CN110047240A - 一种基于物联网的智能消防警示导引系统与方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供的提出了一种基于物联网的智能消防警示导引系统与方法，该系统部署在人居建筑物当中，从而基于物联网在火情发生后能够实时感应火情状况信息，统计追踪人员分布，监测建筑物中消防设施、安全通道的位置和工作状态，进而给予疏散人员安全性和通畅度最优化的逃生路径的导引，并对逃生过程的风险进行警示，对逃生过程中可以获取的救援或工具给予提示，并且，还可以向救援人员提示建筑物内火情、人员分布的实时状态，告知消防设施、安全通道位置和可用程度，有利于科学有效的救援策略制定和救援灭火实施。

Description

一种基于物联网的智能消防警示导引系统与方法

技术领域

本申请涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于物联网的智能消防警示导引系统与方法。

背景技术

物联网又称为“Internet of Things”,简称为“IoT”，是在任何物品与物品之间进行信息交换和通信的一种网络。目前物联网系统的架构逐步成熟，ZigBee、6LoWPAN、Lora、NB-IoT等物联网协议体系完备，集成物联网通信功能的传感器、控制器、电子标签、智能电器等前后端设备日益增多，已经开始走向大规模商业应用的阶段。其中，各类人居建筑物是物联网应用的一个重要场景，人居建筑物本身就是一个大型和复杂的系统，希望借助物联网提升建筑物的安全、节能、宜居等方面的性能和效率。

对于现代化的人居建筑物来说，不论其大小、消防安全和火情应急都是必须放在首要位置的考虑因素。尤其是城市中越来越多的大型高层建筑，一旦有火情发生，必须能够在第一时间内给予其内部的密集人员准确全面的报警信息，并引导人员的快速疏散，预防发生滞留、踩踏等次生事故；同时，对于参与消防的救援人员也要提供准确全面的火情状况信息、消防设施位置信息和人员分布信息，为灭火和人员抢救创造有利条件。

目前，绝大部分建筑物中火情报警系统柜还是采用鸣笛、闪灯等非常简易的形式，人员也只能根据记忆和逃生标识自行寻找安全路径撤离，对于火灾中的一氧化碳等有毒气体或者是爆炸风险无法有效感知和防范，火灾中常见的浓烟、断电等影响可视性的现象一旦发生人员只能摸索前行，而且一旦撤离路径被火场堵塞就极易造成逃生失败。另一方面救援人员只能从建筑物消防安全地图等参考资料获得一些极为有限的辅助信息，对火情、人员的实时变化以及消防设施的真实状况没有信息获取渠道，甚至经常连上述基本的辅助信息都无从及时获取，只能由消防员冒险深入火场实地探查。

因而，人们希望通过在建筑物中部署物联网系统，来满足火情发生后人员疏散和救援处置当中获得真实、有用信息的客观需要。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于物联网的智能消防警示导引系统与方法，该系统部署在人居建筑物当中，从而基于物联网在火情发生后能够实时感应火情状况信息，统计追踪人员分布，监测建筑物中消防设施、安全通道的位置和工作状态，进而给予疏散人员安全性和通畅度最优化的逃生路径的导引，并对逃生过程的风险进行警示，对逃生过程中可以获取的救援或工具给予提示，并且，还可以向救援人员提示建筑物内火情、人员分布的实时状态，告知消防设施、安全通道位置和可用程度，有利于科学有效的救援策略制定和救援灭火实施。

本发明提供一种基于物联网的智能消防警示导引系统，包括：火情感应子系统、视频采集子系统、设施监测子系统、导引警示子系统、智能信息分析子系统、应急电源子系统以及无线物联网；

