CN114330877A - 火灾逃生用建筑智能疏散系统及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种火灾逃生用建筑智能疏散系统及其应用方法。所述智能疏散系统包括系统服务器、可用疏散路径分析模块和最优疏散路径计算模块。利用智能疏散系统指示疏散的方法包括：系统服务器储存建筑信息；系统服务器获取火灾信息和烟气信息；可用疏散路径分析模块将疏散路径标记为可用疏散路径和不可用疏散路径；系统服务器向手持疏散设备发送开始疏散预警信息；系统服务器获取手持疏散设备的位置信息；最优疏散路径计算模块以手持疏散设备位置为起点不断计算最优疏散路径；和系统服务器向手持疏散设备发送最优疏散路径。应用本发明的疏散系统进行疏散，系统会根据实时的火灾数据不断规划每个人的最优疏散路径，实现整体人群的最高效率疏散。
Description
本申请是名为《火灾逃生用建筑智能疏散系统及其应用方法》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2018年10月24日，申请号为201811242927.0。
技术领域
本发明涉及建筑智能疏散系统，具体涉及基于人员实时位置、火场烟气和温度数据的建筑智能疏散系统。
背景技术
现有的建筑发生火灾时，人员疏散的方案一般是依靠人在确认火情后按最短路径的原则选择逃生的出口和路径，或根据事先制定的疏散预案进行人员疏散的组织。这两种方法都有自己的弊端。
如果按照最短路径的原则进行疏散，一是没有考虑到火灾发生过程中产生的烟气和高温的影响，烟气和高温会使一些疏散通道和疏散出口失效，如果强行通过烟气浓度较大或温度较高的通道，会使疏散人员的健康受到损害，疏散行动能力降低，甚至在疏散的过程中发生死亡现象。二是最短路径的原则不一定是整体疏散时间最短的方案，如果离某一个疏散门的疏散人员较多，这些人员都选择这个疏散门进行疏散，在这个疏散门门口会出现拥堵和排队的情况，严重时甚至会出现踩踏事件，发生群死群伤的现象。
如果根据事先制定的疏散预案进行人员疏散的组织，一是疏散预案在制定时只考虑了少部分火灾发生的位置及规模的情况，建筑实际发生火灾的位置和规模可能和事先考虑的不一样，这样制定的预案在实际执行时可能行不通。二是疏散过程在组织中会出现各种突发情况，少部分人没有按照预案执行，火情的发展比预案预想的要快等，完全按照预案组织疏散也不现实。
发明内容
目前现有技术中存在的技术问题是，目前的疏散系统，没有考虑由于人群疏散过程中产生的拥堵情形，因此容易出现疏散时间延长、疏散失效的问题。
为了解决上述问题，本发明人认为如果将人员进行分流，让其中一部分人员选择走可用的、稍远一点的疏散门，反而会使所有人员整体疏散时间变短，更安全高效的完成疏散。本发明提供的方案基于所有人的位置信息，即时更新最短疏散路径，并以每个人的位置作为起点，提供疏散路径，实现有效疏散。
具体来说，本发明提出了如下技术方案：
本发明提供了一种利用智能疏散系统指示疏散的方法，所述方法包括以下步骤：
S1：系统服务器储存建筑信息；所述建筑信息包括建筑的三维结构图；
S2：系统服务器获取火灾信息和烟气信息；所述火灾信息包括火灾发生信息和火灾位置信息；所述烟气信息包括烟气温度和烟气浓度；
S3：可用疏散路径分析模块根据所述火灾信息和所述烟气信息将疏散路径标记为可用疏散路径和不可用疏散路径；具体包括：
