CN111462458A - 一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法、系统及电子终端 - Google Patents

Abstract

本发明属于物联网、室内定位技术领域，主要涉及物联网、边缘计算、室内定位技术领域，尤其涉及一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法、系统及电子终端。所述疏散指引方法包括：发现紧急情况并定位其位置，利用场所中所部署的物联网感知监测终端发现紧急事故，并根据所述物联网感知监测终端的已知位置情况定位所述紧急事故所发生的位置；边缘计算节点采用逆向倒推的方式从所覆盖区域内的紧急事故发生位置沿各条可用路径倒推至最近的出口位置以生成最优疏散路线；将所生成的最优疏散路径结果推送至路径上相应位置的物联网指引终端和被疏散人员手机上，所述被疏散人员可根据所述物联网指示设备和手机提示依次经过所确定的最优路线撤离。

Description

一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引 方法、系统及电子终端

技术领域

本发明涉及物联网、室内定位技术领域，尤其涉及一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法、系统及电子终端。

背景技术

智能人群疏散系统能够为疏散人群提供安全快速的撤离疏散方式，从而减少人员和物资的损失，近年来出现了一批新的研究成果。在最新的疏散指引方法中，选择疏散路线时能够考虑烟雾、有毒气体、热量、人群密度、人群类别、人群的时空流动性模型等多样元素，还考虑了疏散路线的多样性以缓解道路拥堵问题。但现有方法存在以下两个问题：

第一是当前方案主要基于云计算和本地自建服务器两种方式。云计算方案在系统覆盖节点量过大时，存在响应效率变差、响应时间变长、延迟和拥塞可能性增加等问题。自建服务器方式能够解决云的响应问题，但其建设成本高，管理难度大，容易形成数据孤岛。

第二是疏散指引系统和疏散指引方式上动态性不强，与其他设施的联动性不足，没有很好的考虑和复用现有建筑和场所内的多种电子设备如广告显示屏等，也没有很好地考虑与用户手机的互动问题。

第三是对疏散人员室内环境下定位的问题考虑不足，部分方案提出了RFID来作为道路信标的方式等，然而手机等日常设备根本不可能阅读或识别RFID标签的电子设备。

因此，本方案从以上三个方面统筹考虑，提出一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法、系统及电子终端，很好的解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法、系统及电子终端，用于在场所内出现紧急情况时，实现更高效的疏散指引，避免人员伤亡。

本发明的方案包括：

一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法，包括以下步骤：步骤一，发现紧急情况并定位其位置，利用场所中所部署的物联网感知监测终端发现紧急事故，并根据所述物联网感知监测终端的已知位置情况定位所述紧急事故所发生的位置；步骤二，边缘计算节点采用逆向倒推的方式从所覆盖区域内的紧急事故发生位置沿各条可用路径倒推至最近的出口位置以生成最优疏散路线；步聚三，将所述生成的最优疏散路径结果推送至路径上相应位置的物联网指引终端和被疏散人员手机上，所述被疏散人员可根据所述物联网指示设备和手机提示依次经过步骤二所确定的最优路线撤离。

一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引系统，包括物联网感知监测终端、物联网指引终端、边缘计算单元，所述物联网感知监测终端用于感知、发现自身所处环境周围的情况，一旦发现紧急情况则立刻通过网络上报给所述边缘计算单元；此外，所述物联网感知监测终端通过自身携带的无线接口，以周期T持续发送自身的身份标识作为室内定位所需的定位信标；所述物联网指引终端在接收到所述边缘计算单元下达的指令时，根据指令激活相应的箭头指示标志；此外，所述物联网指引终端通过自身携带的无线接口，以周期T持续发送自身的身份标识作为室内定位所需的定位信标；所述边缘计算单元在接收到所述物联网感知监测终端上报的紧急情况时，根据所述物联网感知监测终端已知的位置，定位紧急情况所发生的位置，并根据权利要求1-7中所述的方法生成疏散撤离路线。

一种电子终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于：所述处理器运行程序指令实现如权利要求1-7任一项所述的人群疏散指引方法。