所述火情感应子系统包括分布在建筑内的不同位点的、多种类型的火情感应探头，用于在发生火情时探测建筑内各个位点的火情状况信息；

所述视频采集子系统包括设置在建筑物内的不同拍摄位置的摄像机，所述摄像机用于可见光和红外成像的图像采集；

所述设施监测子系统用于收集建筑物内布置的消防设施的布设位置信息和工作状态；

所述导引警示子系统包括一定数量的综合导引警示装置，每个综合导引警示装置用于将自身的位置信息上传到所述智能信息分析子系统，以及从所述智能信息分析子系统实时下载根据其位置信息确定的最优化逃生路径，以及其位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息；拍摄采集途经本装置前方一定范围的人员的画面，并且通过画面分析该人员的身份属于逃生人员还是救援人员；对于逃生人员，则显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据上叠加显示所述最优化逃生路径，以及本位置周边的可用消防设施的位置、安全通道入口位置；对于救援人员，则显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据叠加当前位置周边的火情状况信息、人员分布信息、消防设施的位置信息及其工作状态、安全通道的位置信息和通行状态；

智能信息分析子系统通过所述无线物联网接收火情状况信息、拍摄图像、消防设施的实时位置和工作状态；针对所述拍摄图像从中提取人物画面，确定人员分布信息和人员通行状态；在室内地图中标注每个所述位点对应的火情状况信息、每个摄像机安装位置处的人员分布信息、每个安全通道的人员通行状态信息、每个消防设施的位置及工作状态，每个安全通道的入口位置；再根据每一个综合导引警示装置的定位位置、火情状况信息以及人员通行状态信息，确定一条最优化逃生路径；将该最优化逃生路径以及任一台综合导引警示装置位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息下发给所述综合导引警示装置；

应急电源子系统提供备用蓄电电源及对备用蓄电电源的充电管理。

优选的是，所述火情感应探头包括以下类型的探头中的至少一种：温度探头、光照度探头、烟雾和有害气体浓度探头、结构探测器。

优选的是，所述设施监测器包括室内定位器、设施状态检测器以及物联网通信模组；室内定位器用于定位和标识消防设施的实时位置；所述设施状态检测器用于自检消防设施的工作状态；所述物联网通信模组将所述消防设施的实时位置和工作状态上传至智能信息分析子系统。

优选的是，所述综合导引警示装置包括：显示装置、人员采集摄像装置、照明灯、室内定位器、存储器以及物联网通信模组；室内定位器用于定位本装置的位置信息；物联网通信模组用于通过所述无线物联网实现与智能信息分析子系统的上下行通信传输；所述存储器用于存储建筑物的室内地图数据，以及存储从所述智能信息分析子系统下载的信息；所述照明灯用于对本装置附近提供照明；人员采集摄像装置拍摄采集途经本装置前方一定范围的人员的画面，并且通过画面分析该人员的身份属于逃生人员还是救援人员；所述显示装置用于针对逃生人员，从存储器中调取和显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据上叠加显示所述最优化逃生路径，还在室内地图上显示出本位置周边的可用消防设施的位置、安全通道入口位置，以及用于针对救援人员，从所述存储器当中调取和显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据叠加当前位置周边的火情状况信息、人员分布信息、消防设施的位置信息及其工作状态、安全通道的位置信息和通行状态，并且还包含周边位置的火情危险提示。

优选的是，所述综合导引警示装置进一步包括：语音提示器，用于播放如何沿着该最优化逃生路径行进的语音导引。

优选的是，所述综合导引警示装置进一步包括：方向指示灯，具有指向前、后、左、右方向的箭头形状的LED灯，根据最优化逃生路径点亮其中一个箭头指示出逃生方向。

优选的是，所述综合导引警示装置的人员采集摄像装置具体包括：人体画面提取模块、色块排布特征提取模块、分类识别模块；所述人体画面提取模块从所拍摄的视频中提取运动区域，并且识别运动区域是否属于人体，从而从视频中提取人体画面；色块排布特征提取模块将所提取识别的人体画面分割为色块，进而通过针对每个色块进行颜色统计确定色块排布的特征向量；分类识别模块基于所述色块排布的特征向量，对SVM分类机进行训练，针对经过训练的SVM分类机，对于当前人体画面的色块排布特征向量，输入训练好的SVM分类机予以分类识别，判断当前人体画面属于消防人员还是逃生人员。

优选的是，所述智能信息分析子系统通过排列组合，规划从当前综合导引警示装置的位置出发的各种备选逃生路径，并对备选逃生路径沿线的危险度系数进行计算，选取危险度系数最低的一条逃生路径作为所述最优化逃生路径。