1)首先根据火灾发生的位置，将火灾发生的防火分区的疏散出口设为不可用；在该防火分区的人员首先疏散出火灾发生位置所在的防火分区，然后利用相邻防火分区的疏散楼梯或疏散出口进行疏散；2)根据探测到的烟气浓度和烟气温度数据，判断在一定时间内该疏散走道或疏散楼梯间烟气和温度是否会对疏散人员的健康和疏散行动能力造成致命影响，若否则可用；若是，则不可用；若不可用，在规划疏散路径时将不再考虑使用该疏散走道或疏散楼梯间；
S4：系统服务器向手持疏散设备发送开始疏散预警信息；
S5：系统服务器获取手持疏散设备的位置信息；
S6：最优疏散路径计算模块计算最优疏散路径，包括：最优疏散路径计算模块以手持疏散设备位置为起点，并间隔时间依据更新的手持疏散设备位置和可用疏散路径不断计算；所述间隔时间为8～15秒；具体包括：所述最优疏散路径计算模块根据一段最优疏散路径上的手持疏散设备数量和所述最优疏散路径的容量，调整位于所述最优疏散路径靠后位置的手持疏散设备的最优疏散路径，优选的是，所述最优疏散路径计算模块根据一段最优疏散路径上的手持疏散设备数量和所述最优疏散路径的容量预测拥堵时间t1，最优疏散路径计算模块计算拥堵位置靠后的手持疏散设备更换到相邻疏散路径的疏散时间t2，并比较t1和t2的大小，当t1＞t2时，向拥堵位置靠后的手持疏散设备发送更改疏散路径的提示；
S7：系统服务器向手持疏散设备发送最优疏散路径。
可选地，最优疏散路径计算模块根据最短路径算法计算最优疏散路径，所述最短路径算法为Dijkstra算法、SPFA算法、Bellman-Ford算法、Floyd算法、Floyd-Warshall算法、Johnson算法、A*算法、DAG图算法、PSP算法和等距图算法中的一种或两种以上。
可选地，所述间隔时间优选为10秒。
为实现上述目的，本发明还提供了一种智能疏散系统，所述智能疏散系统基于所述的方法，所述系统包括：系统服务器、可用疏散路径分析模块和最优疏散路径计算模块；
所述系统服务器用于获取火灾信息、烟气信息和手持疏散设备的位置信息；所述火灾信息包括火灾发生信息和火灾位置信息；
所述可用疏散路径分析模块用于将疏散路径标记为可用疏散路径和不可用疏散路径；
所述最优疏散路径用于计算最优疏散路径，包括：以手持疏散设备位置为起点，并间隔时间依据更新的手持疏散设备位置和可用疏散路径不断计算。
可选地，所述火灾信息来自于火灾发生探测模块。
可选地，所述火灾发生探测模块包括感烟火灾探测器、感温火灾探测器和/或感光火灾探测器。
可选地，所述烟气信息包括烟气浓度数据和烟气温度数据。
可选地，所述烟气信息来自于火灾数据探测模块。
可选地，所述火灾数据探测模块距离地面高度为1.9～2.5米，以探测到威胁到人体的呼吸和安全的烟气浓度和烟气温度。
可选地，所述火灾数据探测模块距离地面高度为2米。
本发明的有益效果包括：
本发明在计算疏散路径时考虑到了所有人的位置信息，疏散路径会根据拥堵情况进行调整，根据实时的火灾数据不断规划每个人的最优疏散路径，实现整体人群的最高效率疏散。
下面结合附图和各个具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明。
附图说明
图1是本发明指示疏散开始的系统流程图，包括火灾发生探测模块、系统服务器、手持疏散设备。
图2是本发明智能疏散指示的系统流程图。
具体实施方式
本发明的主要目的在于构建一种实现整体人群疏散时间最短的智能疏散系统。本系统在发生的火情时，根据建筑内实时的人员分布以及火灾发生发展的实际情况安排每一个人的疏散路径，并根据疏散过程中疏散人员的执行情况和火灾发展的实时数据进行动态调整，可以在疏散的整个过程中进行指导，使得最终疏散过程高效完成。
