CN110807345A - 建筑物疏散方法和建筑物疏散系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种建筑物疏散系统和疏散方法。所述疏散方法包括通过传感器捕获至少一个区域中的图数据以追踪所述区域中的人员的运动状态；在所追踪的所述人员的运动状态中检测经设置的至少一个异常模式指定的对象，并将所述对象与所述异常模式匹配；以及基于经匹配的所述异常模式产生表示疏散行为异常的指示。本申请能提供高效疏散。

Description

建筑物疏散方法和建筑物疏散系统

技术领域

本申请涉及紧急事件期间的建筑物疏散。具体说，本申请涉及一种建筑物疏散系统和疏散方法。

背景技术

在发生紧急事件时，如何将建筑物内尤其是高层或超高层建筑物内的人员行之有效地疏散和撤离是当前社会安全工作的重大课题。在疏散过程中，重要的是能够准确和实时地掌握人员的位置，追踪人员和获知人流去向。一旦发现被追踪的人流有异常行为，能基于所了解的信息，及时采取合理的措施以加快撤离进程。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供了一种能够检测到建筑物内疏散过程中异常情况的疏散方法，所述方法包括

1）通过传感器捕获至少一个区域中的图数据以追踪所述区域中的人员的运动状态；

2）在所追踪的所述人员的运动状态中检测经设置的至少一个异常模式指定的对象，并将所述对象与所述异常模式匹配；

3）基于经匹配的所述异常模式产生表示疏散行为异常的指示。

在上述疏散方法中，所述传感器包括2D或3D的成像传感器或深度传感器。

在上述疏散方法中，在所述区域中将多个所述传感器布置在不同视角的位置上，使得多个所述传感器之间具有相邻的或部分重叠的连续视域。

在上述疏散方法中，所述对象包括至少一种以下参数：人流移动速度、人流移动加速度、人流移动方向、人流密度、人流宽度、人流高度、人流面积、人流体积、人员数量、个体移动速度、个体移动加速度、个体移动方向、个体高度、个体体积、个体位置。

在上述疏散方法中，所述异常模式包括以下任意一种情况或它们的结合：

1）人流拥挤；

2）移动方向错误；

3）移动速度过快、过慢或移动停止。

在上述疏散方法中，所述异常模式是预定义的或根据所述建筑物的实时情况定义。

在上述疏散方法中，所述异常模式指定的对象在全局坐标系统中被检测，其中所述图数据通过传感器校准从传感器坐标系统转换到全局坐标系统。

本申请涉及的另一个方面是涉及一种建筑物疏散系统，其包括：

处理单元，所述处理单元构造成处理通过传感器捕获一个区域中的图数据以追踪所述区域中的人员的运动状态；

匹配单元，所述匹配单元构造成将所述人员的运动状态中检测到的由至少一个异常模式指定的对象与所述异常模式匹配；

响应单元，所述响应单元构造成基于经匹配的所述异常模式产生表示疏散行为异常的指示。

在上述疏散系统中，还包括对所述异常模式定义的异常模式定义单元，所述异常模式定义单元包括以下任意一种情况或它们的结合：

1）人流拥挤；

2）移动方向错误；

3）移动速度过快、过慢或移动停止。

在上述疏散系统中，还包括校准单元，所述校准单元构造成将所述图数据从传感器坐标系统转换到全局坐标系统上从而使得所述异常模式指定的对象在所述全局坐标系统中检测。

本申请涉及的再一个方面是提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器中存储程序，在所述程序被所述处理器执行时，上述任一项所述的方法被实现。

本申请涉及的再一个方面是提供一种建筑物疏散系统，其包括：

数据捕获模块，所述数据捕获模块包括多个传感器；

控制模块，所述控制模块包括上述控制器；

终端模块，所述终端模块构造成接收来自所述控制器的表示疏散行为异常的指示并且具有反映所述指示的装置。

本申请可以全方位地反映被监控区域内的实时情况，可以追踪该区域内行人轨迹，并且可以获知人流移动出现异常的准确信息，由此可以采取针对性措施帮助人员疏散。

本申请使用了多角度行人追踪技术来实现智能撤离方案。通过连续检测和使用传感器追踪人员，可以在疏散过程中掌握人员位置和人流信息。基于这些信息，可以采取更好的撤离措施来提高疏散速度和效率，并且保障了人身安全。本申请可以有助于智能楼宇运行应用技术的发展。

通过以下参考附图的详细说明，本申请的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本申请的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请。其中：

