CN113473377A

CN113473377A - 一种消防安全疏散用室内定位系统

Info

Publication number: CN113473377A
Application number: CN202110818101.XA
Authority: CN
Inventors: 马英伟
Original assignee: Liaoning Guoci Fire Lighting Co ltd
Current assignee: Liaoning Huoxun Big Data Technology Co ltd
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2021-10-01

Abstract

本发明公开一种消防安全疏散用室内定位系统，包括系统架构、导航系统、多源融合定位算法、物联网无线定位网络与蓝牙信标；所述系统架构包括应用层、服务层与数据&引擎层；所述导航系统包括云服务器、管理后台、移动设备和蓝牙信标；所述多源融合定位算法融合多个定位数据源，包括蓝牙、惯性导航定位系统、GPS，而且支持扩展融合其它无线信号定位技术；本发明采用室内定位技术与消防安全系统相结合，通过小程序智能指引安全疏散通道，定位火灾现场人员，显示救援人员轨迹等方法，实现对火灾现场的管理及人员疏散的目的，满足人们的使用。

Description

一种消防安全疏散用室内定位系统

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，尤其涉及一种消防安全疏散用室内定位系统。

背景技术

现如今，随着城市建设步伐的不断加快，城市商业圈、政府大楼、交通枢纽等重要公共场所内的各种火灾诱发因素不断增多，消防安全形势日益复杂、严峻。促进消防安全的建设也成了重中之中。而目前的消防系统中，时常存在普通的火灾现场人员定位识别方法容易受到外界因素的干扰，无法保障识别精确度，火灾现场逃难人员也无法准确辨别消防安全通道等问题，为消防抢险救援带来不便。

发明内容

本发明设计将室内定位技术融入到消防安全系统中，通过小程序智能指引安全疏散通道，定位火灾现场人员，显示救援人员轨迹等方法，实现对火灾现场的管理及人员疏散的目的的一种消防安全疏散用室内定位系统，包括系统架构、导航系统、多源融合定位算法、物联网无线定位网络与蓝牙信标；

所述系统架构包括应用层、服务层与数据&引擎层；

所述导航系统包括云服务器、管理后台、移动设备和蓝牙信标；

所述多源融合定位算法融合多个定位数据源，包括蓝牙、惯性导航定位系统、GPS，而且支持扩展融合其它无线信号定位技术；

所述物联网无线定位网络针对场地不同场景的特性，安装和部署蓝牙信标等设备，对用户可达和通行区域进行网络覆盖，支撑定位所需的物理环境；

所述蓝牙信标为在场馆公共通道内的智能消防应急灯中内嵌一个蓝牙信标，对用户可达和通行区域进行网络覆盖，支撑定位所需的物理环境。

进一步的，所述多源融合定位算法通过在区域位置内部部署无线网环境，并采集各个区域的信号强度值RSSi，建立数据库，在通过加权质心定位算法实现无线网定位。

进一步的，所述数据库如下：I＝{(RSSV1,O1),(RSSV2,O2),...,(RSSVi,Oi),...,(RSSVN,On)},其中RSSVi＝(RSSi1,RSSi2,...,RSSiM)为来自M个无线网热点的RSSI，Oi＝(x,y)∈R2为RSSVi对应的位置，x，y为该位置的位置信息。

进一步的，所述应用层为系统架构支持身份管理，顶层角色包括普通用户和企业客户，以便区分不同的业务逻辑以及相应的处理机制，所述服务层为系统架构支持面向普通用户的地图查询与查看、定位、路线规划、实时导航、共享位置、POI搜索、3D多楼层展示等业务以及面向企业客户的地图制作、大楼管理、数据统计、定位导航算法、反馈管理、信标管理等业务的业务层，并支持与用户中心的连接。

系统架构服务层支持地图服务、定位服务、数据服务、路线规划服务、系统日志、导航服务等。所述数据&引擎层以地图引擎、定位引擎、路径规划引擎、搜索引擎为系统运行提供支撑，其中定位引擎使用蓝牙信标、传感器、卫星信号等终端数据。

进一步的，所述云服务器包括服务器与数据库，基于云平台和Docker容器，负责响应、处理服务需求、处理数据。管理后台依托云平台支持、基于PC以WEB形式呈现，采用HTML5语言开发，支持谷歌Chrome等主流浏览器适配使用，供系统运营人员管理、运营室内定位导航功能及相关业务，移动设备用户端主要通过微信小程序、APP为提供室内定位、导航服务，支持iOS 10或Android 6.0及以上操作系统，支持扫描二维码访问，便于用户使用；支持大屏机H5页面地图展示，自动适配大屏机显示。蓝牙信标采用兼容iBeacon接口的蓝牙4.0BLE信标，于室内布放低功耗、高精度的定位基站，形成室内定位/导航网络，并与多源感知融合算法结合，优化室内定位/导航的精度与体验。接收端为移动互联网普通手机笔记本电脑消防专用手持机119消防指挥平台均可。

