性的场所且为封闭或半封闭空间，由于年久失修和自然因素影响，避难所的环境可能会变得不适宜避难或不符合避难要求，当发生灾难前和发生灾难时人们难于对避难场所的避难能力做量化评估。当人群涌入超出避难能力的空间时，会造成窒息等二次灾难事故发生。

这里的避难能力指的是该场所内的环境所能容纳的避难人数以及避难时间。具体来讲指的是氧气含量、可吸入颗粒物有毒气体等不适宜人体在该场所内长期逗留的各类指标。

发明内容

本发明实施例提供一种逃生环境能力检测方法及系统，以克服现有技术中逃生场所的避难能力无法评估的问题。

本发明逃生环境能力检测方法，包括：

接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度；

根据相邻两个单位时间内的氧气浓度差、场所体积、逃生人员占的体积、所述逃生人员呼吸空气体积、外部空气浓度补充体积确定二元一次方程组；

根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数。

进一步地，所述二元一次方程组为：

{\begin{matrix} (L r - L p x N) x (P_{0} - P_{1}) = (Q x N) x (P_{0} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{0}) \\ (L r - L p x N) x (P_{1} - P_{2}) = (Q x N) x (P_{1} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{1}) \end{matrix} - - - (1)

其中，所述Lr为场所容积；Lp为场所内每个人占空间总体积；Q为每个人呼吸的空气体积；La为外部空气浓度补充体积；P0为前一单位时间的氧气浓度；P1为后一单位时间的氧气浓度；N为场所内人数；B₀为每个人呼出的气体中氧气的浓度；B₁为空气中氧气的标准浓度。

进一步地，所述根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数之后，还包括：

根据所述容纳人数、外部空气浓度补充体积，采用公式

(Lr-Lp×(N+N'))×(P₂-B₃)＝Lc×(N+N')×T×(P₂-B₀)-La×T×(B₁-P₂) (2)

计算预设时间段内逃生场所内还可容纳的人数，其中，所述N′单位时间内逃生场所内还可容纳的人数，所述T为预设时间段，所述B₃为人体正常生存的最低氧气浓度,所述Lc为每个人一分钟内吸入/呼出空气体积。

进一步地，所述接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度之前，还包括：

根据空气质量指数表、气体浓度对应的份数以及所述指标值确定气体的相对指数；

根据预先设定的权重和所述相对指数计算所述气体的分量指数，并根据所述分量指数将空气中所含的各项气体加和得到综合指数；

判断所述综合指数是否大于预先设定的阈值，若是，则确定逃生环境不适宜逃生，若否，则确定所述逃生环境适宜逃生。

根据公式

(P₁-B₀)x t＝(P₀-P₁) (3)

计算所述容纳人数还可停留的时间，其中，t为当前容纳人数还可停留的时间。

本发明还提供一种逃生环境能力检测系统，包括：

接收模块，用于接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度；

确定模块，用于根据相邻两个单位时间内的氧气浓度差、场所体积、逃生人员占的体积、所述逃生人员呼吸空气体积、外部空气浓度补充体积确定二元一次方程组；

计算模块，用于根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数、容纳时间。

进一步地，所述确定模块具体用于：

确定所述二元一次方程组为：

{\begin{matrix} (L r - L p x N) x (P_{0} - P_{1}) = (Q x N) x (P_{0} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{0}) \\ (L r - L p x N) x (P_{1} - P_{2}) = (Q x N) x (P_{1} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{1}) \end{matrix} - - - (4)

其中，所述Lr为场所容积；Lp为场所内每个人占空间总体积；Q为每个人呼吸的空气体积；La为外部空气浓度补充体积；P0为前一单位时间的氧气浓度；P1为后一单位时间的氧气浓度；N为场所内人数；B0为每个人呼出的气体中氧气的浓度；B1为空气中氧气的标准浓度。

进一步地，所述计算模块，还用于：

根据所述容纳人数、外部空气浓度补充体积，采用公式

(Lr-Lp×(N+N'))×(P₂-B₃)＝Lc×(N+N)×T×(P₂-B₀)-La×T×(B₁-P₂) (5)

进一步地，还包括：

判断模块，用于所述接收模块接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度之前，根据空气质量指数表、气体浓度对应的份数以及所述指标值确定气体的相对指数；根据预先设定的权重和所述相对指数计算所述气体的分量指数，并根据所述分量指数将空气中所含的各项气体加和得到综合指数；判断所述综合指数是否大于预先设定的阈值，若是，则确定逃生环境不适宜逃生，若否，则确定所述逃生环境适宜逃生。