图1为本申请涉及的疏散系统的示意图；

图2示出了本申请涉及的疏散方法中传感器布置及采集的一个实施例；

图3为本申请涉及的疏散系统中控制模块的示意图；

图4为本申请涉及的疏散方法的一个实施例。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。

本申请涉及的疏散方法和疏散系统应用于对建筑物内人员进行紧急疏散。建筑物包括但不限于高层建筑物、大型建筑物、公共设施场所、有人活动的室内空间（可以是开放的区域，也可以是封闭的区域）等。本申请能监控人员撤离建筑物，并能及时发现撤离过程中的异常情况，随后报告给大楼管理人员以采取针对性措施。如图1所示，系统至少包括数据捕获模块、控制模块和终端模块。数据捕获模块包括多个传感器用以采集图数据，并将该图数据发送到控制模块进行数据计算、处理、分析和判断。随后，控制模块将表示数据处理结果的指示发送给终端模块，管理人员通过终端模块获知建筑物内发生的紧急情况。

多个传感器捕获关于建筑物内部情况和/或人员移动的图数据。传感器包括2D或3D的成像传感器或深度传感器，具体包括但不限于2D成像传感器、3D成像传感器及各种深度传感器等。多个传感器具有相邻的且连续的视域或在空间上部分重叠的连续视域。对于范围比较大的区域，一个传感器的视域是有限的，无法观察整个区域，因此将多个传感器布置在多个视角的位置上。如图2所示，图中示出为一间房间内的传感器布置，在该区域中，传感器有五个，在同一区域内环绕该区域一圈布置，相邻两个传感器之间具有相邻的视域或部分重叠的视域的连续的空间上的感测范围，因此可以全方位和完整地获得该区域内的图数据。成像传感器可以是常规相机。深度传感器技术和装置包括但不限于结构光测量、相移测量、飞行时间测量、立体三角测量装置、光三角测量装置板、光场相机、编码孔径相机、计算成像技术、同时定位和地图构件（SLAM）、成像雷达、成像声纳、扫描LIDAR（LightDetection and Ranging）、闪光LIDAR、被动红外线（PIR）传感器和小型焦平面阵列（FPA）或包括前述中至少一个的组合。不同技术可包括主动（传输和接收信号）或被动（仅接收信号）且可在电磁或声谱（诸如视觉、红外线等）的带下操作。

传感器以一定的速率扫描或拍摄从而获取多张反映区域情况的图数据，这里的区域情况包括出现在该区域中可视的个人、人流和/或背景。一般的成像传感器捕获的图数据为图片数据，深度传感器捕获的图数据为深度图数据。这些图数据发送到控制模块进行处理。控制模块具有用于执行本申请涉及的疏散方法的控制器。控制器包括存储器与处理器，存储器中存储程序，在所述程序被处理器执行时，可以实现上述疏散方法。

参见图3，控制器至少包括校准单元、处理单元、异常模式定义单元、匹配单元和响应单元。

校准单元构造成进行传感器校准，与区域情况相关的数据通过建立数学关系被记录到传感器坐标系统中，再将传感器坐标数据映射到全局坐标变换矩阵中。各个传感器之间也许不具有相同的传感器坐标系，通过变换矩阵可以将不同坐标系上的关联数据变换到一致的坐标系上。本申请涉及的疏散系统使用变换矩阵来获得被追踪目标或指定的静止目标在全局坐标系中的位置，从而在全局坐标系中进行后续的数据计算、检测、处理等。校准单元可以是单独的单元，也可以是下文介绍的处理单元的一部分。

处理单元构造成基于全局坐标系统识别移动目标的意图和预测目标行为，从而实现追踪的目的。追踪可被认为是在给定先前系统状态、观测和不确定性的情况下特定系统状态的概率是什么的问题。识别移动目标包括但不限于目标是否在靠近、离开或经过某个地点。图数据经处理能够提供在全局坐标系统下的大量关于目标移动的多个物理量，包括但不限于位置、速度、加速度、移动方向、与指定背景的距离等。追踪过程包括预测和更新两个步骤。通过建立模型，先前图数据中的目标状态被转送到当前图数据中用于预测。在更新步骤中，对当前图数据中的目标检测，并将检测目标与预测目标相关联，从而可以掌握目标的实时情况。

异常模式定义单元设置成对目标行为不正常的情况进行定义。可以设置多个异常模式。异常模式的定义可以是预定义的，如通过参考经验值来设置或者人为设置，也可以根据系统的实时情况设置。针对每一个异常模式设置阈值或条件。同一种异常模式还可以有多种可能性的阈值设置和条件要求。阈值和条件可以进行预调以满足各种异常模式情况或通过人工来核实。阈值指关于目标移动的物理量，包括数值和/或数值范围，阈值可以是静态的也可以是动态的。条件可以是由多个阈值组合的状态或由阈值和非阈值结合的状态，例如还参考了其它与移动目标无关但与区域内的物理环境相关或涉及区域布局的信息，如区域内温度、空气质量、区域内的其它传感器或报警设备是否正常工作等信息。当本申请的疏散系统是大楼安防系统的一部分时，异常模式定义模块还可与安防系统中的其他系统保持通信，以更周到地进行模式定义以及不同模式对应的阈值和条件的设置。异常模式定义单元可以从控制器实施疏散方法的一开始就进行模式定义，与该模式对应的阈值和条件可以重设、调整和/或接受人工设置、检查或校正，该阈值和条件在实施过程中可以保持不变，也可以是在实施过程中根据实际情况更新或生成新的阈值和条件并且可以接受人工设置检查或校正。异常模式定义单元可以是单独的单元，也可以作为其他单元（如处理单元或匹配单元）的一部分。

