CN113668976A - 一种新型智能防踩踏逃生门系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型智能防踩踏逃生门系统，系统包括智能逃生门、摄像头模块、热释红外传感器模块、电机模块、蓝牙模块以及控制核心；智能逃生门设置在室内的出口或普通的逃生门旁，作为额外的逃生出口；摄像头模块，用于拍摄并检测人流的逃生速度；热释红外传感器模块，用于热源定位每个人员的位置，计算每个人员距离不同逃生出口的距离；电机模块，用于控制智能逃生门的开关以及时疏散人群；蓝牙模块，用于各模块之间的通信连接；控制核心，作为中枢大脑，统筹控制各模块的运行。本发明实现对逃生门的智能控制，能够辅助实现更为高效以及全面的逃生和防踩踏智能管理，有利于在商场内等人员密集的地方及时安全疏散每个逃生人员。

Description

一种新型智能防踩踏逃生门系统

技术领域

本发明属于消防安全技术领域，具体涉及一种新型智能防踩踏逃生门系统。

背景技术

诸如商场之类人员密集的地方，在危机来临时，惊慌失措的人们往往会选择门口迅速逃离，但是当大量人员通过门口时，就很有可能发生踩踏事故，因此必须建立逃生门以供疏散人群。但往往现实中的逃生门不够智能，不能实时根据人群流动开启和关闭，对人群智能疏散，防止踩踏，因此就必须创造一种实时动态的疏散逃生门，以供应急危机处理应急疏散之用。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种新型智能防踩踏逃生门系统，提高控制系统集成度，实现对防踩踏逃生门的精确控制。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型智能防踩踏逃生门系统，包括智能逃生门、摄像头模块、热释红外传感器模块、电机模块、蓝牙模块以及控制核心；

智能逃生门设置在室内的出口或普通的逃生门旁，作为额外的逃生出口；

摄像头模块，用于拍摄并检测人员的逃生速度，并将数据传输至控制核心进行处理；

热释红外传感器模块，用于热源定位每个人员的位置，计算每个人员距离不同逃生出口的距离；

电机模块，用于控制智能逃生门的开关以及时疏散人群；

蓝牙模块，用于各模块之间的通信连接；

控制核心，分别与摄像头模块、热释红外传感器模块、电机模块和蓝牙模块连接，作为中枢大脑，统筹控制各个模块的运行。

进一步的，智能防踩踏逃生门系统包括以下步骤：

S1、热释红外传感器模块对室内人员进行检测，确定各个人员在室内的位置坐标并将数据传输给控制核心；

S2、控制核心根据各个人员的位置坐标，计算得到各个人员距离逃生出口距离；

S3、摄像头模块检测人员的逃生速度并将数据传输给控制核心，得出每个人员总的逃生时间，并预测每个逃生人员所选择的逃生出口；

S4、对所有逃生人员的预测逃生时间进行冒泡排序；

S5、计算安全逃生距离，根据安全逃生距离，判断是否开启智能逃生门以疏散人群。

进一步的，步骤S1中，确定各个人员在室内的位置坐标具体为：

为水平线建立x轴，以相邻的室内一边建立y轴，得到实际距离中的各人员在室内的位置坐标(X，Y)。

进一步的，步骤S2中，人员距离逃生出口的距离的具体计算公式如下：

其中，X为人员在x轴的位置坐标，Y为人员在y轴的位置坐标，Xn为逃生出口n的x轴坐标，Xn′为某一人员距离逃生出口n的距离。

进一步的，步骤S3中，总的逃生时间的计算具体为：

第n个人员逃到逃生出口n的逃生时间为：

t_nn＝Xn′/S

其中，S为人员的逃生速度，由摄像头模块检测得到；

第n个人员总的逃生时间：

t′_n＝{t_n1,t_n2,t_n3,...,t_nn}

其中，t′_n为第n个人员总的逃生时间，t_n1为第n个人从逃生出口1逃生的时间，t_n2为第n个人从逃生出口2逃生的时间，t_n3为第n个人从逃生出口3逃生的时间；t_nn为第n个人从逃生出口n逃生的时间。

进一步的，步骤S3中，预测每个逃生人员所选择的逃生出口具体为：

摄像头模块针对每个逃生人员识别他们逃生的方向，判断每个逃生人员意图通过哪个逃生出口逃生，从每个人员对应的总的逃生时间中选出预测逃生时间为：

t₁,t₂,t₃,...,t_n

其中，t₁∈t′₁，t₂∈t′₂，t₃∈t′₃，t_n∈t′_n。

进一步的，步骤S4具体为：

对所有人员的预测逃生时间t₁,t₂,t₃,...,t_n进行冒泡排序，具体为：

将所有预测逃生时间t₁,t₂,t₃,...,t_n统一排列成一竖列，每相邻两个数依次两两比较，将少的时间置于数据竖列下侧，直至比较出该数群里最少的时间，放置在数据竖列最下侧，将该数剔除，剩余数再次进行冒泡排序，直至最终得出所有预测逃生时间的大小顺序；

