CN201226174Y - 一种地下空间火灾智能逃生指示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种地下空间火灾智能逃生指示装置。该装置的火灾信号探测器通过模数转换器与火灾报警控制器连接，火灾报警控制器通过数模转换器之一与所述报警设备连接，火灾报警控制器还通过信号传递装置与智能疏散控制器连接，智能疏散控制器通过数模转换器之二分别与所述感应发报器和光闪烁指示灯分别连接，智能疏散控制器还与监视器连接；智能疏散控制器为带有数据库和数据处理器的计算机。本实用新型将火灾自动报警器与疏散指示装置结合在一起，该装置是一种集报警、语音、指示、定位等多种功能于一体的逃生指示装置，与传统的固定方向型疏散指示或单一的疏散指示装置相比有着巨大的技术优势和实用价值。

Description

一种地下空间火灾智能逃生指示装置

技术领域

本实用新型涉及一种火灾逃生指示装置，特别是涉及地下空间火灾智能逃生指示装置，具体是指一种将火灾自动报警器与疏散指示装置相结合的地下空间火灾智能逃生指示装置。

背景技术

随着我国经济建设和城市化的快速发展，经济发达地区即将进入大规模开发和利用城市地下空间资源的时期。地下空间因其外围是土壤或岩石，只有内部空间，与外界联系孔洞少、面积小，通风和换热主要依靠通风系统，一旦电气起火，或者货物、行李等可燃物受到高温加热发生阴燃，由于其排烟、排热性差，热烟很难排出，内部空间温度上升快，较易出现“轰燃”，引发大规模、高强度火灾。同时地下空间火灾发生时不同于高层建筑，不能通过逃生器等各种有效方法逃离至地面或安全地带，只能通过楼梯等疏散通道疏散到地面，因此，地下建筑场所中人员的顺利逃离和疏散成为地下建筑的一个重要安全问题，地下建筑疏散指示装置的有效性及疏散路线的合理性显得尤为重要。

与地面建筑有门、窗等与大气相通不同，地下建筑发生火灾时空气供给和烟气的排放完全依赖于与地面相通的出入口和通风系统，同时，排烟口又是人员的逃生通道，火灾发生时，地下建筑内浓烟一片，施救人员下去进行抢救必须配戴呼吸器，由于浓烟蔓延在逃生通道中，施救人员和逃生人员通常什么也看不见，灾情严重时灯光、红外装置等设备都无法照见现场，从而导致地下建筑火灾中人员逃生和施救非常困难。因此，使用先进的逃生指示装置，及时准确的启动报警设备，准确定位起火部位并形成最有利的逃生路线，同时给与语音提示，并发射无线信号，确保地下空间建筑人员的顺利逃离及消防人员的及时扑救。

传统的逃生指示装置功能单一，大多数地下建筑逃生指示装置只有逃生指示标志或逃生指示标志和语音提示，其缺点是火灾发生时产生大量浓烟，受困人员根本看不清指示标志，而且当逃生人员发现火灾发生时，现场往往一片混乱，语音提示一般作用不大。近年来，逃生指示装置有所改善，在上述基础上增加了逃生指示灯，但是效果还是不很理想，其缺点是当某一出口或逃生路径被堵后，逃生装置不能根据实际情况及时改变逃生路线，正确指引受困人员逃生，同时，当受困人员出路全部被堵后，救灾人员无法及时准确的探测到其具体位置。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有逃生指示装置存在的缺陷与不足，提供一种准确、高效，并具有集报警、语音、指示、定位等多种功能于一体的地下空间火灾智能逃生指示装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种地下空间火灾智能逃生指示装置，包括火灾信号探测器、火灾报警控制器、智能疏散控制器、监视器、感应发报器、光闪烁指示灯、报警设备；所述火灾信号探测器通过模数转换器与火灾报警控制器连接，火灾报警控制器通过数模转换器之一与所述报警设备连接，火灾报警控制器还通过信号传递装置与智能疏散控制器连接，所述智能疏散控制器通过数模转换器之二分别与所述感应发报器和光闪烁指示灯分别连接，智能疏散控制器还与监视器连接；所述智能疏散控制器为带有数据库和数据处理器的计算机。