与现有技术相比，上述技术方案的优点有：

第一利用了云计算与边缘计算相融合的架构，采用边缘管理区域，云负责全局联动和数据打通。

第二是采用新型动态疏散指引系统和方式，极大复用了现有建筑和场所内的多种电子设备如广告显示屏等，并且与用户手机联动。

第三是采用室内定位技术，准确定位待疏散人员的室内位置，提升救援和指引效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅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为本发明一种人群紧急疏散路线的动态生成方法的示意图。

图2为本发明一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引系统框架图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细的描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能更透彻的理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

附图1给出了一种人群紧急疏散路线的动态生成方法实施例。

人群紧急疏散路线的动态生成方法包括：

步骤S1，发现紧急情况并定位其位置，利用场所中所部署的物联网感知监测终端发现紧急事故，并根据所述物联网感知监测终端的已知位置情况定位所述紧急事故所发生的位置。在所述步骤S1中，边缘计算节点通过所连接的物联网感知监测设备对紧急事故进行感知，并由已知的所述物联网感知监测设备的位置，确定事故所发生的位置。

步骤S2，边缘计算节点采用逆向倒推的方式从所覆盖区域内的紧急事故发生位置沿各条可用路径倒推至最近的出口位置以生成最优疏散路线。在所述步骤S2中，每个边缘计算节点覆盖一定区域，所述区域内应包括至少一个物联网感知监测设备、至少一个物联网指引终端、以及至少一个安全出口；所生成的最优疏散路线是基于所述边缘计算节点自身所覆盖的区域内的情况计算的。

步聚S3，将所述生成的最优疏散路径结果推送至路径上相应位置的物联网指引终端和被疏散人员手机上，所述被疏散人员可根据所述物联网指示设备和手机提示依次经过步骤S2所确定的最优路线撤离。

在所述步骤S3中，边缘计算节点将所生成的最优疏散路线同时推送给所述边缘计算节点所覆盖的区域内的所有物联网指引终端和被疏散人群的手机，所述物联网指引终端包括带有动态显示功能的专用疏散指示装置、电子显示屏；所述被疏散人群的手机需预装能够与所处场所内的指引系统联动的应用程序，能够接收到所述指引系统所发送的信息，并能够接收到附近物联网感知监测设备和物联网指引终端所发送的无线信标定位信号。

所述带有动态显示功能的专用疏散指示装置可以具有多个指示箭头标志；在未接收到指引系统的指令时，所述指示箭头标志的背光灯关闭；当接收到指引系统的远程指令时，按需对其中一个箭头标志进行背光显示，以提示一个安全的出口方向。作为一种实施例，如图二所示。

所述电子显示屏在未激活指示功能时，正常显示普通广告，在接收到疏散指引系统下发的指令时，根据其所处位置播放不同的警示和指引内容；包括：电梯内电子显示屏播放火警时禁止搭乘电梯的指示内容和语音，疏散道路沿线的电子显示屏显示疏散方向和警示语音。

作为一种实施例，采用以下方法生成疏散路线：

1.以率先发现事故的设备的位置来定位紧急事故位置，并确定为路线起点；

2.以所有可用安全出口为终点，将紧急事故位置与区域内所有的安全出口通过其间的道路连接，生成所有的可用疏散逃生路径；所述路径由所包含的所有路段组成，所述路段定义为一段无任何岔口、叉路或出口的路；否则，以所述岔口、叉路或出口进一步分割；

3.所有路段内的专用疏散指示装置和电子显示屏生成指向终点(安全出口)的指示标志、箭头，及其他可显示的信息等。

所述被疏散人群的手机所预装的能够与所处场所内的指引系统联动的应用程序，具体是指，在手机具备网络接入能力时，所述应用程序可收到并同步来自手机持有人所处区域的指引系统下的边缘计算单元所发送的实时逃生指引路线；此外，还能够通过手机提供的来自Wi-Fi、蓝牙、NFC模块所接收到的信号，以所述物联网感知监测终端、所述物联网指引终端所持续发送的无线信标信号为基准，利用邻近定位法或三边定位法，使手机获知自己所处的位置，以匹配手机持有人在所收到的疏散指引路线中所处的位置。