进一步的，所述多源融合定位算法定位精度在1-3米内，置信度0.9，位置更新速度1秒一次，初次初始化速度小于5秒；支持大空间定位，空间层高10米，长大于等于500米，宽大于等于200米。

采用上述技术方案，具有以下技术效果：

本发明采用室内定位技术与消防安全系统相结合，通过小程序智能指引安全疏散通道，定位火灾现场人员，显示救援人员轨迹等方法，实现对火灾现场的管理及人员疏散的目的，满足人们的使用。

附图说明

图1为本发明的系统架构设计图；

图2为本发明的导航系统应用组成示意图；

图3为本发明的多元融合定位导航算法示意图；

图4为本发明的小程序入口示意图；

图5为本发明的紧急逃生路线指引图；

图6为本发明的设备设施展示图；

图7为本发明的伙食蔓延趋势图；

图8为本发明的蓝牙信标部署位展示图；

图9为本发明的蓝牙信标信息列表图。

图10为本发明的实物产品示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：如图1至图10所示的一种消防安全疏散用室内定位系统，包括系统架构、导航系统、多源融合定位算法、物联网无线定位网络与蓝牙信标；

所述系统架构包括应用层、服务层与数据&引擎层；

所述多源融合定位算法通过在区域位置内部部署无线网环境，并采集各个区域的信号强度值RSSi，建立数据库，在通过加权质心定位算法实现无线网定位。

所述数据库如下：I＝{(RSSV1,O1),(RSSV2,O2),...,(RSSVi,Oi),...,(RSSVN,On)},其中RSSVi＝(RSSi1,RSSi2,...,RSSiM)为来自M个无线网热点的RSSI，Oi＝(x,y)∈R2为RSSVi对应的位置，x，y为该位置的位置信息。

所述应用层为系统架构支持身份管理，顶层角色包括普通用户和企业客户，以便区分不同的业务逻辑以及相应的处理机制，所述服务层为系统架构支持面向普通用户的地图查询与查看、定位、路线规划、实时导航、共享位置、POI搜索、3D多楼层展示等业务以及面向企业客户的地图制作、大楼管理、数据统计、定位导航算法、反馈管理、信标管理等业务的业务层，并支持与用户中心的连接。

所述云服务器包括服务器与数据库，基于云平台和Docker容器，负责响应、处理服务需求、处理数据。管理后台依托云平台支持、基于PC以WEB形式呈现，采用HTML5语言开发，支持谷歌Chrome等主流浏览器适配使用，供系统运营人员管理、运营室内定位导航功能及相关业务，移动设备用户端主要通过微信小程序、APP为提供室内定位、导航服务，支持iOS10或Android 6.0及以上操作系统，支持扫描二维码访问，便于用户使用；支持大屏机H5页面地图展示，自动适配大屏机显示。蓝牙信标采用兼容iBeacon接口的蓝牙4.0BLE信标，于室内布放低功耗、高精度的定位基站，形成室内定位/导航网络，并与多源感知融合算法结合，优化室内定位/导航的精度与体验。

所述多源融合定位算法定位精度在1-3米内，置信度0.9，位置更新速度1秒一次，初次初始化速度小于5秒；支持大空间定位，空间层高10米，长大于等于500米，宽大于等于200米。

本发明在进行具体使用的时候，通过扫描智能消防应急灯上的二维码，使用小程序定位服务。被困人员使用智能消防应急灯上二维码进入小程序时后台可根据扫描的消防灯位置对被困人员进行实时定位，便于后续消防抢险人员开展救援工作，3D图像标注出固定消防灭火设施(水泵结合器、消火栓、移动手提灭火器)位置，为消防救援、火灾初期自救提供支持；标注出氧气面罩、应急手电筒等位置，为被困人员疏散逃生提供支持。

在紧急情况下，小程序展示用户当前位置通往逃生出口的路线；考虑到紧急状况(如火灾)下导航系统可能遭遇毁坏、或者其它不可预测的环境条件，紧急逃生指引只提供逃生路线展示、而不提供导航。紧急逃生导航路线将规避电梯、扶梯等存在安全隐患的逃生工具，最大程度保护用户生命安全，应急情况下，消防控制中心发出广播提示，所有人员打开手机蓝牙，然后蓝牙与灯具信标自动配对，实现定位，消防救援人员以小程序为主。

综合被困人员所在位置和路网数据及现场火势情况及火势蔓延情况向被困人员推荐最优逃生路线，在保证整体线路合理性的同时，优先选择距离短、不拥堵、无火势、省时省力的安全逃生路线，同时在最佳疏散路线紧急封锁时启用备用疏散路线逃生。

