CN110555961A - 一种基于lora的商业综合体智能疏散方法 - Google Patents

一种基于lora的商业综合体智能疏散方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于LORA的商业综合体智能疏散方法，包括步骤：一、布置商业综合体智能疏散系统；二、采集火灾信息；三、判断商业综合体内是否发生火灾；四、生成路网；五、确定最优疏散路径；六、商业综合体智能疏散系统辅助人员疏散；七、更新路网，直至所有人员安全撤离。本发明利用LORA技术具有传输距离远、组网简单、价格便宜的优势，构建商业综合体智能疏散系统，疏散路径规划时结合负载平衡原则，以存在人员的区域为目标群体，根据火场信息生成最快安全疏散路径，同时利用火灾信息监测模块准确获取火场内部信息，优化更新路网以及最优疏散路径，实现各安全出口人员数量均匀分布，提高各安全出口利用率，从人员分流上加快人员疏散速度。

Description

一种基于LORA的商业综合体智能疏散方法
技术领域
本发明属于商业综合体智能疏散技术领域，具体涉及一种基于LORA的商业综合体智能疏散方法。
背景技术
随着城市化的发展，大型商业综合体逐渐发展，内部布局复杂，火灾荷载多，人员密度高，一旦发生火灾，火烟蔓延迅速，人员疏散混乱，火灾扑救困难，因此在火灾环境下的疏散指示系统变得至关重要。现有的智能疏散系统，需录入所有与之相连接的设施的位置编码，大量的工作前提下，难免会出现错误；对于火场实时信息的变换不能及时获取以及做出反应；以单个人员为疏散目标，规划疏散路径，目标群体过多，导致路径规划缓慢、混乱等问题；片面的追求最快疏散路径，导致各安全出口利用率低，人员在部分安全出口处拥挤，人员疏散速度缓慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于LORA的商业综合体智能疏散方法，利用LORA技术具有传输距离远、组网简单、价格便宜的优势，构建商业综合体智能疏散系统，疏散路径规划时结合负载平衡原则，以存在人员的区域为目标群体，在火灾发生的第一时间，根据着火点和火场信息生成最快安全疏散路径，同时利用火灾信息监测模块准确获取火场内部信息，优化更新路网，进而更新最优疏散路径，在疏散路径规划上就进行分流，实现各安全出口人员数量均匀分布，提高各安全出口利用率，从人员分流上加快人员疏散速度，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、布置商业综合体智能疏散系统：在每条商业综合体通道上且延其长度方向安装多个用于采集火灾发生信息的火灾信息监测模块和多个用于火灾发生时提示人员撤离的地面双向疏散指示灯模块，在商业综合体通道两侧墙面内安装多个用于火灾发生时提示人员撤离的墙面双向疏散指示灯模块和多个用于火灾发生时指导人员撤离的语音提示模块，火灾信息监测模块通过LORA无线网关向疏散控制主机数据传输，疏散控制主机通过 LORA无线网关控制地面双向疏散指示灯模块、墙面双向疏散指示灯模块和所述语音提示模块工作；
火灾信息监测模块、地面双向疏散指示灯模块、墙面双向疏散指示灯模块、所述语音提示模块和疏散控制主机构成商业综合体智能疏散系统；
步骤二、采集火灾信息：利用火灾信息监测模块实时感应采集商业综合体内火灾发生信息，火灾信息监测模块通过LORA无线网关将采集的数据传输至疏散控制主机；
步骤三、判断商业综合体内是否发生火灾：在疏散控制主机内预设数据参考阈值，当火灾信息监测模块实时感应采集的数据未超过数据参考阈值时，则商业综合体内未发生火灾，循环步骤二；当火灾信息监测模块实时感应采集的数据超过数据参考阈值时，则商业综合体内发生火灾，执行步骤四；
步骤四、生成路网：将商业综合体出入口和至少两条商业综合体通道相交的位置处视为安全区域，将相通的两个安全区域用通行线连接，将火灾信息监测模块感应采集到火灾发生信息位置视为火灾事故点，火灾事故点所在的通行线或与火灾事故点连接的通行线均更新为禁行线，生成路网；
步骤五、确定最优疏散路径：以逃生人员所在位置为起点，各商业综合体出入口对应的安全区域为终点，进行疏散路径规划，并确定该位置的最优疏散路径，商业综合体内各个位置的最优疏散路径规划方式均相同；
商业综合体内任一位置的最优疏散路径规划过程：
步骤501、分别以该位置为起点，经不重复的通行线，移动至各商业综合体出入口对应的安全区域，形成多条疏散路径，调用疏散路径疏散时间计算模块分别记录该位置经通行线移动至各商业综合体出入口对应的安全区域所形成的多条疏散路径所用时间，再调用逃生路径时间对比模块，对比该多条疏散路径所用时间，选择时间最短的两条疏散路径作为最优双疏散路径；