优选的是，所述智能信息分析子系统统计每条备选逃生路径途经的全部位点的火情状况信息，根据每个位点的火情状况信息的类型及其程度，给出相应的危险度分值；根据每条备选路径的路程长度，以及沿线的人员分布信息和安全通道的人员通行状态信息，计算该条备选路径的预计通行时间；根据所述危险度分值以及预计通行时间，计算该条备选路径的危险度系数。

优选的是，本发明提供了一种基于物联网的智能消防警示导引方法，包括：

通过分布在建筑内的不同位点的、多种类型的火情感应探头，在发生火情时探测建筑内各个位点的火情状况信息；在建筑物内的不同拍摄位置通过可见光和/或红外成像进行图像采集；收集建筑物内布置的消防设施的布设位置信息和工作状态；。

通过所述无线物联网接收火情状况信息、拍摄图像、消防设施的实时位置和工作状态；针对所述拍摄图像从中提取人物画面，确定人员分布信息和人员通行状态；在室内地图中标注每个所述位点对应的火情状况信息、每个摄像机安装位置处的人员分布信息、每个安全通道的人员通行状态信息、每个消防设施的位置及工作状态，每个安全通道的入口位置；再根据每一个综合导引警示装置的定位位置、火情状况信息以及人员通行状态信息，确定一条最优化逃生路径；将该最优化逃生路径以及任一台综合导引警示装置位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息下发给所述综合导引警示装置；

通过所述综合导引警示装置实时下载根据其位置信息确定的最优化逃生路径，以及其位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息；拍摄采集途经本装置前方一定范围的人员的画面，并且通过画面分析该人员的身份属于逃生人员还是救援人员；对于逃生人员，则显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据上叠加显示所述最优化逃生路径，以及本位置周边的可用消防设施的位置、安全通道入口位置；对于救援人员，则显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据叠加当前位置周边的火情状况信息、人员分布信息、消防设施的位置信息及其工作状态、安全通道的位置信息和通行状态。

本发明能够在物联网的基础上，在火情爆发后实时给予疏散人员安全性和通畅度最优化的逃生路径的导引，并对逃生过程的风险进行警示，对逃生过程中可以获取的救援或工具给予提示，从而提高了逃生效率和科学性，极大增强逃生成功率；并且，还可以向救援人员提示建筑物内火情、人员分布的实时状态，告知消防设施、安全通道位置和可用程度，有利于科学有效的救援策略制定和救援灭火实施。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请实施例的系统整体架构图；

图2是本申请实施例的综合导引警示装置结构示意图；

图3是人员采集摄像装置的具体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请实施例提供一种基于物联网的智能消防警示导引系统，包括：位于前端的火情感应子系统1、视频采集子系统2、设施监测子系统3、导引警示子系统4，位于后台的智能信息分析子系统5，以及提供电能的应急电源子系统6和提供通信信道的无线物联网7。其中在建筑物内部署高可靠性的无线物联网7，建立智能信息分析子系统5与前端的其它各个子系统的双向通信连接，实现与智能消防相关数据信息和工作指令的上下行传输，并且由应急电源子系统6为前端的各个子系统提供备用蓄电电源及对备用蓄电电源的充电管理。

