CN108592924A - 一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查方法及系统 - Google Patents

一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查方法及系统，步骤是：1)建立地下洞室建筑信息模型，构建地下洞室群疏散路网系统；2)在疏散路网节点处布置无线射频识别感应装置，感应系统实时感应到疏散人员实时位置；3)根据疏散路网系统与无线射频识别感应系统确定疏散人员实时位置，计算系统计算疏散人员疏散路径；4)根据计算系统计算出的疏散人员最短疏散路径输出到指示系统中。储存系统分别与无线射频识别位置、疏散网络系统连接，感应系统分别与储存系统和计算系统连接，指示系统分别与计算系统和照明指示装置连接。结构简单，实现疏散人员的精准定位和针对性指引，提升疏散效率。

Description

一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查方法及系统
技术领域
本发明属于疏散救援的技术领域，更具体涉及一种基于RFID地下洞室群安全检查方法，还涉及一种地下洞室群安全疏散指示系统，它适用于通过感应疏散过程中人员的实时分布，计算出最优疏散路径，并依据此由疏散指引装置进行疏散指引，提升了疏散的效率降低疏散时间，避免出现了人员伤亡等重大损失。
背景技术
我国水电工程总量大，在建大型水电工程多，水电工程地下厂房为水电工程的基础性建筑，其具有占地面积大、光照条件差、危险因素多等问题，导致安全事故时有发生。一旦安全事故发生时，将地下洞室群中的工作人员及时有效的安全疏散出受灾场所是灾害发生后的首要目标。现行地下洞室群安全指示系统多只有简单的安全指示牌，较少布置针对灾害发生后人员疏散指示系统，灾害发生后一旦人员在疏散过程中发生迷路或者盲目疏散会导致人员伤亡等事件，为企业带来巨大损失。
无线射频识别(RFID)技术在近几年发展迅速，且成本较低，能够有效的满足企业的需要。疏散指示系统也广泛的应用于大型公共建筑内部疏散指示，能够有效的满足疏散过程中指引为本研究的开展提供了参考。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种基于无线射频识别(RFID)地下洞室群安全检查方法，该方法能够实时的确定疏散发生时地下洞室群内疏散人员所处位置，并通过Dijkstra算法确定最优疏散方案，能够及时的确定待疏散人员所处实时位置，解决了水工建筑物地下厂房场地大、人员分布散导致疏散效率不高的问题；基于Dijkstra算法确定了最优疏散方案，通过疏散灯光指示实时指示地下洞室群中人员进行疏散，解决了地下洞室群通道交叉多，光线昏暗等问题导致疏散过程混乱，疏散路径频繁变更导致疏散时间变长的问题。
本发明的另一个目的是在于提供了一种基于无线射频识别(RFID)地下洞室群安全检查的系统，结构简单，使用方便，能够实现疏散人员的精准定位和针对性指引，提升疏散效率。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
一种基于无线射频识别(RFID)地下洞室群安全检查方法，其步骤是：
1)建立地下洞室建筑信息模型(BIM)，将地下洞室通道作为疏散路径，地下洞室人员聚集地以及出口处建立节点，构建地下洞室群疏散路网系统，疏散路网案例如图4所示，并将疏散路网数据储存于储存系统中。
2)在疏散路网节点处布置无线射频识别(RFID)感应装置，节点由疏散人员可能聚集地和疏散通道路口构成，构建无线射频识别(RFID)感应系统，感应系统可以实时感应到疏散人员实时位置。
3)根据疏散路网系统与无线射频识别(RFID)感应系统所确定的疏散人员实时位置，由计算系统计算疏散人员最短疏散路径。
4)根据计算系统计算出的疏散人员最短疏散路径输出到指示系统中，并由指示系统进行疏散指引，控制疏散路线照明灯与安全指示灯的开启，直到所有人员完成疏散。