步骤502、根据公式计算有效商业综合体出入口的平均安全区域数量S，其中，L为路网中安全区域的总数，n为有效商业综合体出入口的数量，有效商业综合体出入口为未发生火灾且可出入的商业综合体出入口；
步骤503、统计最优双疏散路径经过的安全区域数量；
步骤504、根据公式计算第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2，其中，S1为最优双疏散路径中所用时间最短的路径经过的安全区域数量，S2为最优双疏散路径中所用时间非最短的路径经过的安全区域数量；
步骤505、当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2相等时，最优双疏散路径中所用时间最短的路径为最优疏散路径；
当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2不相等且Δ1<Δ2时，最优双疏散路径中所用时间最短的路径为最优疏散路径；
当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2不相等且Δ2<Δ1时，最优双疏散路径中所用时间非最短的路径为最优疏散路径；
步骤六、商业综合体智能疏散系统辅助人员疏散：疏散控制主机根据各个位置的最优疏散路径控制地面双向疏散指示灯模块和墙面双向疏散指示灯模块的指向，引导商业综合体内人员疏散，同时利用语音提示模块辅助商业综合体内人员疏散；
步骤七、更新路网：持续利用火灾信息监测模块感应采集商业综合体内火灾发生信息，火灾信息监测模块通过LORA无线网关将采集的数据传输至疏散控制主机，将火灾信息监测模块实时感应采集到火灾发生信息位置视为火灾事故点，火灾事故点所在的通行线或与火灾事故点连接的通行线均更新为禁行线，更新路网，循环步骤五，直至所有人员安全撤离。
上述的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于：所述火灾信息监测模块包括第一微控制器以及均与所述第一微控制器连接的烟雾传感器和温度传感器，所述第一微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第一LORA无线传输终端。
上述的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于：所述地面双向疏散指示灯模块包括第二微控制器和与所述第二微控制器连接的地面双向疏散指示灯，所述第二微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第二LORA无线传输终端。
上述的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于：所述墙面双向疏散指示灯模块包括第三微控制器和与所述第三微控制器连接的墙面双向疏散指示灯，所述第三微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第三LORA无线传输终端；所述语音提示模块上集成有与所述LORA无线网关通信的第四LORA无线传输终端。
上述的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于：所述第一LORA无线传输终端、第二LORA无线传输终端和第三LORA无线传输终端均具有独立的位置编码，且各独立的位置编码存储在疏散控制主机中。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明利用LORA技术具有传输距离远、组网简单、价格便宜的优势，构建商业综合体智能疏散系统，实时控制各双向疏散指示灯的工作状态，指示正确的疏散方向，同时利用声光、语音提示手段确保人员准确快速获取疏散路径信息，引导人员撤离，便于推广使用。
2、本发明在疏散控制主机内预设数据参考阈值，火场温度超过60℃或能见度低于10m时判定该区域无法通行，将该区域划分为火灾核心区域，即为火灾事故点，当火灾信息监测模块实时感应采集的数据未超过数据参考阈值时，则商业综合体内未发生火灾，则利用火灾信息监测模块实时感应采集商业综合体内火灾发生信息；当火灾信息监测模块实时感应采集的数据超过数据参考阈值时，则商业综合体内发生火灾，使用效果好。
3、本发明方法步骤简单，以逃生人员所在位置为起点，各商业综合体出入口对应的安全区域为终点，生成路网，针对路网进行疏散路径规划，疏散路径规划时结合负载平衡原则，以存在人员的区域为目标群体，在火灾发生的第一时间，根据着火点和火场信息生成最快安全疏散路径，同时利用火灾信息监测模块准确获取火场内部信息，优化更新路网，进而更新最优疏散路径，在疏散路径规划上就进行分流，实现各安全出口人员数量均匀分布，提高各安全出口利用率，从人员分流上加快人员疏散速度，便于推广使用。