匹配单元构造成基于异常模式定义单元所定义的各模式的阈值或条件从处理单元提取对应的数据处理结果。匹配单元生成多个检测子单元，每一个检测子单元中都包括其所对应的异常模式所指定的检测对象，所述对象包括以下：人流移动速度、人流移动加速度、人流移动方向、人流密度、人流长度、人流高度、人流面积、人流体积、行人数量、个体移动速度、个体移动加速度、个体移动方向、个体高度、个体体积、个体位置等。处理单元基于追踪结果会提供对应的检测对象给检测子单元。由于移动目标的动态性，处理单元需要不间断地获得这些检测对象的信息，以实时掌握建筑物内发生的情况。可以在处理单元内设置计时器，以定期更新检测子单元内的检测对象。另外，当异常模式的定义发生改变时，指定的检测对象随即改变，匹配单元也需要立即生成新的检测子单元以满足新的异常模式的需求。在获得检测对象后，可以提供比较子单元，将检测对象与异常模式的阈值和/或条件在其中进行比较和判断。匹配过程也是重复连续进行着的，其可基于预设的时间段或新生成的异常模式操作，直到匹配上。此时系统会认为区域内可能存在不正常的疏散行为，经确认后，系统会生成诊断结果用于执行下一步骤。匹配单元保持和处理单元和异常模式定义单元的连接。匹配单元向处理单元发出提取检测对象的要求，处理单元向匹配单元发送对应的数据信息。匹配单元所确定的检测对象和匹配要求基于异常模式单元的模式定制，同时，异常模式定义单元的定义基准还可以参考匹配单元的数据来进行调整。

响应单元构造成基于诊断结果生成表示疏散行为异常的指示。该指示可以生成为单一的指示，或多个反映具体疏散行为的指示，或多个对应于异常模式类型的指示、或者转化成系统经认证的输出。该指示可以直接报告给人和/或机器并且是可识别的。该指示可以是可读的、可视的、可听的报警信号，大楼管理人员收到后采取积极有效的应对措施；该指示也可以输入系统中央控制器，由中央控制器响应生成新的命令控制和协调大楼内的各设施运行；该指示还可以是上述两者指示的结合。

表示疏散行为异常的指示发送到疏散系统的终端模块上来显示。终端模块可以是疏散系统或大楼中央系统的输出部分，包括但不限于中央控制台、具有人机交互设备的显示器、报警器等，也可以是与前述控制器无线通信的移动式终端等。可以以传感器原始采集的图数据、经处理的图数据、或转换成其他易理解的文字、图像、影音等形式报告给终端模块的操作者。

下面结合图4以大楼发生火灾的实例来说明本申请涉及的疏散方法。

启动多个传感器对同一块区域如过道采集图数据。该多个传感器之间的视域构成反映这块区域内全景的连续视域。传感器将图数据传递到控制模块来追踪过道中的人流移动情况。通过传感器校准，图数据从传感器坐标系转换到全局坐标系中，经处理后获得人流速度、方向和密度。

异常模式被定义为三种模式。第一种是过道中人流过于拥挤的情况，这种情况人流速度较慢，且人流密度过大。第二种是人流移动方向错误。第三种是人流移动速度过慢。根据第一种情况提取人流速度和密度数据，根据第二种情况提取人流方向数据，根据第三种情况提取人流速度数据，将这些检测对象分别与已经设置好的异常模式的阈值或条件进行比较。如果符合，则说明对应的异常模式成立，随即控制模块将该匹配结果发送到终端模块上。这些经设置的对应于各个异常模式的阈值或条件是可预调的以满足不同情况，同时能接受系统操作者如大楼管理人员的检查和核实。应对不同的异常模式，可以采取相应的措施。如对于第一种人流拥挤的情况，可以采取派消防员进入楼内相关地点进行疏通；如对于第二种人流移动错误的情况，可以通过广播疏导或启动大楼的动态引导系统来纠正人流的移动方向；如对于第三种人流速度过低的情况，考虑到有生命危险，可派消防员进入楼内进行营救。