所述的地下洞室群疏散指示系统：感应装置包括固定无线射频识别(RFID)感应装置的安全帽，在佩戴安全帽时能实现人员的实时定位，根据计算系统所计算的最优疏散路径输出到指示装置进行疏散指引。
所述的储存系统：根据实际地下洞室群平面图纸确定疏散网络，以可通行通道为疏散路径，人员聚集场所、办公场所和出口处为疏散节点构建疏散网络，网络数据保存于储存系统中。
所述的计算系统：根据地下洞室群疏散网络，构建疏散网络矩阵，运用Dijkstra算法为每个疏散人员计算疏散路径，输出最优疏散方案。
所述的指示系统：包括安全知识标志，地下洞室照明灯等系统，通过计算系统输出最优疏散路径，该疏散通道上安全疏散标志亮起进行疏散指引，确保人员顺利完成疏散全过程。
所述的BIM为建筑信息模型。
本发明的关键步骤中步骤3，能够实时的感应灾害发生后地下洞室群内部人员分布，第一时间确定人员所处位置，并在人员盲目逃跑的过程中及时发现人员经过位置，避免出现遗漏疏散人员。现有的安全疏散引导标志多只布置在主要通道中，地下洞室群面积大，交叉通道多，照明光线差，疏散人员疏散过程中容易忽略指示标志导致盲目疏散，甚至出现绕行疏散等现象。
本发明的关键步骤中步骤4，能够结合地下洞室群信息模型生成的路径网络，并基于无线射频识别(RFID)感应系统所确定的人员实时位置，针对性的计算每个疏散人员的撤离路线，能够有效地提高疏散效率。现有的疏散方案多为静态疏散，只针对主要人群聚集地如工作场所、休息场所等方面，并不能及时的结合疏散人员的实时位置进行安排疏散方案，导致部分疏散方案不具有适用性。
依据本发明方法，设计如下演示实验。某地下地下洞室群疏散路网系统如图4所示，其中Ri表示地下洞室群中人员聚集地，由感应系统所确定的疏散人员实时位置，Ei表示地下洞室群疏散出口。
根据计算系统中Dijkstra算法计算最短路径，并为每处人员聚集地生成最优疏散方案，如表1所示。
表1路径最短为目标疏散路径集合与疏散时间
一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查的系统，它由计算系统、储存系统、指示系统、疏散网络系统、感应系统、照明指示装置、无线射频识别(RFID)位置组成，其连接关系是：储存系统分别与无线射频识别(RFID)位置、疏散网络系统相连接，疏散网络图储存在储存系统中，其中疏散网络图节点表示无线射频识别(RFID)位置；感应系统分别与储存系统和计算系统相连接，感应系统确定疏散人员所处位置，并将疏散人员实时位置更新在疏散网络节点处，综合感应系统与储存系统确定的具有人员分布的疏散网络图输入到计算系统中，由计算系统计算疏散路径；指示系统分别与计算系统和照明指示装置所连接，由计算系统输出疏散方案，照明指示系统控制照明指示装置进行引导疏散，控制疏散路线沿路灯光照明以及安全指示标志灯的开启，保障人员顺利完成疏散。计算系统与疏散路径相连，计算指示系统分别与计算系统、储存系统、照明指示装置相连，储存系统与无线射频识别位置相连，疏散网络系统分别与储存系统、感应系统中的第一无线射频识别(RFID)天线A、第二无线射频识别(RFID)天线B、第三无线射频识别(RFID)天线C相连，第四节点D分别与储存系统、疏散网络系统相连，第三无线射频识别(RFID)天线C与无线射频识别(RFID)芯片相连，由计算系统根据无线射频识别感应系统和储存系统数据计算最优疏散方案，传导给指示系统进行疏散指引。地下洞室群疏散路网分别与储存系统、无线射频识别感应系统中的无线射频识别(RFID)天线相连，其关系是地下疏散网络储存于储存系统中，并由无线射频识别感应系统实时感应疏散人员位置并标注于疏散网络中，便于计算系统计算最优方案。无线射频识别(RFID)感应系统由第一无线射频识别(RFID)天线A、第二无线射频识别(RFID)天线B、第三无线射频识别(RFID)天线C、无线射频识别(RFID)芯片组成，第二无线射频识别(RFID)天线B分别与第一无线射频识别(RFID)天线A、第三无线射频识别(RFID)天线C相连，其关系是无线射频识别(RFID)感应天线感应疏散人员安全帽中无线射频识别(RFID)芯片发射信号，并整合所有感应信号输入计算系统对于疏散人员进行定位。在第一无线射频识别(RFID)天线A、第二无线射频识别(RFID)天线B、第三无线射频识别(RFID)天线C上相对应与第一节点E、第二节点F、第三节点G相连，其关系是根据无线射频识别(RFID)天线布置位置构建疏散节点，以便于计算系统对于疏散网络进行定位。