综上所述，本发明利用LORA技术具有传输距离远、组网简单、价格便宜的优势，构建商业综合体智能疏散系统，疏散路径规划时结合负载平衡原则，以存在人员的区域为目标群体，在火灾发生的第一时间，根据着火点和火场信息生成最快安全疏散路径，同时利用火灾信息监测模块准确获取火场内部信息，优化更新路网，进而更新最优疏散路径，在疏散路径规划上就进行分流，实现各安全出口人员数量均匀分布，提高各安全出口利用率，从人员分流上加快人员疏散速度，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为实施例中商业综合体平面布局示意图。
图2为实施例中发生火灾事故的路网拓扑图。
图3为本发明商业综合体智能疏散系统的电路原理框图。
图4为本发明方法的方法流程框图。
附图标记说明:
1—商业综合体出入口； 2—商业综合体通道；
3—地面双向疏散指示灯模块； 4—墙面双向疏散指示灯模块；
5—火灾信息监测模块； 6—疏散控制主机。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，包括以下步骤：
步骤一、布置商业综合体智能疏散系统：在每条商业综合体通道2上且延其长度方向安装多个用于采集火灾发生信息的火灾信息监测模块5和多个用于火灾发生时提示人员撤离的地面双向疏散指示灯模块3，在商业综合体通道2两侧墙面内安装多个用于火灾发生时提示人员撤离的墙面双向疏散指示灯模块4和多个用于火灾发生时指导人员撤离的语音提示模块，火灾信息监测模块5通过LORA无线网关向疏散控制主机6数据传输，疏散控制主机6通过LORA无线网关控制地面双向疏散指示灯模块3、墙面双向疏散指示灯模块4和所述语音提示模块工作；
火灾信息监测模块5、地面双向疏散指示灯模块3、墙面双向疏散指示灯模块4、所述语音提示模块和疏散控制主机6构成商业综合体智能疏散系统；
本实施例中，所述火灾信息监测模块5包括第一微控制器以及均与所述第一微控制器连接的烟雾传感器和温度传感器，所述第一微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第一LORA无线传输终端。
本实施例中，所述地面双向疏散指示灯模块3包括第二微控制器和与所述第二微控制器连接的地面双向疏散指示灯，所述第二微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第二LORA无线传输终端。
本实施例中，所述墙面双向疏散指示灯模块4包括第三微控制器和与所述第三微控制器连接的墙面双向疏散指示灯，所述第三微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第三LORA无线传输终端；所述语音提示模块上集成有与所述LORA无线网关通信的第四LORA无线传输终端。
本实施例中，所述第一LORA无线传输终端、第二LORA无线传输终端和第三LORA无线传输终端均具有独立的位置编码，且各独立的位置编码存储在疏散控制主机6中。
需要说明的是，利用LORA技术具有传输距离远、组网简单、价格便宜的优势，构建商业综合体智能疏散系统，实时控制各双向疏散指示灯的工作状态，指示正确的疏散方向，同时利用声光、语音提示手段确保人员准确快速获取疏散路径信息，引导人员撤离。
实际使用中，地面双向疏散指示灯选用直径220mm～280mm的灯具，布置间距为5m，墙面双向疏散指示灯选用360*145*25mm的疏散指示灯，布置间隔为15m。
步骤二、采集火灾信息：利用火灾信息监测模块5实时感应采集商业综合体内火灾发生信息，火灾信息监测模块5通过LORA无线网关将采集的数据传输至疏散控制主机6；
步骤三、判断商业综合体内是否发生火灾：在疏散控制主机6内预设数据参考阈值，当火灾信息监测模块5实时感应采集的数据未超过数据参考阈值时，则商业综合体内未发生火灾，循环步骤二；当火灾信息监测模块5 实时感应采集的数据超过数据参考阈值时，则商业综合体内发生火灾，执行步骤四；
需要说明的是，火场温度超过60℃或能见度低于10m时判定该区域无法通行，将该区域划分为火灾核心区域，即为火灾事故点，当火灾信息监测模块实时感应采集的数据未超过数据参考阈值时，则商业综合体内未发生火灾，则利用火灾信息监测模块实时感应采集商业综合体内火灾发生信息；当火灾信息监测模块实时感应采集的数据超过数据参考阈值时，则商业综合体内发生火灾。
步骤四、生成路网：将商业综合体出入口1和至少两条商业综合体通道2相交的位置处视为安全区域，将相通的两个安全区域用通行线连接，将火灾信息监测模块5感应采集到火灾发生信息位置视为火灾事故点，火灾事故点所在的通行线或与火灾事故点连接的通行线均更新为禁行线，生成路网；