进一步地，所述计算模块，还用于：

根据公式

(P₁-B₀)x t＝(P₀-P₁) (6)

本发明实施例接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度，根据相邻两个单位时间内的氧气浓度差、场所体积、逃生人员占的体积、逃生人员呼吸空气体积以及外部空气浓度补充体积确定二元一次方程组，并根据所述二元一次方程组计算逃生场所内容的容纳人数、容纳时间，实现了在逃生场所使用时对避难能力实时动态的得出参考指标，从而避免了发生逃生场所发生第二次灾难事故发生，提升了逃生场所的避难能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明逃生环境能力检测方法流程图；

图2为本发明逃生环境能力检测系统结构示意图；

图3为本发明逃生环境能力检测系统另一结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明逃生环境能力检测方法流程图，如图1所示，本实施例方法，包括：

步骤101、传感器采集的单位时间内的氧气浓度；

步骤102、根据相邻两个单位时间内的氧气浓度差、场所体积、逃生人员占的体积、所述逃生人员呼吸空气体积以及外部空气浓度补充体积确定二元一次方程组；

步骤103、根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数。

具体来说，逃生场所通常会处于一个封闭或半封闭的状态，正是由于这种特定的环境决定逃生场所内相邻的两个单位时间内的氧气浓度会存在明显的差值，从而根据相邻的两个单位时间内的氧气浓度差、逃生场所体积、逃生人员在逃生场所中占的体积、逃生人员呼吸的空气体积以及外部空气浓度补充体积可以确定一个二元一次方程组，通过求解该方程组可以得到逃生场所内的容纳人数。

进一步地，所述二元一次方程组为：

{\begin{matrix} (L r - L p x N) x (P_{0} - P_{1}) = (Q x N) x (P_{0} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{0}) \\ (L r - L p x N) x (P_{1} - P_{2}) = (Q x N) x (P_{1} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{1}) \end{matrix} - - - (1)

其中，所述Lr为场所容积；Lp为场所内每个人占空间总体积；Q为每个人呼吸的空气体积；La为外部空气浓度补充体积；P₀为前一单位时间的氧气浓度；P₁为后一单位时间的氧气浓度；N为场所内人数；B₀为每个人呼出的气体中氧气的浓度；B₁为空气中氧气的标准浓度。

具体来说，逃生场所容积为已知量，场所内每个人占的空间总体积平均为1.6m x 0.5m x 0.2m＝0.16m³＝160升，而每个人呼吸的空气体积为已知量，本实施例中选取为6.5L，单位时间可以为0.5分钟或1分钟，本实施例中为0.5分钟。将上述参量代入二元一次方程组后，未知数为场所内人数N和外部空气浓度补充体积La。通过求解该二元一次方程组即可求得场所内当前容纳人数。

根据所述容纳人数、外部空气浓度补充体积，采用公式

计算预设时间段内逃生场所内还可容纳的人数，其中，所述N′单位时间内逃生场所内还可容纳的人数，所述T为预设时间段,所述B₃为人体正常生存的最低氧气浓度,所述Lc为每个人一分钟内吸入/呼出空气体积。

具体来说，举例说明，本实施例中预设时间段为1小时，根据公式(1)求得N为100，根据公式(2)求得N′为20，则在该逃生场所到达人体感到不舒适的氧气浓度之前，1小时内在原容纳100人的基础之上还可容纳20人。若该预设时间段延长，则还可容纳的人数则相应会减少。实现了预测该逃生场所在一定时间段后的容纳逃生人员数量。

根据公式

(P₁-B₀)x t＝(P₀-P₁) (3)

具体来说，在逃生人员进入逃生环境前，由于逃生环境只用于应急情况，多数时间处于封闭或本封闭状态，因此，需要对逃生环境内的气体：一氧化碳，二氧化碳，二氧化硫，二氧化氮，甲醛，甲烷，可吸入颗粒物等进行检测，避免逃生人员进入后因有害气体或是缺少氧气等原因导致二次灾难。通过AQI算法计算空气中各气体相对于空气质量指数表的相对指数，举例说明，表1为空气质量分指数及对应的各项气体浓度指数表，