同时，控制核心通过数据统计，统计出相同预测逃生时间的人员的个数。

进一步的，计算安全逃生距离具体为：

考虑人员的安全疏散，假设每平方疏散人员为6人，则每一米长度的容纳量为：

假设人的肩宽平均为Ncm，则安全逃生距离为：

s＝(100-N×2.45)÷2.45。

进一步的，步骤S5中，判断是否开启逃生门具体为：

假设步骤S4的冒泡排序结果为t₁≤t₂≤t₃≤...≤t_n-1≤t_n；

当控制核心统计出有a个人员的预测逃生时间为t₁，即在t₁时间有a个人员逃到逃生出口时，热释红外传感器模块将a个人作为一个红外热点进行分析，相邻红外热点之间的距离就是实际代表每个人彼此之间的平均距离m；

当m<s时，则有可能发生踩踏事故，电机模块启动，对应的智能逃生门开启，以加快疏散该a个人；

当m≥s时，则不会发生踩踏事故，电机模块不启动，对应的智能逃生门不开启；

在过了t₁时间后，控制核心通过数据总量合计，统计得到剩下的预测逃生时间中，最小的为t₂并有b个人员的预测逃生时间为t₂，即有b个人在t₂时间逃到逃生出口；

当m<s时，则有可能发生踩踏事故，电机模块启动，对应的智能逃生门开启，疏散该b个人；

当m≥s时，则不会发生踩踏事故，电机模块不启动，对应的智能逃生门不开启；

循环判断是否开启智能逃生门，直至所有人在不同逃生速度下安全疏散。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明充分利用了控制核心处理速度快，接口丰富等特性，在提高控制系统集成度的同时，实现对防踩踏智能逃生门系统的精确控制；本发明的控制系统采用模块化方法设计，充分利用了控制核心片上丰富的外设资源，这样既能够保证每个模块的独立性，又能够实现各部分的相互联系。

2、本发明的智能防踩踏逃生门动态调节，根据危机发生时，不同的人具有的不同逃生速度，打开和关闭智能逃生门以加快疏散人群，具有现实性和灵活性；还可以防踩踏事故的发生，根据踩踏事故发生的固定逃生人数调控，控制门口的实时逃生人数在固定逃生人数阈值之下，就可以有效建立危机处理应急疏散机制，安全有效。

3、本发明系统根据不同的人不同的逃生速度控制防踩踏逃生门，保证不同人群的生命安全。

附图说明

图1是本发明系统的结构图；

图2是本发明实施例室内人员定位的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明，一种新型智能防踩踏逃生门系统，包括智能逃生门、摄像头模块、热释红外传感器模块、电机模块、蓝牙模块以及控制核心；

智能逃生门设置在室内的出口或普通的逃生门旁，作为额外的逃生出口；

摄像头模块，用于拍摄并检测人员的逃生速度，并将数据传输至控制核心进行处理；

热释红外传感器模块，用于热源定位每个人员的位置，计算每个人员距离逃生出口的距离；

电机模块，用于控制智能逃生门的开关以及时疏散人群；

蓝牙模块，用于各模块之间的通信连接；

控制核心，作为中枢大脑，统筹控制各个模块的运行；控制核心可以采用多种类型，比如STM32，51单片机等。

本实施例中，智能防踩踏逃生门系统控制逃生门疏散人群的具体过程包括：

S1、热释红外传感器模块对室内人员进行检测，确定各个人员在室内的位置坐标并将数据传输给控制核心；

S2、控制核心根据各个人员的位置坐标，计算得到各个人员距离逃生出口的距离；

在本实施例中，具体为：

以逃生出口1为例，逃生出口1一侧为水平线建立x轴，相邻的商场内一边为y轴，即可得到实际距离中的该人员在商场内的位置坐标(X，Y)，设逃生门n的水平位置为Xn，通过以下公式：

其中，X为人员在x轴的位置坐标，Y为人员在y轴的位置坐标，Xn为逃生门n的x轴坐标，Xn′为某一人员距离逃生出口n的距离；

如图2所示，是本实施例的商场平面人员定位图，由热释红外传感器模块对商场中人员进行定位，得到人员位置横纵坐标以及逃生出口横坐标，通过计算得到该人员与所有不同逃生出口的不同距离。

S3、摄像头模块检测人员的逃生速度并将数据传输给控制核心，得出每个人员的逃生时间；

在本实施例中，具体为：

在逃生时，摄像头模块实时拍摄每个人的逃生速度求出该人逃到所有不同逃生出口的逃生时间并将数据传输给控制核心，控制核心进而得出所有逃生人员从不同逃生出口逃生的逃生时间；同时，摄像头模块判断各个逃生人员意图通过哪个逃生出口进行逃生，具体计算过程为：