步骤五、确定最优疏散路径：以逃生人员所在位置为起点，各商业综合体出入口1对应的安全区域为终点，进行疏散路径规划，并确定该位置的最优疏散路径，商业综合体内各个位置的最优疏散路径规划方式均相同；
商业综合体内任一位置的最优疏散路径规划过程：
步骤501、分别以该位置为起点，经不重复的通行线，移动至各商业综合体出入口1对应的安全区域，形成多条疏散路径，调用疏散路径疏散时间计算模块分别记录该位置经通行线移动至各商业综合体出入口1对应的安全区域所形成的多条疏散路径所用时间，再调用逃生路径时间对比模块，对比该多条疏散路径所用时间，选择时间最短的两条疏散路径作为最优双疏散路径；
步骤502、根据公式计算有效商业综合体出入口的平均安全区域数量S，其中，L为路网中安全区域的总数，n为有效商业综合体出入口的数量，有效商业综合体出入口为未发生火灾且可出入的商业综合体出入口1；
步骤503、统计最优双疏散路径经过的安全区域数量；
步骤504、根据公式计算第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2，其中，S1为最优双疏散路径中所用时间最短的路径经过的安全区域数量，S2为最优双疏散路径中所用时间非最短的路径经过的安全区域数量；
步骤505、当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2相等时，最优双疏散路径中所用时间最短的路径为最优疏散路径；
当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2不相等且Δ1<Δ2时，最优双疏散路径中所用时间最短的路径为最优疏散路径；
当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2不相等且Δ2<Δ1时，最优双疏散路径中所用时间非最短的路径为最优疏散路径；
步骤六、商业综合体智能疏散系统辅助人员疏散：疏散控制主机6根据各个位置的最优疏散路径控制地面双向疏散指示灯模块3和墙面双向疏散指示灯模块4的指向，引导商业综合体内人员疏散，同时利用语音提示模块辅助商业综合体内人员疏散；
需要说明的是，以位置为起点进行疏散路径的规划与控制，极大的减少智能疏散控制主机6的工作量，加快商业综合体智能疏散系统工作效率，快速生成最优疏散路径，同时实时监测商业综合体内部环境变化进行调整，极大的保证人员疏散安全；同时运用负载平衡法更新疏散路径，从路径规划上实现分流，提高安全出口利用率，减少人员疏散时间。
步骤七、更新路网：持续利用火灾信息监测模块5感应采集商业综合体内火灾发生信息，火灾信息监测模块5通过LORA无线网关将采集的数据传输至疏散控制主机6，将火灾信息监测模块5实时感应采集到火灾发生信息位置视为火灾事故点，火灾事故点所在的通行线或与火灾事故点连接的通行线均更新为禁行线，更新路网，循环步骤五，直至所有人员安全撤离。
本发明使用时，以逃生人员所在位置为起点，各商业综合体出入口对应的安全区域为终点，生成路网，针对路网进行疏散路径规划，疏散路径规划时结合负载平衡原则，以存在人员的区域为目标群体，在火灾发生的第一时间，根据着火点和火场信息生成最快安全疏散路径，同时利用火灾信息监测模块准确获取火场内部信息，优化更新路网，进而更新最优疏散路径，在疏散路径规划上就进行分流，实现各安全出口人员数量均匀分布，提高各安全出口利用率，从人员分流上加快人员疏散速度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、布置商业综合体智能疏散系统：在每条商业综合体通道(2)上且延其长度方向安装多个用于采集火灾发生信息的火灾信息监测模块(5)和多个用于火灾发生时提示人员撤离的地面双向疏散指示灯模块(3)，在商业综合体通道(2)两侧墙面内安装多个用于火灾发生时提示人员撤离的墙面双向疏散指示灯模块(4)和多个用于火灾发生时指导人员撤离的语音提示模块，火灾信息监测模块(5)通过LORA无线网关向疏散控制主机(6)数据传输，疏散控制主机(6)通过LORA无线网关控制地面双向疏散指示灯模块(3)、墙面双向疏散指示灯模块(4)和所述语音提示模块工作；
火灾信息监测模块(5)、地面双向疏散指示灯模块(3)、墙面双向疏散指示灯模块(4)、所述语音提示模块和疏散控制主机(6)构成商业综合体智能疏散系统；
步骤二、采集火灾信息：利用火灾信息监测模块(5)实时感应采集商业综合体内火灾发生信息，火灾信息监测模块(5)通过LORA无线网关将采集的数据传输至疏散控制主机(6)；