在持有相应定位设备的消防抢险员进入定位区域时，利用蓝牙信标进行粗略定位，同时综合调用手机内的多种传感器数据，进一步实现精准的运动状态和轨迹计算；通过多种方法将运动状态和轨迹的感知计算结果与蓝牙信标定位计算结果进行融合，获得更好的室内定位的精度，便于对消防员的实时定位跟踪，展示消防人员运动轨迹，以及对现场滞留人员的定位及救援工作。

地图图层数据可以记录火灾建筑物内部及其周边的墙体、柱子、行人不能穿越的静止障碍物、楼梯、消防报警探头(内部设有蓝牙模块)、消防疏散灯具等要素的信息，将建筑物内不同的设备、设施展示在地图对应的位置上(如光纤温感火灾探测器，灭火器、手电筒、消防报警探头等)，同时展示与设备设施相关的数据(如数量、工作状态等)，

当火灾发生时，支持对温感，烟感等渲染颜色，展示当前火灾情况；同时，在消防安全系统中消防报警探头给疏散灯具提供火灾信号，疏散灯具引导人员疏散，此外，消防报警探头内部设有蓝牙模块，据此，可以描绘出起火点及火灾发展趋势。同时消防人员可以在外部对建筑物内部火情提前熟悉，以便进入建筑物内部抢险救援。

管理员用户可以查看蓝牙信标设备信息、部署位置点，包括蓝牙信标的总数、各区域部署情况、各信标详细信息、电量状态、使用状态、预警信息等。图10蓝牙信标信息列表，当蓝牙信标故障时，管理员可以通过后台查询信标位置及时更换。当智能消防应急灯故障时，管理员可通过消防安全总控平台查询位置及时更换。

以上描述了本发明的基本原理和主要特征，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种消防安全疏散用室内定位系统，其特征在于，包括系统架构、导航系统、多源融合定位算法、物联网无线定位网络与蓝牙信标；

所述系统架构包括应用层、服务层与数据&引擎层；

所述蓝牙信标为在场馆公共通道内的智能消防应急灯中内嵌一个蓝牙信，对用户可达和通行区域进行网络覆盖，支撑定位所需的物理环境。

2.根据权利要求1所述的一种消防安全疏散用室内定位系统，其特征在于，所述多源融合定位算法通过在区域位置内部部署无线网环境，并采集各个区域的信号强度值RSSi，建立数据库，在通过加权质心定位算法实现无线网定位。

3.根据权利要求1所述的一种消防安全疏散用室内定位系统，其特征在于，所述数据库如下：I＝{(RSSV1,O1),(RSSV2,O2),...,(RSSVi,Oi),...,(RSSVN,On)},其中RSSVi＝(RSSi1,RSSi2,...,RSSiM)为来自M个无线网热点的RSSI，Oi＝(x,y)∈R2为RSSVi对应的位置，x，y为该位置的位置信息。

4.根据权利要求1所述的一种消防安全疏散用室内定位系统，其特征在于，所述应用层为系统架构支持身份管理，顶层角色包括普通用户和企业客户，以便区分不同的业务逻辑以及相应的处理机制，所述服务层为系统架构支持面向普通用户的地图查询与查看、定位、路线规划、实时导航、共享位置、POI搜索、3D多楼层展示等业务以及面向企业客户的地图制作、大楼管理、数据统计、定位导航算法、反馈管理、信标管理等业务的业务层，并支持与用户中心的连接。

5.根据权利要求1所述的一种消防安全疏散用室内定位系统，其特征在于，所述云服务器包括服务器与数据库，基于云平台和Docker容器，负责响应、处理服务需求、处理数据。管理后台依托云平台支持、基于PC以WEB形式呈现，采用HTML5语言开发，支持谷歌Chrome等主流浏览器适配使用，供系统运营人员管理、运营室内定位导航功能及相关业务，移动设备用户端主要通过微信小程序、APP为提供室内定位、导航服务，支持iOS 10或Android 6.0及以上操作系统，支持扫描二维码访问，便于用户使用；支持大屏机H5页面地图展示，自动适配大屏机显示。蓝牙信标采用兼容iBeacon接口的蓝牙4.0BLE信标，于室内布放低功耗、高精度的定位基站，形成室内定位/导航网络，并与多源感知融合算法结合，优化室内定位/导航的精度与体验。

6.根据权利要求1所述的一种消防安全疏散用室内定位系统，其特征在于，所述多源融合定位算法定位精度在1-3米内，置信度0.9，位置更新速度1秒一次，初次初始化速度小于5秒；支持大空间定位，空间层高10米，长大于等于500米，宽大于等于200米。