本发明的智能疏散系统通过人员的实时位置和火灾发生之后的烟气和温度数据，安排建筑内每一个人的疏散路线。所述智能疏散系统包含的硬件有：1)火灾发生的探测设备、2)火灾数据的探测设备、3)系统服务器、4)手持疏散设备、5)信号传输系统。按功能模块可分为：1)火灾发生探测模块、2)火灾数据探测模块、3)可用疏散路径分析模块、4)疏散人员最优疏散路径计算模块、5)手持疏散设备、6)信号传输系统。
火灾发生探测模块包括火灾发生探测设备。火灾发生探测设备由常用的火灾探测设备如感烟火灾探测器、感温火灾探测器、感光火灾探测器等组成。绝大部分的建筑已经安装了这些装置，可以将其接入本系统，如未安装，则需要进行安装。当火灾发生时火灾发生探测设备探测到了火灾的发生，将火灾发生的信号和发生的位置信息通过信号传输系统传输给服务器，服务器确认火情后将开始疏散的信号通过信号传输系统发送到手持疏散设备。建筑内人员接到手持疏散设备发出的开始疏散的指示，疏散开始。
火灾数据探测模块包括火灾数据探测设备。安装高度的范围一般为1.9至2.5米，这是根据人的平均身高来决定的。一般人的平均身高为1.72米左右、相对较高的有1.8几米，探测器就是要探测威胁到人的呼吸和安全的烟气浓度和温度，因此选取比人身高略高的高度为宜。本发明优选的方案中，火灾数据探测设备主要安装在疏散走道和疏散楼梯间2米的高度，主要用来探测火灾发生后2米高度的烟气浓度数据和温度数据。探测到数据后实时传输给系统服务器。
可用疏散路径分析模块根据火灾发生位置、烟气温度浓度等信息确认疏散通道是否可用。系统服务器内已经预存了本建筑的三维结构图。当火灾发生后，火灾发生探测模块已经将火灾发生的位置信息传输给了服务器，同时，火灾数据探测模块也将实时的疏散走道和疏散楼梯间烟气浓度和温度的数据传给服务器。依据这些数据，可用疏散路径分析模块分析出本建筑在这次火灾中可用于人员疏散的安全路径。具体步骤包括：1)首先根据火灾发生的位置，将火灾发生的防火分区的疏散出口设为不可用。在该防火分区的人员首先疏散出火灾发生位置所在的防火分区，然后利用相邻防火分区的疏散楼梯或疏散出口进行疏散。2)根据探测到的烟气浓度和温度的数据，判断在一定时间内该疏散走道或疏散楼梯间烟气和温度是否会对疏散人员的健康和疏散行动能力造成致命影响，如不会则可用，如会则不可用。如不可用，在规划疏散路径时将不再考虑使用该疏散走道或疏散楼梯间。这样根据火情发展的情况实时动态分析建筑内可以用来疏散的安全的疏散走道和疏散楼梯。
疏散人员最优疏散路径计算模块根据手持疏散设备的实时位置，计算出最优疏散路径。系统服务器通过可用疏散路径分析模块已经分析出了建筑内实时的可用疏散路径。手持疏散设备通过信号传输系统将疏散人员实时的位置信息传输给系统服务器。系统服务器将根据建筑的三维结构、可用疏散路径、人员的实时位置信息计算出人员的最优疏散路径，并通过信号传输系统发送到手持疏散设备，疏散人员根据手持疏散设备提示的疏散路径进行疏散。疏散人员的最优疏散路径并不是只计算一次，而是计算多次，每次间隔8～15秒。根据每个人的实时位置变化和可用疏散路径的变化，不断地计算每个人的最优疏散路径。发生火灾时一般用于疏散的安全时间也就7～8分钟左右，依据大楼的高度和建筑构造以及疏散人员的多少这个时间稍长或稍短。出于安全考虑这一计算的间隔时间不宜太长，太长会使疏散人员错过最佳调整疏散路线的时机，太短又太频繁，服务器的计算量太大。所述间隔时间一般为8～15秒之间为宜，在服务器可以负担计算量的情况下，本发明优选10秒。