所述火情感应子系统1包括分布在建筑内的不同位点的、多种类型的火情感应探头101，用于在发生火情时探测建筑内各个位点的火情状况信息，包括该位点的温度、能见度、烟雾和有害气体浓度值、建筑结构稳固性。例如，火情感应探头101的类型可以是温度探头，用于探测该探头所在位点是否接近明火点及明火点的火势状态，通常情况下接近明火点的位点温度明显高出正常范围，且火势越大则温度越高，火势越小则温度越低，而远离明火点的位点则该温度为正常范围。火情感应探头101的类型也可以是光照度探头，用于探测探头所在位点的能见度信息，从而可以获得火灾过程中因断电或者浓烟等因素造成能见度低于下限阈值的位点。火情感应探头101的类型可以是烟雾和有害气体浓度探头，众所周知火灾过程中对人体安全威胁最大的并不是高温灼伤而是吸入中毒造成昏迷和窒息，因此可以探测探头所在位点的一氧化碳、氯气、氨气、一氧化硫、颗粒物等烟雾和有害气体浓度信息，从而判断其是否超出安全上限值。火情感应探头101的类型可以是基于超声回波或者力学电信号传感的结构探测器，其嵌入到建筑结构的位点当中，用于探测建筑结构稳固性信息，以判断其是否低于允许下限值，如果低于允许下限值则表明该位点所在的建筑结构受到火灾影响存在坍塌风险。并且，每个所述火情感应探头101均具有物联网通信模组，可以接入无线物联网7并将自身检测的信息上传到智能信息分析子系统5；智能信息分析子系统5根据火情感应探头101提供的各类型的信息实时分析火情状况。

视频采集子系统2包括设置在建筑物内的不同拍摄位置的摄像机201，所述摄像机具有可见光和红外成像能力，从而可以适应火灾造成的不同能见度条件下的图像采集。可以在建筑物的每条安全通道内布设一定数量的所述摄像机201，并且在建筑物每一层的公共区域——例如走廊、大厅、电梯间—布设一定数量的摄像机。所述摄像机201同样具有物联网通信模组，可以接入无线物联网7并将采集的图像上传给智能信息分析子系统5；智能信息分析子系统5通过汇总和分析每台摄像机201拍摄的图像当中的人物画面，确定建筑物内的人员分布状况，以及确定每条安全通道的人员通行状态。

设施监测子系统3用于收集建筑物内布置的消防设施的布设位置信息和工作状态。建筑物内布设的消防设施包括灭火器、消防水龙头、防毒面具、应急照明灯。在所述消防设施上安装设施监测器301，该设施监测器301包括室内定位器、设施状态检测器以及物联网通信模组；室内定位器用于定位和标识消防设施的实时位置；所述设施状态检测器用于自检消防设施的工作状态，例如灭火器是否储液、消防水龙头是否供水、应急照明灯是否打开以及是否断电；所述物联网通信模组将所述消防设施的实时位置和工作状态上传至智能信息分析子系统5。

所述导引警示子系统4包括布置在建筑物的公共区域的—例如走廊、大厅、电梯间—一定数量的综合导引警示装置401，并且在每条安全通道内也布设一定数量的综合导引警示装置401，例如在安全通道与每个楼层的交界口布设该综合导引警示装置。综合导引警示装置401的结构如图2所示，具体包括：显示装置401A、人员采集摄像装置401B、照明灯401C、语音提示器401D、室内定位器401E、存储器401F、方向指示灯401G以及物联网通信模组401H。其中，室内定位器401E用于定位本装置的位置信息。物联网通信模组401H用于将室内定位器401E所定位的位置信息上传到所述智能信息分析子系统5，并且，物联网通信模组401H用于从该智能信息分析子系统5实时下载根据其位置信息确定的最优化逃生路径，以及其位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息，将所下载的这些信息存储于存储器401F。存储器401F还存储有建筑物的室内地图数据。照明灯401C可以在断电或者浓烟造成能见度低的环境下对本装置附近提供一定的照明。人员采集摄像装置401B拍摄采集途经本装置前方一定范围的人员的画面，并且通过画面分析该人员的身份属于逃生人员还是救援人员。对于逃生人员，则所述显示装置401A从存储器401F中调取和显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据上叠加显示所述最优化逃生路径；还在室内地图上显示出本位置周边的可用消防设施的位置、安全通道入口位置，以便逃生人员可以取用防毒面具等工具或进入安全通道暂避火情；其中所述最优化逃生路径上除了路径线路外还包含线路沿途的火情危险提示；而且，所述显示装置401A还利用分屏幕显示放如何沿着该最优化逃生路径行进的文字导引，例如显示“请向前15米进入左侧的安全通道入口，然后下至1层，从安全通道出口左转行进10米后有应急出口；注意向前10米处有毒气体超标，请捂住口鼻”。所述语音提示器401D用于播放如何沿着该最优化逃生路径行进的语音导引；而方向指示灯401G显示根据该最优化逃生路径下一步需要行进的方向，该方向指示灯401G具有指向前、后、左、右方向的箭头形状的LED灯，根据最优化逃生路径点亮其中一个箭头指示出逃生方向。另一方面，如果当前途经本装置的人员为救援人员，则显示装置401A从所述存储器401F当中调取和显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据叠加当前位置周边的火情状况信息、人员分布信息、消防设施的位置信息及其工作状态、安全通道的位置信息和通行状态，并且还包含周边位置的火情危险提示。当然，也可以根据救援人员的指示而切换为显示最优化逃生路径及相关信息，从而有利于救援人员及时、准确掌握周边火情态势，科学有效的救援策略制定和救援灭火实施。