在逃生时，摄像头模块实时拍摄每个人的逃生速度，假设摄像头模块拍摄到的某人在危急情况下的逃生速度为S；

则该人逃到逃生出口n的逃生时间为：

t_nn＝Xn′/S

其中，t_nn为第n个人从逃生出口n逃生的逃生时间；

控制核心得出所有人总的逃生时间t′_n，下面以第一个人和第n个人为例：

第1个人：t′₁＝{t₁₁,t₁₂,t₁₃,...,t_1n}，t′₁为第1个人总的逃生时间；t₁₁为第1个人从逃生出口1逃生的时间；t₁₂为第1个人从逃生出口2逃生的时间；t₁₃为第1个人从逃生出口3逃生的时间；t_1n为第1个人从逃生出口n逃生的时间；

第n个人：t′_n＝{t_n1,t_n2,t_n3,...,t_nn}，t′_n为第n个人总的逃生时间，t_n1为第n个人从逃生出口1逃生的时间，t_n2为第n个人从逃生出口2逃生的时间，t_n3为第n个人从逃生出口3逃生的时间，t_nn为第n个人从逃生出口n逃生的时间。

但是现场的逃生人群会在危机来临时，实时选择一个逃生出口逃生，此时摄像头模块开启，针对每个逃生人员识别他们逃生的方向，判断不同的个体意图通过哪个逃生出口逃生，从每个人员对应的总的逃生时间中选择出预测逃生时间，分别为：

t₁,t₂,t₃,...,t_n

其中，t₁∈t′₁，t₂∈t′₂，t₃∈t′₃，t_n∈t′_n。

S4、对所有人员的预测逃生时间进行冒泡排序；

在本实施例中，具体为：

将所有预测逃生时间t₁,t₂,t₃,...,t_n统一排列成一竖列，每相邻两个数依次两两比较，将少的时间置于数据竖列下侧，直至比较出该数群里最少的时间，放置在数据竖列最下侧，将该数剔除，剩余数再次进行冒泡排序，直至最终得出所有预测逃生时间的大小顺序。

S5、计算安全逃生距离，根据安全逃生距离，判断是否开启逃生门。

在本实施例中，具体为：

计算人群密度和不易发生踩踏的安全逃生距离；根据安全逃生距离判断是否开启智能逃生门；

踩踏事故的发生的前提条件是人群密度要足够大，人员每平米多少人有个临界态，这个密度之下，人是可以正常走动的；这个密度之上，就会处于走走停停的状态，这时候基本人自己很难自由行走，人与人之间会产生相互作用力，状态就会从安全过渡到不安全。

本实施例中假设临界点的密度是一平米平均6-8个人；

为了最大限度地保证人员的安全疏散，本实施例中，每平方米设置疏散人员为6人，最大化人员之间的安全距离；

则可以得出每1米长度的容纳量为：

而人的肩宽平均在36.3cm；

则可以得出人与人相邻之间的安全逃生距离是：

s＝(100-36.3×2.45)/2.45≈4.516cm。

在本实施例中，假设所有人员的预测逃生时间的冒泡排序结果为t₁≤t₂≤t₃≤...≤t_n-1≤t_n，则：

当有a个人在t₁时间会逃到出口时，红外传感器模块启动，将a个人作为一个红外热点进行分析，相邻红外热点之间的距离就是实际代表每个人彼此之间的平均距离m；

当m<4.516时，则有可能会发生踩踏事故，电机模块启动，对应的智能逃生门开启，以加快疏散该a个人；

当m≥4.516时，则不会发生踩踏事故，电机模块不启动，对应的智能逃生门不开启；

在过了t₁时间后，控制核心通过数据总量合计，统计得到剩下的预测逃生时间中，最小的为t₂并有b个人员的预测逃生时间为t₂，即有b个人在t₂时间逃到出口；

当m<4.516时，则有可能会发生踩踏事故，电机模块启动，对应的智能逃生门开启，以加快疏散该b个人；

当m≥4.516时，则不会发生踩踏事故，电机模块不启动，对应的智能逃生门不开启；

循环判断是否开启智能逃生门，保证所有人在不同逃生速度下，都能够安全疏散，防止踩踏事故的发生。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，包括智能逃生门、摄像头模块、热释红外传感器模块、电机模块、蓝牙模块以及控制核心；