所述报警设备包括消防联动控制器、火警电话、应急照明和防排烟系统。

所述火灾信号探测器包括光电感烟探测器、智能感温控制器、智能感烟感温复合控制器、智能感烟感CO复合控制器。

所述感应发报器还与手动发报按钮连接。

所述感应发报器由感应单元、无线发射单元、语音单元和处理单元四部分组成，所述感应单元为感应遮断器、红外线感应装置或热感应装置；所述无线发射单元为智能无线信号发射器；所述语音单元为语音集成功放电路，所述语音集成功放电路包括功放集成模块，功放集成模块分别与扬声器和发光二极管连接；所述处理单元为中央处理器，分别与感应单元、无线发射单元和语音单元连接。

本实用新型的工作过程包括：

(1)采用所述火灾信号探测器对地下空间进行火灾信号探测，所述火灾报警控制器对所述火灾信号探测器探测到的火灾信号进行录入、处理和判断。

(2)判断得出火灾发生后，所述火灾报警控制器对火灾发生位置进行定位，将定位信号传输给所述智能疏散控制器，并对火灾发生位置进行同步监测，同时启动报警设备，采取灭火措施。

(3)智能疏散控制器根据接收到的火灾定位信号，利用所述数据库中提供的地下空间结构图、危险度划分规则、人员运动规律以及通风排烟情况等，运用元胞自动机模型形成建筑结构总的危险度图(包括火灾危险度和位置危险度)，如所述火灾报警控制器探测到新的起火位置或判断火灾已经向外蔓延，则所述智能疏散控制器根据新的火灾信号，自动形成新的危险度图。

(4)智能疏散控制器中的数据处理器根据形成的建筑结构总危险度图，运行已经编制好的元胞自动机程序以及根据所述数据库提供的元胞自动机智能逃生准则，自动形成最佳疏散指示路线。

(5)同时，所述智能疏散控制器向光闪烁指示灯发出智能疏散指令，使形成的最佳疏散指示路线方向上的指示灯运作，同时启动感应发报器，对逃生者进行语音指导提示，并发射具备特定坐标意义的无线信号，供搜救人员掌握受困者位置。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和效果：

(1)将火灾自动报警器与疏散指示装置结合在一起，利用火灾自动报警器提供的准确报警位置信息，自动形成指示疏散的最佳路线，使诱导疏散成为一种智能化逃生引导装置；

(2)应用元胞自动机模型对地下建筑进行危险度计算，根据计算结果运行元胞自动机程序自动生成最佳的逃生指示路线，并根据当前灾情以及火灾蔓延情况，及时改变疏散路线，增强了逃生指示的可靠性；

(3)引入非线性动力学对地下空间火灾机理进行基础理论研究，根据调研所得建筑结构基本情况，应用元胞自动机建立不同结构特点下的地下空间火灾逃生模型，并分析火灾发生时可能引起的人员堵塞和瓶颈位置，为救援和灭火工作提供强有力的理论基础，大大增强逃生的有效性和救灾的及时性、准确性。

(4)本实用新型是一种集报警、语音、指示、定位等多种功能于一体的逃生指示装置，与传统的固定方向型疏散指示或单一的疏散指示相比有着巨大的技术优势和实用价值。

附图说明

图1是本实用新型地下空间火灾智能逃生指示装置的结构示意图；

图2是本实用新型地下空间火灾智能逃生导引方法流程示意框图；

图3是本实用新型地下空间火灾智能逃生指示装置自动形成最佳路线的处理过程示意框图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但实施方式不限于此。

如图1所示，本实用新型地下空间火灾智能逃生指示装置，包括火灾信号探测器1、模数转换器2、火灾报警控制器3、信号传递装置4、智能疏散控制器5、监视器6、数模转换器之二7、感应发报器8、光闪烁指示灯9、数模转换器之一10、报警设备11、手动发报按钮12。

智能疏散控制器5通过计算机来实现，由数据处理器5-1、数据库5-2两部分相互连接组成；火灾信号探测器1可以是离子感烟、气体传感器或温度传感器，也可以是离子感烟、气体传感器或温度传感器的结合。火灾报警控制器3通过模数转换器2与火灾信号探测器1连接，火灾报警控制器3通过信号传递装置4与数据处理器5-1连接，火灾报警控制器3还通过数模转换器之一10与报警设备11连接，报警设备11包括地下建筑中已经装备的消防联动控制器11-1、火警电话11-2、应急照明11-3、防排烟系统11-4等设备；数据处理器5-1通过数模转换器之二7分别与感应发报器8和光闪烁指示灯9连接，感应发报器8还设有手动发报按钮12，感应发报器8包括语音提示装置8-1、感应装置8-2、人体定位装置8-3。