步骤三、判断商业综合体内是否发生火灾：在疏散控制主机(6)内预设数据参考阈值，当火灾信息监测模块(5)实时感应采集的数据未超过数据参考阈值时，则商业综合体内未发生火灾，循环步骤二；当火灾信息监测模块(5)实时感应采集的数据超过数据参考阈值时，则商业综合体内发生火灾，执行步骤四；
步骤四、生成路网：将商业综合体出入口(1)和至少两条商业综合体通道(2)相交的位置处视为安全区域，将相通的两个安全区域用通行线连接，将火灾信息监测模块(5)感应采集到火灾发生信息位置视为火灾事故点，火灾事故点所在的通行线或与火灾事故点连接的通行线均更新为禁行线，生成路网；
步骤五、确定最优疏散路径：以逃生人员所在位置为起点，各商业综合体出入口(1)对应的安全区域为终点，进行疏散路径规划，并确定该位置的最优疏散路径，商业综合体内各个位置的最优疏散路径规划方式均相同；
商业综合体内任一位置的最优疏散路径规划过程：
步骤501、分别以该位置为起点，经不重复的通行线，移动至各商业综合体出入口(1)对应的安全区域，形成多条疏散路径，调用疏散路径疏散时间计算模块分别记录该位置经通行线移动至各商业综合体出入口(1)对应的安全区域所形成的多条疏散路径所用时间，再调用逃生路径时间对比模块，对比该多条疏散路径所用时间，选择时间最短的两条疏散路径作为最优双疏散路径；
步骤502、根据公式计算有效商业综合体出入口的平均安全区域数量S，其中，L为路网中安全区域的总数，n为有效商业综合体出入口的数量，有效商业综合体出入口为未发生火灾且可出入的商业综合体出入口(1)；
步骤503、统计最优双疏散路径经过的安全区域数量；
步骤504、根据公式计算第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2，其中，S1为最优双疏散路径中所用时间最短的路径经过的安全区域数量，S2为最优双疏散路径中所用时间非最短的路径经过的安全区域数量；
步骤505、当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2相等时，最优双疏散路径中所用时间最短的路径为最优疏散路径；
当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2不相等且Δ1<Δ2时，最优双疏散路径中所用时间最短的路径为最优疏散路径；
当第一安全区域偏差Δ1和第二安全区域偏差Δ2不相等且Δ2<Δ1时，最优双疏散路径中所用时间非最短的路径为最优疏散路径；
步骤六、商业综合体智能疏散系统辅助人员疏散：疏散控制主机(6)根据各个位置的最优疏散路径控制地面双向疏散指示灯模块(3)和墙面双向疏散指示灯模块(4)的指向，引导商业综合体内人员疏散，同时利用语音提示模块辅助商业综合体内人员疏散；
步骤七、更新路网：持续利用火灾信息监测模块(5)感应采集商业综合体内火灾发生信息，火灾信息监测模块(5)通过LORA无线网关将采集的数据传输至疏散控制主机(6)，将火灾信息监测模块(5)实时感应采集到火灾发生信息位置视为火灾事故点，火灾事故点所在的通行线或与火灾事故点连接的通行线均更新为禁行线，更新路网，循环步骤五，直至所有人员安全撤离。
2.按照权利要求1所述的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于：所述火灾信息监测模块(5)包括第一微控制器以及均与所述第一微控制器连接的烟雾传感器和温度传感器，所述第一微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第一LORA无线传输终端。
3.按照权利要求2所述的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于：所述地面双向疏散指示灯模块(3)包括第二微控制器和与所述第二微控制器连接的地面双向疏散指示灯，所述第二微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第二LORA无线传输终端。
4.按照权利要求3所述的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于：所述墙面双向疏散指示灯模块(4)包括第三微控制器和与所述第三微控制器连接的墙面双向疏散指示灯，所述第三微控制器上还连接有与所述LORA无线网关通信的第三LORA无线传输终端；所述语音提示模块上集成有与所述LORA无线网关通信的第四LORA无线传输终端。
5.按照权利要求4所述的基于LORA的商业综合体智能疏散方法，其特征在于：所述第一LORA无线传输终端、第二LORA无线传输终端和第三LORA无线传输终端均具有独立的位置编码，且各独立的位置编码存储在疏散控制主机(6)中。
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