在计算疏散路径时首先依据最短路径的原则，让每个人的疏散路径都最短。但是根据可用疏散路径的变化又进行调整。例如某人的最短疏散路径上的疏散通道或楼梯间在短时间内将变为不可用，则在所有可用疏散通道中规划新的最短疏散路径，发送到疏散人员的手持疏散设备上，并发出更改疏散路径的提示。由于建筑内的某些楼梯间可能发生拥堵的情况，系统服务器通过疏散人员最优疏散路径计算模块根据拥堵的人员规模，楼梯间入口的宽度数据等预测拥堵时间，并作出让拥堵人员中靠后的一部分人员使用相邻的可用疏散通道和楼梯间的决定，这样可以减少拥堵时间，使所有人员全部疏散所用的时间达到最短。
手持疏散设备用于指导持有者进行疏散，其具备三个主要功能：1)在火灾发生时接收系统服务器发出的报警提示发出开始疏散的信号，2)将人员的实时位置信息通过信号传输系统传输给系统服务器，3)接收系统服务器发出的疏散方向和路径的指示并显示出来。
信号传输系统将火灾发生探测设备、火灾数据探测设备、系统服务器、手持疏散设备连接起来，实现这些设备之间信息的传输。
实施例1
本实施例的智能疏散系统，包括系统服务器、可用疏散路径分析模块和最优疏散路径计算模块。系统服务器储存建筑信息；火灾发生探测模块将火灾发生信息和火灾位置信息发送给系统服务器；火灾数据探测模块安装在距离地面2米高度的位置，将烟气浓度和温度信息发送给系统服务器；系统服务器获取手持疏散设备的位置信息，并向手持疏散设备发送开始疏散预警信息；可用疏散路径分析模块根据上述火灾和烟气信息用于将疏散路径标记为可用疏散路径和不可用疏散路径；最优疏散路径计算模块计算最优疏散路径，包括：最优疏散路径计算模块以手持疏散设备位置为起点，并间隔10秒依据更新的手持疏散设备位置和可用疏散路径不断计算,算法选择根据Dijkstra算法；系统服务器获取最优疏散路径计算模块计算得到的疏散路径，向手持疏散设备发送最优疏散路径。手持疏散设备指引疏散路径。
所述最优疏散路径计算模块根据一段最优疏散路径上的手持疏散设备数量和所述最优疏散路径的容量等预测拥堵时间，向拥堵位置靠后的手持疏散设备发送更改疏散路径的提示，将靠后位置的手持疏散设备的最优疏散路径调整为相邻疏散出口或楼梯间对应的最优疏散路径。
实施例2
本实施例的智能疏散系统，包括系统服务器、可用疏散路径分析模块和最优疏散路径计算模块。系统服务器储存建筑信息；火灾发生探测模块将火灾发生信息和火灾位置信息发送给系统服务器；火灾数据探测模块安装在距离地面2米高度的位置，将烟气浓度和温度信息发送给系统服务器；系统服务器获取手持疏散设备的位置信息，并向手持疏散设备发送开始疏散预警信息；可用疏散路径分析模块根据上述火灾和烟气信息用于将疏散路径标记为可用疏散路径和不可用疏散路径；最优疏散路径计算模块计算最优疏散路径，包括：最优疏散路径计算模块以手持疏散设备位置为起点，并间隔10秒依据更新的手持疏散设备位置和可用疏散路径不断计算,算法选择根据Dijkstra算法；系统服务器获取最优疏散路径计算模块计算得到的疏散路径，向手持疏散设备发送最优疏散路径。手持疏散设备指引疏散路径。
所述最优疏散路径计算模块根据一段最优疏散路径上的手持疏散设备数量和所述最优疏散路径的容量等预测拥堵时间t1，最优疏散路径计算模块计算拥堵位置靠后的手持疏散设备更换到相邻疏散路径的疏散时间t2，并比较t1和t2的大小，当t1＞t2时，向拥堵位置靠后的手持疏散设备发送更改疏散路径的提示，将靠后位置的手持疏散设备的最优疏散路径调整为相邻疏散出口或楼梯间对应的最优疏散路径。
Claims (10)
1.一种利用智能疏散系统指示疏散的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：系统服务器储存建筑信息；所述建筑信息包括建筑的三维结构图；
S2：系统服务器获取火灾信息和烟气信息；所述火灾信息包括火灾发生信息和火灾位置信息；所述烟气信息包括烟气温度和烟气浓度；