火灾信号探测器1用于现场火灾信号的探测，可以采用市面上已有的产品，如北京海利自动化系统工程有限公司的HST8110智能光电感烟探测器、HST8120智能感温控制器、HST8130智能感烟感温复合控制器、HST8140智能感烟感CO复合控制器。火灾信号探测器1布置于天花板上，其个数视情况而定，火灾信号探测器探测的范围应包含地下建筑任何一个角落，且火灾信号探测器不能有障碍物遮挡。从火灾信号探测器1获取报警位置信息的火灾报警控制器3通过模数转换器2始终监视火灾信号探测器1发送来的信息，并始终巡检每一个火灾探测器的工作情况。发生火灾时，火灾信号探测器1将探测到的火灾信号通过模数转换器2传递给火灾报警控制器3，火灾报警控制器在发出声光报警的同时将报警的位置信息通过信号传递装置4传递给数据处理器5-1，同时通过数模转换器之二7启动报警设备。

所述火灾报警控制器用于接收并处理火灾信号探测器的探测信号，并通过数模转换器之一对所述报警设备进行有效控制，同时能够提供准确的火灾报警位置信息。所述火灾报警控制器可以采用市面上已有的产品，如靖江市京安防卫器材厂生产的JB-QB-SF4100E型火灾报警控制器。

所述监视器用来显示形成的最佳疏散路线和火灾模拟结果，包括大概逃生时间、可能发生的瓶颈位置以及生成的图像。可以采用市面上已有的产品，如深圳创邦安科技有限公司生产的15寸专业液晶监视器。

所述报警设备包括地下空间建筑中已经装备的消防联动控制器、火警电话、应急照明、防排烟系统、灭火控制装置等设备。

所述光闪烁指示灯灯面板发光部分的两端是具有方向指示的箭头，中间是有宣传、指导作用的文字。火灾时，中间文字部分，两边的发光箭头可闪亮、可常亮，闪亮时的快慢、间隔可根据实际情况任意调整，发光光源颜色可以是白光，也可以是绿色光，多个指示灯一起安装使用时，闪亮的发光箭头以一定的速度向安全出口方向依次闪烁移动形成方向感极强的光移动效果，使指示灯在烟雾的条件下可见程度高，方向感强，引导效果好。另外，指示灯设有阻燃护罩，具有非常好的防火性能。所述光闪烁指示灯是具有一字线光束和频闪功能的半导体激光灯，由激光灯、阻光板、开关箱、控制信号输入端子、UPS不间断电源输入端子、整流电源输出端子、UPS不间断电源几部分组成。

所述感应发报器8由感应单元、无线发射单元、语音单元、处理单元四部分组成，具有侦测人体接近、语音指引逃生方向及发射定位信号等功能；所述感应单元可以是感应遮断器，红外线、或是热感应装置；所述无线发射单元为一智能无线信号发射器；所述语音单元为一语音集成功放电路，包括一功放集成模块，功放集成模块连接有扬声器和发光二极管；所述处理单元为一中央处理器，与前述各单元连接，作为控制中枢。串联各个感应发报器构成逃生方向导引系统，于人员接近时，逐站以语音导引其向逃生方向前进，当感应发报器感应人员趋近时，同时发射具备特定坐标意义的无线信号，供搜救人员掌握受困者位置，当人员离开时，对应位置的感应发射器亦停止发射信号。

所述智能疏散控制器为带有数据库和数据处理器的计算机，由数据处理器单元、数据库单元、信息载波发送和信息接收单元，电源供应单元，报警信息显示单元组成。所述数据库单元具有数据存储、查询、分析以及知识发现等功能，存储的数据包括：信号探测器采集的火灾信号、火灾发生的位置，经过大量调研、问卷调查、理论研究得到的地下建筑结构特点、类型、防火设施、通风、排烟、人员运动规律等数据和元胞自动机智能逃生准则，以及特定火灾模式下建议采用的扑救措施和形成的最佳疏散路线。数据库单元与数据处理器单元之间通过信息载波发送和信息接收单元进行数据传输交换，数据库单元为数据处理器单元提供地下空间结构图、危险度划分规则和元胞自动机智能逃生准则。