其中，所述人员采集摄像装置401B根据所拍摄的人员画面分析当前人员的身份属于逃生人员还是救援人员，其分析的依据是判断人员画面区域的色块排布是否符合消防制服的色块排布。具体来说，如图3所示，所述人员采集摄像装置401B具体包括：人体画面提取模块、色块排布特征提取模块、分类识别模块。所述人体画面提取模块从所拍摄的视频中提取运动区域，并且识别运动区域是否属于人体，从而从视频中提取人体画面；人体画面提取模块采用当前帧视频相对于前一帧视频的差分计算，提取当前帧视频画面的运动区域；进而，根据运动区域与人体形状模板是否匹配，来从运动区域中识别出哪些运动区域属于人体画面，可以通过判断运动区域的宽高比、质心位置范围、面积大小是否满足人体形状模板定义的预定条件，来判定其是否属于人体画面。色块排布特征提取模块将所提取识别的人体画面分割为色块，进而通过针对每个色块进行颜色统计确定色块排布的特征向量；色块排布特征提取模块将人体画面用网格状分割线平均分割为10-20个区块；针对视频画面编码所支持的RGB颜色空间，先确定预定数量的基准颜色值，然后根据每种颜色在该RGB颜色空间中相对于基准颜色值的距离，将该颜色归属于与之距离最近的一种基准颜色值；举例来说，视频画面采用RGB颜色编码，支持(0，0，0)到(256，256，256)的RGB颜色空间，每一种颜色都可以用颜色坐标(r，g，b)来表示，确定(r1，g1，b1)为基准颜色值，那么计算颜色(r，g，b)与该基准颜色值(r1，g1，b1)在RGB颜色空间中的距离，表示为相应的，计算某种颜色与所有基准颜色值的上述距离，选取距离最近的基准颜色值，将该种颜色归属为该基准颜色值；进而，将视频画面中每个像素的颜色值转化为其所归属的基准颜色值；统计每个子区块当中各个基准颜色值上分布的像素数量直方图，对于每个区块中分布的像素数量最多的基准颜色值，其分布像素数量是否大于等于该区块全部像素数量的50％，若是，则将该基准颜色值作为该区块的代表颜色值，相反，若未大于等于50％，则将像素分布数量居于前两位的基准颜色值作为该区块的代表颜色值；这样，为每个区块确定了代表颜色值，将一个人体画面的全部区块的代表颜色值组合一个数组，作为该人体画面色块排布的特征向量。分类识别模块基于所述色块排布的特征向量，对SVM分类机进行训练；具体来说，选取含有身穿消防制服的人物的视频画面1000帧以上作为训练集，按照上述方法取得每一帧中人体画面色块排布的特征向量，将训练集的特征向量输入到SVM分类机进行训练；针对经过训练的SVM分类机，对于当前人体画面的色块排布特征向量，输入训练好的SVM分类机予以分类识别；SVM分类机输出识别结果，如果SVM分类机输出的结果为1，则表明当前人体画面身穿消防制服，进而可以认定其属于消防人员；若SVM分类机的输出结果为0，则表明当前人体画面并未身穿消防制服，则认定其属于逃生人员。