表1

通过公式(1)计算各项气体相对于空气质量的相对指数，下面选用空气中的二氧化碳举例说明，传感器采集的二氧化碳浓度值C为1000mg/m³，表1中与1000相近的高位值C_high为1800，低位值C_low为900，与C_high对应的空气质量指数为100，与C_low对应的相对指数为50，根据公式(4)计算所得二氧化碳的相对指数I为50.65。相似的，计算其他气体的相对指数，假设各气体的相对指数如下：一氧化碳：I₁、二氧化碳：I₂、二氧化硫：I₃、二氧化氮：I₄、甲醛：I₅，将各气体分量指数加权求和，I₁*Q₁+I₂*Q₂+I₃*Q₃+I₄*Q₄+I₅*Q₅。综合指数阈值设定为500，上述空气分量指数的加权和大于500时，认为逃生场所不适宜逃生。其中，各气体对应的权重值Q小于1，并且各气体权重值加和为1，当某一气体的权重值为1时，则为检测该单一气体是否超过阈值。

图2为本发明逃生环境能力检测系统结构示意图，如图2所示，本实施例的系统，包括：

接收模块101，用于接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度；

确定模块102，用于根据相邻两个单位时间内的氧气浓度差、场所体积、逃生人员占的体积、所述逃生人员呼吸空气体积、外部空气浓度补充体积确定二元一次方程组；

计算模块103，用于根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数、容纳时间。

进一步地，所述确定模块具体用于：

确定所述二元一次方程组为：

{\begin{matrix} (L r - L p x N) x (P_{0} - P_{1}) = (Q x N) x (P_{0} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{0}) \\ (L r - L p x N) x (P_{1} - P_{2}) = (Q x N) x (P_{1} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{1}) \end{matrix} - - - (5)

进一步地，所述确定模块，还用于：

判断相邻的后一单位时间与前一单位时间的氧气浓度差是否大于0，若是，则根据公式

(Lr-Lp×(N+N'))×(P₂-B₃)＝Lc×(N+N')×T×(P₂-B₀)-La×T×(B₁-P₂) (6)

计算单位时间内逃生场所内还可容纳的人数，其中，所述N′单位时间内逃生场所内还可容纳的人数,所述Lc为每个人一分钟内吸入/呼出空气体积；

进一步地，所述计算模块，还用于：

根据公式

(P₁-B₀)x t＝(P₀-P₁) (7)

图3为本发明逃生环境能力检测系统结构示意图，如图3所示，进一步地，还包括：

判断模块104，用于所述接收模块接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度之前，根据空气质量指数表、气体浓度对应的份数以及所述指标值确定气体的相对指数；根据预先设定的权重和所述相对指数计算所述气体的分量指数，并根据所述分量指数将空气中所含的各项气体加和得到综合指数；判断所述综合指数是否大于预先设定的阈值，若是，则确定逃生环境不适宜逃生，若否，则确定所述逃生环境适宜逃生。

本系统的工作原理与上述方法相同，具体参见上述说明，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种逃生环境能力检测方法，其特征在于，包括：

接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度；

根据相邻的后一单位时间与前一单位时间的氧气浓度差、场所体积、逃生人员占的体积、所述逃生人员呼吸空气体积、外部空气浓度补充体积确定二元一次方程组；

根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二元一次方程组为：

\{\begin{matrix} (L r - L p x N) x (P_{0} - P_{1}) = (Q x N) x (P_{0} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{0}) \\ (L r - L p x N) x (P_{1} - P_{2}) = (Q x N) x (P_{1} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{1}) \end{matrix} - - - (1)

其中，所述Lr为逃生场所容积；Lp为场所内每个人占空间总体积；Q为每个人呼吸的空气体积；La为外部空气浓度补充体积；P₀为前一单位时间的氧气浓度；P₁为后一单位时间的氧气浓度；N为场所内人数；B₀为每个人呼出的气体中氧气的浓度；B₁为空气中氧气的标准浓度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数之后，还包括：

根据所述容纳人数、外部空气浓度补充体积，采用公式

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度之前，还包括：

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述二元一次方程组计算逃生场所内的容纳人数之后，还包括：

根据公式

(P₁-B₀)xt＝(P₀-P₁) (3)

6.一种逃生环境能力检测系统，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收传感器采集的单位时间内的氧气浓度；

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述确定模块具体用于：

确定所述二元一次方程组为：

\{\begin{matrix} (L r - L p x N) x (P_{0} - P_{1}) = (Q x N) x (P_{0} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{0}) \\ (L r - L p x N) x (P_{1} - P_{2}) = (Q x N) x (P_{1} - B_{0}) - L a x (B_{1} - P_{1}) \end{matrix} - - - (4)

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述计算模块，还用于：

根据所述容纳人数、外部空气浓度补充体积，采用公式

9.根据权利要求6至8任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求6至8任一项所述的系统，其特征在于，所述计算模块，还用于：

根据公式

(P₁-B₀)x t＝(P₀-P₁) (6)