作为一种实施例：所述物联网感知监测终端、所述物联网指引终端带有Wi-Fi接口，并以Wi-Fi不断发送自己的唯一标识ID作为定位信标，手机以Wi-Fi接收到这些信标信号，同时手机可以判断各个信号所对应的无线信号强度，即RSSI值。由于Wi-Fi覆盖范围较大，因此采用三边定位法，即：以各个RSSI值，通过常用的信号强度与距离换算模型，估算出到信标信号源的距离，再利用三边定位模型计算出当前距离。

作为另一种实施例：所述物联网感知监测终端、所述物联网指引终端带有蓝牙或NFC接口中的一个，由于蓝牙或NFC距离较近，则采用邻近定位法，即：所述物联网感知监测终端、所述物联网指引终端以蓝牙或NFC不断发送自己的唯一标识ID作为定位信标，手机从当前接收到的所有信标中选择RSSI值最强的，以该信标来源设备的位置设置为其位置。

上述定位逻辑的完成均在边缘计算单元上完成，并采用以下方法：所述应用程序会将所接收到的所有来自于所述物联网感知监测终端、所述物联网指引终端所发送的无线信标信息及对应的无线信号强度上传给所述边缘计算单元，所述边缘计算单元通过邻近定位法、三边定位法，确定所述应用程序使用者当前的位置，并将这一位置通过网络下发给上传了所述无线信标信息的所述应用程序，从而使所述应用程序的使用者获知自己在当前疏散路线上所处的位置。

图2显示的一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引系统的实施例，包括：物联网感知监测终端、物联网指引终端、边缘计算单元。

所述物联网感知监测终端用于感知、发现自身所处环境周围的情况，一旦发现紧急情况则立刻通过网络上报给所述边缘计算单元；物联网感知监测终端包括：摄像头、温湿度传感器、可燃气体传感器、烟感器等。此外，所述物联网感知监测终端均可通过自身携带的无线接口，以周期T持续发送自身的身份标识作为室内定位所需的定位信标。

所述物联网指引终端包括专用疏散指示装置、电子显示屏，物联网指引终端在接收到所述边缘计算单元下达的指令时，根据指令激活相应的箭头指示标志，或显示特定信息；此外，所述物联网指引终端也通过自身携带的无线接口，以周期T持续发送自身的身份标识作为室内定位所需的定位信标。

所述边缘计算单元在接收到所述物联网感知监测终端上报的紧急情况时，根据所述物联网感知监测终端已知的位置，定位紧急情况所发生的位置，并根据所述的疏散指引方法生成疏散撤离路线。所述边缘计算单元，一般基于特定网关设备实现或基于移动蜂窝基站中的计算单元。当上述所有终端接入设备采用蜂窝接入时，必须采用基于移动基站的边缘计算单元，例如5G微基站；如果上述所有终端设备基于LoRa、Wi-Fi、有线等接入网络，则可以采用相应的网关设备实现边缘计算单元。

本发明还提出一种电子终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，实现上述的人群疏散指引方法。

Claims (10)

1.一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法，其特征在于，所述疏散指引方法包括以下步骤：步骤S1，发现紧急情况并定位其位置，利用场所中所部署的物联网感知监测终端发现紧急事故，并根据所述物联网感知监测终端的已知位置情况定位所述紧急事故所发生的位置；步骤S2，边缘计算节点采用逆向倒推的方式从所覆盖区域内的紧急事故发生位置沿各条可用路径倒推至最近的出口位置以生成最优疏散路线；步聚S3，将所述生成的最优疏散路径结果推送至路径上相应位置的物联网指引终端和被疏散人员手机上，所述被疏散人员可根据所述物联网指示设备和手机提示依次经过步骤S2所确定的最优路线撤离。

2.根据权利要求1所述的基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法，其特征在于：在所述步骤S1中，边缘计算节点通过所连接的物联网感知监测设备对紧急事故进行感知，并由已知的所述物联网感知监测设备的位置，确定事故所发生的位置。