所述智能信息分析子系统5通过所述无线物联网7从前端的各个子系统接收火情状况信息、拍摄图像、消防设施的实时位置和工作状态。其中，对于视频采集子系统2的摄像机拍摄的图像，智能信息分析子系统5利用人体特征提取与辨识从中提取人物画面，从而对每个单位时间(例如每1分钟)内一台摄像机拍摄到的人物进行计数，该计数值反映了摄像机安装位置的人员分布信息，以及反映了摄像机所在的安全通道的人员通行状态。并且，所述智能信息分析子系统5也存储室内地图数据。所述智能信息分析子系统5在室内地图中标注每个所述位点对应的火情状况信息、每个摄像机安装位置处的人员分布信息、每个安全通道的人员通行状态信息、每个消防设施的位置及工作状态，每个安全通道的入口位置。所述智能信息分析子系统5进而根据每一个综合导引警示装置的定位位置、火情状况信息以及人员通行状态信息，确定一条最优化逃生路径；该逃生路径是从该台综合导引警示装置的当前位置出发直至到达建筑物外部的逃生路径，并且还包括逃生路径线路沿途的火情危险提示。所述智能信息分析子系统通过物联网将该最优化逃生路径以及任一台综合导引警示装置位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息下发给所述综合导引警示装置。

其中，智能信息分析子系统按照如下方式确定该最优化逃生路径：如前文所述，智能信息分析子系统在其存储的室内地图中标注了每个所述位点对应的火情状况信息、每个摄像机安装位置处的人员分布信息、每个安全通道的人员通行状态信息、每个消防设施的位置及工作状态，每个安全通道的入口位置。然后，智能信息分析子系统根据当前的综合导引警示装置的定位位置，以及根据室内地图中记录的各个安全通道入口、安全通道出口、建筑物正常出入门和应急出入门、走廊、大厅、电梯间等可通行区域的位置，通过排列组合，规划从当前综合导引警示装置的位置出发的各种备选逃生路径，并对备选逃生路径沿线的危险度系数进行计算，选取危险度系数最低的一条逃生路径作为所述最优化逃生路径。在所述危险度系数计算的过程中，针对每条备选逃生路径，智能信息分析子系统统计该条路径途经的全部位点的火情状况信息，包括该路径途经的明火点数量及每个明火点的火势、该路径途经的各个位点的能见度、该路径途经的各个位点的烟雾和有害气体浓度、该路径途经的各个位点的建筑结构坍塌风险；根据每个位点的火情状况信息的类型及其程度，给出相应的危险度分值，例如对于路径沿线每个烟雾和有害气体浓度超过阈值的位点，视其浓度给予8-10分的危险度分值，对于路径沿线的每个具有明火点的位点，视其火势给予7-9分的危险度分值，对于路径沿线的每个能见度不足的位点，给予5-6分的危险度分值，对于由坍塌风险的位点，根据其稳固性程度给予3-9分的危险度分值。同时，智能信息分析子系统根据每条备选路径的路程长度，以及沿线的人员分布信息和安全通道的人员通行状态信息，计算该条备选路径的预计通行时间。进而，最终针对该条备选路径的危险度系数为：

D_i＝α·(F₁+F₂+…F_n)

其中D_i表示第i条备选路径的危险度系数，α表示与第i条备选路径的预计通行时间呈反比的调节系数，F₁至F_n表示第i条备选路径沿线的位点的危险度分值。对全部的备选逃生路径按照其危险度系数进行排序，选取危险度系数最低的一条逃生路径作为所述最优化逃生路径，并且根据该路径沿线超出正常范围的位点的火情状况信息，生成逃生路径线路沿途的火情危险提示。

在对每条备选逃生路径的危险度系数的计算当中，计算方式也可采取：

D_i＝α·(β₁·F₁+β₂·F₂+…β_n·F_n)

其中D_i表示第i条备选逃生路径的危险度系数，α表示与第i条备选逃生路径的预计通行时间呈反比的调节系数，F₁至F_n表示第i条备选路径沿线的位点的危险度分值；β₁至β_n表示第i条备选路径沿线的位点的演变系数；每个演变系数的取值均大于等于1，且其取值与每个位点的火情状况信息从上一次采集到本次采集的时间段内的增长率呈正比，从而，使得对危险度系数的估算考虑了用户实际沿着该路径逃生期间火情变化的影响。