上述技术措施中最关键的装置为无线射频识别(RFID)感应装置，能够实时感应疏散过程中人员所处位置，并将信息传输给计算系统，对于计算系统中疏散网络节点进行更新，便于计算系统实时计算最优疏散方案。现有疏散方案多为静态演练，即不考虑人员分布而主观进行疏散安排，其疏散指示标志区域多为主要通道，但是水电站地下厂房面积大，通道众多，疏散过程中疏散人员较难注意到疏散标志进而较难到达主要疏散通道，并不能得到有效地指引。故本发明能够根据人员实时分布，有效地生成针对性的疏散方案，提升疏散的效率。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1.本发明利用RFID技术，实时确定地下洞室群中工作人员实时位置，一旦灾害发生后能够第一时间确定人员位置。
2.本发明利用Dijkstra算法，计算每个疏散人员的最优疏散路径，并输出疏散方案，能够有效指导疏散过程的进行。
3.本发明采取的感应装置，是将RFID芯片置于工作人员所佩戴的安全帽中，其具有成本低、准确性高、简单易用等特点。
4.本发明能够在灾害发生后第一时间确定疏散方案，并由指引装置指导疏散人员进行疏散，提升疏散的效率，保障人员安全撤离。
附图说明
图1为一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查的系统模块连接图。
图2为一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查的系统结构示意图。
图3为一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查方法流程示意图。
图4为一种疏散网络案例图。
其中：1－计算系统(采用STC12C5A60S2单片机)、2－储存系统(采用STC12C5A60S2单片机)、3－指示系统(为疏散照明指示灯，普通)、4－疏散网络系统(包含地下洞室群疏散网络，市场上购置，任一种)、5－感应系统(为RFID感应天线和RFID芯片组成)、6－照明指示装置(一般照明灯具与安全指示灯，普通)、7－无线射频识别(RFID)位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步详细说明，但不局限与下面所述内容。
实施例1：
本发明涉及一种地下洞室群安全疏散系统，通过感应疏散过程中人员的实时分布，计算出最优疏散路径，并依据此由疏散指引装置进行疏散指引，提升疏散的效率降低疏散时间，避免出现人员伤亡等重大损失。
根据图3可知，一种基于无线射频识别(RFID)地下洞室群安全检查方法，其步骤是：
1)确定地下洞室群疏散网络A：建立地下洞室建筑信息模型(BIM)，信息模型根据地下洞室群实际三维布置由AUTODESK REVIT绘制，并根据信息模型抽象出疏散网络，主要表现在将地下洞室通道作为疏散路径，地下洞室人员聚集地以及出口处建立节点，构建地下洞室群疏散路网系统4，疏散路网案例如图4所示，并将疏散路网数据储存于储存系统2中。
2)确定疏散路径节点并布置无线射频识别感应装置B：在疏散路网节点处布置无线射频识别(RFID)感应装置，构建无线射频识别(RFID)感应系统5，感应系统可以感应到疏散人员实时位置。所述感应装置包括固定RFID无线射频天线其布置在疏散节点处，工作人员所佩戴的安全帽，安全帽中布置RFID芯片可被固定RFID无线射频天线感应，在佩戴安全帽时能实现人员的实时定位，并更新在疏散节点处。
3)步骤连接无线射频识别感应数据C、无线射频识别天线是否感应到工人安全帽无线射频识别芯片D(否不做处理，是进行下步)、记录人员到达节点E所示，根据疏散路网系统4与无线射频识别(RFID)感应系统5所确定的疏散人员实时位置，并由图4步骤运用Dijkstra算法更新计算疏散路径F、道路指示标示响应计算路径进行指示G所示，由计算系统1计算疏散人员最短疏散路径。