这三种情况不限于上述指定的数据对象。例如对于第一种情况，人流拥挤在很大程度上是有人员摔倒所引起的、或者有行动不便者影响了疏散速度、或者存在人流对冲，因此针对第一种情况，也可以指定检测人流高度或结合人流移动方向或个体移动方向。再例如对于第二种情况，如果人流移动方向完全反向，则有可能采集的是消防员的图数据，因此可以增加识别移动行人的步骤。再例如，人流速度过快甚至速度为零也属于不正常的异常疏散行为，可以将该检测对象增加到第三种情况的定义中，也可以作为第四种异常模式（人流速度过快）、第五种异常模式（人流速度为零）来检测。

除了检测人流的相关数据，也可以检测个人的移动相关数据或将结合有人流和个人的数据与异常模式进行匹配。

终端模块可以是大楼中央监控室内的屏幕，可以以直接画面、地图等多种形式输出以通知管理人员哪个区域的疏散行为是异常的。消防人员也可以持有便携式终端模块，如具有实时显示和对讲功能的PDA，该便携式终端模块与疏散系统的控制模块直接通信连接或与大楼中央监控室的控制台无线连接。消防人员可以及时掌握大楼的救援情况。

在应对措施方面，也可以不限于上述介绍而有其他针对性的措施。例如通过检测图数据中的人流高度，发现疏散人群中有依靠轮椅行动的行人时，可以临时启动升降机。

虽然已详细地示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims (16)

1.一种建筑物疏散方法，其特征是：

1）通过传感器捕获至少一个区域的图数据以追踪所述区域中的人员的运动状态；

2）在所追踪的所述人员的运动状态中检测经设置的至少一个异常模式指定的对象，并将所述对象与所述异常模式匹配；

3）基于经匹配的所述异常模式产生表示疏散行为异常的指示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述传感器包括2D或3D的成像传感器或深度传感器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：在所述区域中将多个所述传感器布置在不同视角的位置上，使得多个所述传感器之间具有相邻的或部分重叠的连续视域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述对象包括至少一种以下参数：人流移动速度、人流移动加速度、人流移动方向、人流密度、人流宽度、人流高度、人流面积、人流体积、人员数量、个体移动速度、个体移动加速度、个体移动方向、个体高度、个体体积、个体位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述异常模式包括以下任意一种情况或它们的结合：

1）人流拥挤；

2）移动方向错误；

3）移动速度过快、过慢或移动停止。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述异常模式是预定义的或根据所述建筑物的实时情况定义。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述异常模式指定的对象在全局坐标系统中被检测，其中所述图数据通过传感器校准从传感器坐标系统转换到全局坐标系统。

8.一种建筑物疏散系统，其特征是包括：

处理单元，所述处理单元构造成处理通过传感器捕获至少一个区域的图数据以追踪所述区域中的人员的运动状态；

匹配单元，所述匹配单元构造成将所述人员的运动状态中检测到的由至少一个异常模式指定的对象与所述异常模式匹配；

响应单元，所述响应单元构造成基于经匹配的所述异常模式产生表示疏散行为异常的指示。

9.根据权利要求8所述的疏散系统，其特征是：所述传感器包括2D或3D的成像传感器或深度传感器。

10.根据权利要求8所述的疏散系统，其特征是：多个所述传感器在所述区域中布置在不同视角的位置上，使得多个所述传感器之间具有相邻的或部分重叠的连续视域。

11.根据权利要求8所述的疏散系统，其特征是：所述对象包括至少一种以下参数：人流移动速度、人流移动加速度、人流移动方向、人流密度、人流长度、人流高度、人流面积、人流体积、人员数量、个体移动速度、个体移动加速度、个体移动方向、个体高度、个体体积、个体位置。

12.根据权利要求8所述的疏散系统，其特征是还包括对所述异常模式定义的异常模式定义单元，所述异常模式定义单元包括以下任意一种情况或它们的结合：

1）人流拥挤；

2）移动方向错误；

3）移动速度过快、过慢或移动停止。

13.根据权利要求12所述的疏散系统，其特征是所述异常模式定义模块构造成预定义所述异常模式或根据所述建筑物的实时情况定义所述异常模式。

14.根据权利要求8所述的疏散系统，其特征是：还包括校准单元，所述校准单元构造成将所述图数据从传感器坐标系统转换到全局坐标系统上从而使得所述异常模式指定的对象在所述全局坐标系统中检测。

15.一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器中存储程序，在所述程序被所述处理器执行时，所述权利要求1到权利要求7中任一项所述的方法被实现。

16.一种建筑物疏散系统，其特征是包括：

数据捕获模块，所述数据捕获模块包括多个传感器；

控制模块，所述控制模块包括根据权利要求15所述的控制器；

终端模块，所述终端模块构造成接收来自所述控制器的表示疏散行为异常的指示并且具有反映所述指示的装置。

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