智能逃生门设置在室内的出口或普通的逃生门旁，作为额外的逃生出口；

摄像头模块，用于拍摄并检测人员的逃生速度，并将数据传输至控制核心进行处理；

热释红外传感器模块，用于热源定位每个人员的位置，计算每个人员距离不同逃生出口的距离；

电机模块，用于控制智能逃生门的开关以及时疏散人群；

蓝牙模块，用于各模块之间的通信连接；

控制核心，分别与摄像头模块、热释红外传感器模块、电机模块和蓝牙模块连接，作为中枢大脑，统筹控制各个模块的运行。

2.根据权利要求1所述的一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，智能防踩踏逃生门系统包括以下步骤：

S1、热释红外传感器模块对室内人员进行检测，确定各个人员在室内的位置坐标并将数据传输给控制核心；

S2、控制核心根据各个人员的位置坐标，计算得到各个人员距离逃生出口距离；

S3、摄像头模块检测人员的逃生速度并将数据传输给控制核心，得出每个人员总的逃生时间，并预测每个逃生人员所选择的逃生出口；

S4、对所有逃生人员的预测逃生时间进行冒泡排序；

S5、计算安全逃生距离，根据安全逃生距离，判断是否开启智能逃生门以疏散人群。

3.根据权利要求2所述的一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，步骤S1中，确定各个人员在室内的位置坐标具体为：

为水平线建立x轴，以相邻的室内一边建立y轴，得到实际距离中的各人员在室内的位置坐标(X，Y)。

4.根据权利要求3所述的一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，步骤S2中，人员距离逃生出口的距离的具体计算公式如下：

其中，X为人员在x轴的位置坐标，Y为人员在y轴的位置坐标，Xn为逃生出口n的x轴坐标，Xn′为某一人员距离逃生出口n的距离。

5.根据权利要求4所述的一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，步骤S3中，总的逃生时间的计算具体为：

第n个人员逃到逃生出口n的逃生时间为：

t_nn＝Xn′/S

其中，S为人员的逃生速度，由摄像头模块检测得到；

第n个人员总的逃生时间：

t′_n＝{t_n1,t_n2,t_n3,...,t_nn}

其中，t′_n为第n个人员总的逃生时间，t_n1为第n个人从逃生出口1逃生的时间，t_n2为第n个人从逃生出口2逃生的时间，t_n3为第n个人从逃生出口3逃生的时间；t_nn为第n个人从逃生出口n逃生的时间。

6.根据权利要求5所述的一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，步骤S3中，预测每个逃生人员所选择的逃生出口具体为：

摄像头模块针对每个逃生人员识别他们逃生的方向，判断每个逃生人员意图通过哪个逃生出口逃生，从每个人员对应的总的逃生时间中选出预测逃生时间为：

t₁,t₂,t₃,...,t_n

其中，t₁∈t′₁，t₂∈t′₂，t₃∈t′₃，t_n∈t′_n。

7.根据权利要求6所述的一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，步骤S4具体为：

对所有人员的预测逃生时间t₁,t₂,t₃,...,t_n进行冒泡排序，具体为：

将所有预测逃生时间t₁,t₂,t₃,...,t_n统一排列成一竖列，每相邻两个数依次两两比较，将少的时间置于数据竖列下侧，直至比较出该数群里最少的时间，放置在数据竖列最下侧，将该数剔除，剩余数再次进行冒泡排序，直至最终得出所有预测逃生时间的大小顺序；

同时，控制核心通过数据统计，统计出相同预测逃生时间的人员的个数。

8.根据权利要求1所述的一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，计算安全逃生距离具体为：

考虑人员的安全疏散，假设每平方疏散人员为6人，则每一米长度的容纳量为：

假设人的肩宽平均为Ncm，则安全逃生距离为：

s＝(100-N×2.45)÷2.45。

9.根据权利要求7或8所述的一种新型智能防踩踏逃生门系统，其特征在于，步骤S5中，判断是否开启逃生门具体为：

假设步骤S4的冒泡排序结果为t₁≤t₂≤t₃≤...≤t_n-1≤t_n；

当控制核心统计出有a个人员的预测逃生时间为t₁，即在t₁时间有a个人员逃到逃生出口时，热释红外传感器模块将a个人作为一个红外热点进行分析，相邻红外热点之间的距离就是实际代表每个人彼此之间的平均距离m；

当m<s时，则有可能发生踩踏事故，电机模块启动，对应的智能逃生门开启，以加快疏散该a个人；

当m≥s时，则不会发生踩踏事故，电机模块不启动，对应的智能逃生门不开启；

在过了t₁时间后，控制核心通过数据总量合计，统计得到剩下的预测逃生时间中，最小的为t₂并有b个人员的预测逃生时间为t₂，即有b个人在t₂时间逃到逃生出口；

当m<s时，则有可能发生踩踏事故，电机模块启动，对应的智能逃生门开启，疏散该b个人；

当m≥s时，则不会发生踩踏事故，电机模块不启动，对应的智能逃生门不开启；

循环判断是否开启智能逃生门，直至所有人在不同逃生速度下安全疏散。

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