如前文所述，应急电源子系统6为前端的各个子系统提供备用蓄电电源及对备用蓄电电源的充电管理。具体来说，火情感应子系统1的每个位点的火情感应探头101、视频采集子系统2的每个摄像机201、设施监测子系统3的每个设施监测器、以及导引警示子系统4的每个综合导引警示装置都加装有所述备用蓄电电源，如果因火灾或者其它原因造成市电断电则启动备用蓄电电源，维持这些设备的正常功能；其中，应急电源子系统6还包括蓄电电源的电量监测功能，根据监测情况控制对其充电和放电，从而保证每个备用蓄电电源处于适当的电量以随时待用，防止过充电和过放电影响寿命。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种基于物联网的智能消防警示导引系统，其特征在于，包括：火情感应子系统、视频采集子系统、设施监测子系统、导引警示子系统、智能信息分析子系统、应急电源子系统以及无线物联网；

所述火情感应子系统包括分布在建筑内的不同位点的、多种类型的火情感应探头，用于在发生火情时探测建筑内各个位点的火情状况信息；

所述视频采集子系统包括设置在建筑物内的不同拍摄位置的摄像机，所述摄像机用于可见光和红外成像的图像采集；

所述设施监测子系统用于收集建筑物内布置的消防设施的布设位置信息和工作状态；

所述导引警示子系统包括一定数量的综合导引警示装置，每个综合导引警示装置用于将自身的位置信息上传到所述智能信息分析子系统，以及从所述智能信息分析子系统实时下载根据其位置信息确定的最优化逃生路径，以及其位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息；拍摄采集途经本装置前方一定范围的人员的画面，并且通过画面分析该人员的身份属于逃生人员还是救援人员；对于逃生人员，则显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据上叠加显示所述最优化逃生路径，以及本位置周边的可用消防设施的位置、安全通道入口位置；对于救援人员，则显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据叠加当前位置周边的火情状况信息、人员分布信息、消防设施的位置信息及其工作状态、安全通道的位置信息和通行状态；

智能信息分析子系统通过所述无线物联网接收火情状况信息、拍摄图像、消防设施的实时位置和工作状态；针对所述拍摄图像从中提取人物画面，确定人员分布信息和人员通行状态；在室内地图中标注每个所述位点对应的火情状况信息、每个摄像机安装位置处的人员分布信息、每个安全通道的人员通行状态信息、每个消防设施的位置及工作状态，每个安全通道的入口位置；再根据每一个综合导引警示装置的定位位置、火情状况信息以及人员通行状态信息，确定一条最优化逃生路径；将该最优化逃生路径以及任一台综合导引警示装置位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息下发给所述综合导引警示装置；

应急电源子系统提供备用蓄电电源及对备用蓄电电源的充电管理。

2.根据权利要求1所述的智能消防警示导引系统，其特征在于，所述火情感应探头包括以下类型的探头中的至少一种：温度探头、光照度探头、烟雾和有害气体浓度探头、结构探测器。

3.根据权利要求1所述的智能消防警示导引系统，其特征在于，所述设施监测器包括室内定位器、设施状态检测器以及物联网通信模组；室内定位器用于定位和标识消防设施的实时位置；所述设施状态检测器用于自检消防设施的工作状态；所述物联网通信模组将所述消防设施的实时位置和工作状态上传至智能信息分析子系统。

4.根据权利要求1所述的智能消防警示导引系统，其特征在于，所述综合导引警示装置包括：显示装置、人员采集摄像装置、照明灯、室内定位器、存储器以及物联网通信模组；室内定位器用于定位本装置的位置信息；物联网通信模组用于通过所述无线物联网实现与智能信息分析子系统的上下行通信传输；所述存储器用于存储建筑物的室内地图数据，以及存储从所述智能信息分析子系统下载的信息；所述照明灯用于对本装置附近提供照明；人员采集摄像装置拍摄采集途经本装置前方一定范围的人员的画面，并且通过画面分析该人员的身份属于逃生人员还是救援人员；所述显示装置用于针对逃生人员，从存储器中调取和显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据上叠加显示所述最优化逃生路径，还在室内地图上显示出本位置周边的可用消防设施的位置、安全通道入口位置，以及用于针对救援人员，从所述存储器当中调取和显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据叠加当前位置周边的火情状况信息、人员分布信息、消防设施的位置信息及其工作状态、安全通道的位置信息和通行状态，并且还包含周边位置的火情危险提示。