S3：可用疏散路径分析模块根据所述火灾信息和所述烟气信息将疏散路径标记为可用疏散路径和不可用疏散路径；具体包括：
1)首先根据火灾发生的位置，将火灾发生的防火分区的疏散出口设为不可用；在该防火分区的人员首先疏散出火灾发生位置所在的防火分区，然后利用相邻防火分区的疏散楼梯或疏散出口进行疏散；2)根据探测到的烟气浓度和烟气温度数据，判断在一定时间内该疏散走道或疏散楼梯间烟气和温度是否会对疏散人员的健康和疏散行动能力造成致命影响，若否则可用；若是，则不可用；若不可用，在规划疏散路径时将不再考虑使用该疏散走道或疏散楼梯间；
S4：系统服务器向手持疏散设备发送开始疏散预警信息；
S5：系统服务器获取手持疏散设备的位置信息；
S6：最优疏散路径计算模块计算最优疏散路径，包括：最优疏散路径计算模块以手持疏散设备位置为起点，并间隔时间依据更新的手持疏散设备位置和可用疏散路径不断计算；所述间隔时间为8～15秒；具体包括：所述最优疏散路径计算模块根据一段最优疏散路径上的手持疏散设备数量和最优疏散路径的容量，调整位于所述最优疏散路径靠后位置的手持疏散设备的最优疏散路径，优选的是，所述最优疏散路径计算模块根据一段最优疏散路径上的手持疏散设备数量和所述最优疏散路径的容量预测拥堵时间t1，最优疏散路径计算模块计算拥堵位置靠后的手持疏散设备更换到相邻疏散路径的疏散时间t2，并比较t1和t2的大小，当t1＞t2时，向拥堵位置靠后的手持疏散设备发送更改疏散路径的提示；
S7：系统服务器向手持疏散设备发送最优疏散路径。
2.根据权利要求1所述的利用智能疏散系统指示疏散的方法，其特征在于，最优疏散路径计算模块根据最短路径算法计算最优疏散路径，所述最短路径算法为Dijkstra算法、SPFA算法、Bellman-Ford算法、Floyd算法、Floyd-Warshall算法、Johnson算法、A*算法、DAG图算法、PSP算法和等距图算法中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1-2任一项所述的利用智能疏散系统指示疏散的方法，其特征在于，所述间隔时间优选为10秒。
4.一种智能疏散系统，其特征在于，所述智能疏散系统基于权利要求1-3任一项所述的方法，所述系统包括：系统服务器、可用疏散路径分析模块和最优疏散路径计算模块；
所述系统服务器用于获取火灾信息、烟气信息和手持疏散设备的位置信息；所述火灾信息包括火灾发生信息和火灾位置信息；
所述可用疏散路径分析模块用于将疏散路径标记为可用疏散路径和不可用疏散路径；
所述最优疏散路径用于计算最优疏散路径，包括：以手持疏散设备位置为起点，并间隔时间依据更新的手持疏散设备位置和可用疏散路径不断计算。
5.根据权利要求4所述的疏散系统，其特征在于，所述火灾信息来自于火灾发生探测模块。
6.根据权利要求5所述的疏散系统，其特征在于，所述火灾发生探测模块包括感烟火灾探测器、感温火灾探测器和/或感光火灾探测器。
7.根据权利要求4所述的疏散系统，其特征在于，所述烟气信息包括烟气浓度数据和烟气温度数据。
8.根据权利要求4或6所述的疏散系统，其特征在于，所述烟气信息来自于火灾数据探测模块。
9.根据权利要求8所述的疏散系统，其特征在于，所述火灾数据探测模块距离地面高度为1.9～2.5米，以探测到威胁到人体的呼吸和安全的烟气浓度和烟气温度。
10.根据权利要求9所述的疏散系统，其特征在于，所述火灾数据探测模块距离地面高度为2米。
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