4)步骤道路指示标示响应计算路径进行指示G、直到地下洞室群众所有人员宠物H疏散所示，根据计算系统1计算出的疏散人员最短疏散路径输出到指示系统3中，并由指示系统3进行疏散指引，直到所有人员完成疏散。所述的指引系统：包括安全知识标志，地下洞室照明灯等系统，通过计算系统输出最优疏散路径，该疏散通道上安全疏散标志亮起进行疏散指引，确保人员顺利完成疏散全过程。
通过上述技术措施，能够实现疏散过程人员的精准定位，避免疏散过程中遗漏疏散人员。同时能够针对性的对每个疏散人员确定疏散线路，保证在水电站地下厂房大规模环境中疏散人员能够及时的发现疏散路径，并根据疏散照明指引完成疏散过程，提升疏散的效率，保障了人身的安全。
实施例2：
根据图1、图2可知，一种基于无线射频识别(RFID)地下洞室群安全检查的系统，它由计算系统1、储存系统2、指示系统3、疏散网络系统4、感应系统5、照明指示装置6、无线射频识别(RFID)位置7组成，其连接关系是：储存系统2分别与无线射频识别(RFID)位置7、疏散网络系统4相连接，疏散网络图储存在储存系统中，其中疏散网络图节点表示无线射频识别(RFID)位置7；感应系统5分别与储存系统2和计算系统1相连接，感应系统确定疏散人员所处位置，并将疏散人员实时位置更新在疏散网络节点处，综合感应系统5与储存系统2确定的具有人员分布的疏散网络图输入到计算系统1中，由计算系统1计算疏散路径；指示系统3分别与计算系统1和照明指示装置6所连接，由计算系统1输出疏散方案，照明指示系统3控制照明指示装置6进行引导疏散，控制疏散路线沿路灯光照明以及安全指示标志灯的开启，保障人员顺利完成疏散。按照图2可知，计算系统1与疏散路径相连，计算指示系统3分别与计算系统1、储存系统2、照明指示装置6相连，储存系统2与无线射频识别位置7相连，疏散网络系统4分别与储存系统2、感应系统5中的第一无线射频识别(RFID)天线A、第二无线射频识别(RFID)天线B、第三无线射频识别(RFID)天线C相连，第四节点D分别与储存系统2、疏散网络系统4相连，第三无线射频识别(RFID)天线C与无线射频识别(RFID)芯片相连，由计算系统1根据无线射频识别感应系统5和储存系统2数据计算最优疏散方案，传导给指示系统3进行疏散指引。地下洞室群疏散路网分别与储存系统2、无线射频识别感应系统5中的无线射频识别(RFID)天线相连，其关系是地下疏散网络储存于储存系统2中，并由无线射频识别感应系统5实时感应疏散人员位置并标注于疏散网络中，便于计算系统计算最优方案。无线射频识别(RFID)感应系统由第一无线射频识别(RFID)天线A、第二无线射频识别(RFID)天线B、第三无线射频识别(RFID)天线C、无线射频识别(RFID)芯片组成，第二无线射频识别(RFID)天线B分别与第一无线射频识别(RFID)天线A、第三无线射频识别(RFID)天线C相连，其关系是无线射频识别(RFID)感应天线感应疏散人员安全帽中无线射频识别(RFID)芯片发射信号，并整合所有感应信号输入计算系统对于疏散人员进行定位。在第一无线射频识别(RFID)天线A、第二无线射频识别(RFID)天线B、第三无线射频识别(RFID)天线C上相对应与第一节点E、第二节点F、第三节点G相连，其关系是根据无线射频识别(RFID)天线布置位置构建疏散节点，以便于计算系统对于疏散网络进行定位。
上述技术措施中最关键的装置为无线射频识别(RFID)感应装置，能够实时感应疏散过程中人员所处位置，并将信息传输给计算系统，对于计算系统中疏散网络节点进行更新，便于计算系统实时计算最优疏散方案。现有疏散方案多为静态演练，即不考虑人员分布而主观进行疏散安排，其疏散指示标志区域多为主要通道，但是水电站地下厂房面积大，通道众多，疏散过程中疏散人员较难注意到疏散标志进而较难到达主要疏散通道，并不能得到有效地指引。故本发明能够根据人员实时分布，有效地生成针对性的疏散方案，提升疏散的效率。
实施例3：