5.根据权利要求4所述的智能消防警示导引系统，其特征在于，所述综合导引警示装置进一步包括：语音提示器，用于播放如何沿着该最优化逃生路径行进的语音导引。

6.根据权利要求5所述的智能消防警示导引系统，其特征在于，所述综合导引警示装置进一步包括：方向指示灯，具有指向前、后、左、右方向的箭头形状的LED灯，根据最优化逃生路径点亮其中一个箭头指示出逃生方向。

7.根据权利要求6所述的智能消防警示导引系统，其特征在于，所述综合导引警示装置的人员采集摄像装置具体包括：人体画面提取模块、色块排布特征提取模块、分类识别模块；所述人体画面提取模块从所拍摄的视频中提取运动区域，并且识别运动区域是否属于人体，从而从视频中提取人体画面；色块排布特征提取模块将所提取识别的人体画面分割为色块，进而通过针对每个色块进行颜色统计确定色块排布的特征向量；分类识别模块基于所述色块排布的特征向量，对SVM分类机进行训练，针对经过训练的SVM分类机，对于当前人体画面的色块排布特征向量，输入训练好的SVM分类机予以分类识别，判断当前人体画面属于消防人员还是逃生人员。

8.根据权利要求1所述的智能消防警示导引系统，其特征在于，所述智能信息分析子系统通过排列组合，规划从当前综合导引警示装置的位置出发的各种备选逃生路径，并对备选逃生路径沿线的危险度系数进行计算，选取危险度系数最低的一条逃生路径作为所述最优化逃生路径。

9.根据权利要求8所述的智能消防警示导引系统，其特征在于，所述智能信息分析子系统统计每条备选逃生路径途经的全部位点的火情状况信息，根据每个位点的火情状况信息的类型及其程度，给出相应的危险度分值；根据每条备选路径的路程长度，以及沿线的人员分布信息和安全通道的人员通行状态信息，计算该条备选路径的预计通行时间；根据所述危险度分值以及预计通行时间，计算该条备选路径的危险度系数。

10.一种基于物联网的智能消防警示导引方法，其特征在于，包括：

通过分布在建筑内的不同位点的、多种类型的火情感应探头，在发生火情时探测建筑内各个位点的火情状况信息；在建筑物内的不同拍摄位置通过可见光和/或红外成像进行图像采集；收集建筑物内布置的消防设施的布设位置信息和工作状态；。

通过所述无线物联网接收火情状况信息、拍摄图像、消防设施的实时位置和工作状态；针对所述拍摄图像从中提取人物画面，确定人员分布信息和人员通行状态；在室内地图中标注每个所述位点对应的火情状况信息、每个摄像机安装位置处的人员分布信息、每个安全通道的人员通行状态信息、每个消防设施的位置及工作状态，每个安全通道的入口位置；再根据每一个综合导引警示装置的定位位置、火情状况信息以及人员通行状态信息，确定一条最优化逃生路径；将该最优化逃生路径以及任一台综合导引警示装置位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息下发给所述综合导引警示装置；

通过所述综合导引警示装置实时下载根据其位置信息确定的最优化逃生路径，以及其位置周边范围的火情状况信息、人员分布信息、消防设施位置和工作状态信息、安全通道入口位置及通行状态信息；拍摄采集途经本装置前方一定范围的人员的画面，并且通过画面分析该人员的身份属于逃生人员还是救援人员；对于逃生人员，则显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据上叠加显示所述最优化逃生路径，以及本位置周边的可用消防设施的位置、安全通道入口位置；对于救援人员，则显示所述室内地图数据，并且在室内地图数据叠加当前位置周边的火情状况信息、人员分布信息、消防设施的位置信息及其工作状态、安全通道的位置信息和通行状态。