3.根据权利要求1所述的基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法，其特征在于：在所述步骤S2中，每个边缘计算节点覆盖一定区域，所述区域内应包括至少一个物联网感知监测设备、至少一个物联网指引终端、以及至少一个安全出口；所生成的最优疏散路线是基于所述边缘计算节点自身所覆盖的区域内的情况计算的。

4.根据权利要求1所述的基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法，其特征在于：在所述步骤S3中，边缘计算节点将所生成的最优疏散路线同时推送给所述边缘计算节点所覆盖的区域内的所有物联网指引终端和被疏散人群的手机，所述物联网指引终端包括带有动态显示功能的专用疏散指示装置、电子显示屏；所述被疏散人群的手机需预装能够与所处场所内的指引系统联动的应用程序，能够接收到所述指引系统所发送的信息，并能够接收到附近物联网感知监测设备和物联网指引终端所发送的无线信标定位信号。

5.根据权利要求4所述的基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法，其特征在于：所述带有动态显示功能的专用疏散指示装置可以具有多个指示箭头标志；在未接收到指引系统的指令时，所述指示箭头标志的背光灯关闭；当接收到指引系统的远程指令时，按需对其中一个箭头标志进行背光显示，以提示一个安全的出口方向。

6.根据权利要求4所述的基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法，其特征在于：所述电子显示屏在未激活指示功能时，可正常显示普通广告信息，在接收到疏散指引系统下发的指令时，根据其所处位置播放不同的警示和指引内容；包括：电梯内电子显示屏播放火警时禁止搭乘电梯的指示内容和语音，疏散道路沿线的电子显示屏显示疏散方向和警示语音。

7.根据权利要求4所述的基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引方法，其特征在于：所述被疏散人群的手机所预装的能够与所处场所内的指引系统联动的应用程序，具体是指，在手机具备网络接入能力时，所述应用程序可收到并同步来自手机持有人所处区域的指引系统下的边缘计算单元所发送的实时逃生指引路线；此外，还能够通过手机提供的来自Wi-Fi、蓝牙、NFC模块所接收到的信号，以所述物联网感知监测终端、所述物联网指引终端所持续发送的无线信标信号为基准，利用邻近定位法和三边定位法，使手机获知自己所处的位置，以匹配手机持有人在所收到的疏散指引路线中所处的位置；具体地，所述应用程序会将所接收到的所有来自于所述物联网感知监测终端、所述物联网指引终端所发送的无线信标信息及对应的无线信号强度上传给所述边缘计算单元，所述边缘计算单元利用邻近定位法和三边定位法，确定所述应用程序使用者当前的位置，并将这一位置通过网络下发给上传了所述无线信标信息的所述应用程序，从而使所述应用程序的使用者获知自己在当前疏散路线上所处的位置。

8.一种基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引系统，其特征在于：所述系统包括物联网感知监测终端、物联网指引终端、边缘计算单元，所述物联网感知监测终端用于感知、发现自身所处环境周围的情况，一旦发现紧急情况则立刻通过网络上报给所述边缘计算单元；此外，所述物联网感知监测终端通过自身携带的无线接口，以周期T持续发送自身的身份标识作为室内定位所需的定位信标；所述物联网指引终端在接收到所述边缘计算单元下达的指令时，根据指令激活相应的箭头指示标志，显示屏也可显示特定信息；此外，所述物联网指引终端通过自身携带的无线接口，以周期T持续发送自身的身份标识作为室内定位所需的定位信标；所述边缘计算单元在接收到所述物联网感知监测终端上报的紧急情况时，根据所述物联网感知监测终端已知的位置，定位紧急情况所发生的位置，并根据权利要求1-7中所述的方法生成疏散撤离路线。

9.根据权利要求8所述的基于物联网、边缘计算及室内定位技术的人群疏散指引系统，其特征在于：所述系统还包括被疏散人所持的手机上所安装的应用程序；所述应用程序按照权利要求7中所述的方法获取最新的疏散路线和所述应用程序使用者当前的位置。

10.一种电子终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于：所述处理器运行程序指令实现如权利要求1-7任一项所述的人群疏散指引方法。

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