根据图4可知，一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查方法，依据本发明方法，设计如下演示实验。某地下地下洞室群疏散路网系统如图4所示，其中Ri表示地下洞室群中人员聚集地，由感应系统所确定的疏散人员实时位置，Ei表示地下洞室群疏散出口。根据感应系统5确定疏散人员的起始位置如图4Ri表示，根据计算系统1中Dijkstra算法计算该疏散方案最短路径，并为每处人员聚集地生成最优疏散方案，如表1所示。
表1路径最短为目标疏散路径集合与疏散时间

Claims (4)

1.一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查方法，其步骤是：
1)建立地下洞室建筑信息模型，将地下洞室通道作为疏散路径，地下洞室人员聚集地以及出口处建立节点，构建地下洞室群疏散路网系统，将疏散路网数据储存于储存系统中；
2)在疏散路网节点处布置无线射频识别感应装置，节点由疏散人员聚集地和疏散通道路口构成，构建无线射频识别感应系统，感应系统实时感应到疏散人员实时位置；
3)根据疏散路网系统与无线射频识别感应系统所确定的疏散人员实时位置，由计算系统计算疏散人员最短疏散路径；
4)根据计算系统计算出的疏散人员最短疏散路径输出到指示系统中，并由指示系统进行疏散指引，控制疏散路线照明灯与安全指示灯的开启，直到所有人员完成疏散；
所述的地下洞室群疏散指示系统：感应装置包括固定无线射频识别感应装置的安全帽，在佩戴安全帽时能实现人员的实时定位，根据计算系统所计算的疏散路径输出到指示装置进行疏散指引；
所述的储存系统：根据实际地下洞室群平面图纸确定疏散网络，通行通道为疏散路径，人员聚集场所、办公场所和出口处为疏散节点构建疏散网络，网络数据保存于储存系统中；
所述的计算系统：根据地下洞室群疏散网络，构建疏散网络矩阵，运用Dijkstra算法为每个疏散人员计算疏散路径，输出疏散方案；
所述的指示系统：包括安全知识标志，地下洞室照明灯系统，通过计算系统输出疏散路径，该疏散通道上安全疏散标志亮起进行疏散指引，确保人员顺利完成疏散全过程。
2.权利要求1所述的一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查的系统，它由计算系统(1)、储存系统(2)、指示系统(3)、疏散网络系统(4)、感应系统(5)、照明指示装置(6)、无线射频识别位置(7)组成，其特征在于：储存系统(2)分别与无线射频识别位置(7)、疏散网络系统(4)相连接，感应系统(5)分别与储存系统(2)和计算系统(1)相连接，指示系统(3)分别与计算系统(1)和照明指示装置(6)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查的系统，其特征在于：所述的计算系统(1)与疏散路径相连，指示系统3分别与计算系统(1)、储存系统(2)、照明指示装置(6)相连，储存系统(2)与无线射频识别位置(7)相连，疏散网络系统(4)分别与储存系统(2)、感应系统(5)中的第一无线射频识别天线(A)、第二无线射频识别天线(B)、第三无线射频识别天线(C)相连，第四节点(D)分别与储存系统(2)、疏散网络系统(4)相连，第三无线射频识别天线(C)与无线射频识别芯片相连，地下洞室群疏散路网分别与储存系统(2)、感应系统(5)中的无线射频识别天线相连。
4.根据权利要求2所述的一种基于无线射频识别地下洞室群安全检查的系统，其特征在于：所述的感应系统(5)由第一无线射频识别天线(A)、第二无线射频识别天线(B)、第三无线射频识别天线(C)、无线射频识别芯片组成，第二无线射频识别天线(B)分别与第一无线射频识别天线(A)、第三无线射频识别天线(C)相连，在第一无线射频识别天线(A)、第二无线射频识别天线(B)、第三无线射频识别天线(C)上相对应与第一节点(E)、第二节点(F)、第三节点(G)相连。
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