所述智能疏散控制器对火灾发生时最佳疏散指示路线形成的处理过程采用MATLAB编制的元胞自动机程序。元胞自动机(Cellular Automata)是由大量简单一致的个体通过局部联系组成的离散、分散及空间可扩展系统，起初主要用于模拟生命系统所具有的自复制功能，其主要特点是直接按照一定的规则来模拟非线性物理现象，从而省去了构建微分方程的繁琐。本实用新型采用元胞自动机方法，以火灾信号探测器探测的火灾信号及火灾发生位置为输入参数，以所述智能疏散控制器中数据库单元提供的地下空间结构图、危险度划分规则、人员运动规律以及通风排烟情况等形成建筑结构总的危险度图(包括火灾危险度和位置危险度)。

所述智能疏散控制器中数据处理器单元根据形成的建筑结构总的危险度图，运行已经编制好的元胞自动机程序以及根据所述数据库单元的元胞自动机智能逃生准则，自动形成最佳疏散指示路线，并预测当前火灾人员的大概逃生时间以及哪些地方最有可能发生人员堵塞，同时自动生成图像，为救灾人员提供参考。本实用新型还能够根据火灾蔓延的新情况，例如当某一安全出口在火灾蔓延的过程中由安全变为不安全或有防火卷帘门将疏散通道阻断时，火灾报警控制器接收到新的报警位置信息，智能疏散控制器根据新的火灾变化情况，自动形成新的最佳疏散路线并控制光闪烁指示灯自动变换疏散指示方向。本实用新型除具有引导人员疏散的功能外，消防人员还可以沿光闪烁移动疏散指示灯的逆向指示方向方便的找到火源。

如图3所示，当火灾报警控制器3确认火灾发生时，将火警信号与火灾发生的坐标位置经信号传递装置4传输给智能疏散控制器5的数据处理器单元5-1，数据处理器单元5-1中包含了预先已经编制好的元胞自动机模块5-1-1，元胞自动机模块5-1-1根据火灾发生的具体位置，利用数据库单元5-2提供的地下空间结构图、危险度划分规则、人员运动规律以及通风排烟情况等，运用元胞自动机模型形成建筑结构总危险度图(包括火灾危险度和位置危险度)。总危险度图的形成过程：在元胞自动机模型中，将所研究的二维空间按矩形方式进行均匀的网格划分，每个格点即为元胞，所有元胞共同构成了元胞空间。对火灾危险度的确定是以火源处为危险度等级最高点，按幂指数a递减呈辐射状分布，距火源越远，等级越低，并有一定的影响范围。位置危险度是按其到达出入口网格的步距来计算，在出入口处危险度最小，离出入口越远的地方危险度越高，墙和障碍物的危险度最高。将位置危险度与火灾危险度叠加得到总的危险度分布图。如果火灾报警控制器3探测到新的起火位置或判断火灾已经向外蔓延，则数据处理器单元5-1根据新的火灾信号，自动形成新的危险度分布图。然后运行已经编制好的元胞自动机程序以及根据数据库单元5-2提供的元胞自动机智能逃生准则，自动形成最佳疏散指示路线，并对当前火灾情形进行模拟，预测人员的大概逃生时间以及哪些地方最有可能发生人员堵塞，同时自动生成图像。模拟结果和数据库单元5-2事先存储的特定火灾模式下建议采用的相应扑救措施都显示在监视器6上。同时，将接收到的火灾定位信号、形成的最佳疏散路线图以及模拟结果反馈回数据库单元保存，以便灾后的查询、分析，以及判断形成的路线是否最佳，并及时更新元胞自动机程序，使形成的疏散路线更加合理化、智能化。

最佳疏散路线形成后，数据处理器单元5-1通过数模转换器之二7向处于最佳疏散路线上的光闪烁指示灯9发出智能疏散指令，使指示灯上的闪烁光源沿疏散通道向安全出口的方向一个个依次闪烁，给逃生者提供逃生路径。随着火灾的蔓延，当发生新情况时，数据处理器单元5-1接收到新的火灾报警信号，并根据新的火灾变化情况，自动形成新的最佳疏散路线，同时改变原来的疏散指示灯方向，将人们引向新情况下的疏散路线。

与此同时，数据处理器单元5-1通过数模转换器之二7启动感应发报器8，感应发报器8包括感应单元、无线发射单元、语音单元和处理单元。所述感应单元可以是感应遮断器，红外线、或是热感应装置，用以感应人体是否接近；所述无线发射单元在人体趋近时发射一代表特定坐标信号的无线信号，可以随民众或救灾人员移动，通报进行方位，提醒赶到现场的消防救灾人员；所述语音单元内建导引语音，于人体接近时开始播放，逃生者必需面对该装置，依其所指示的方向寻求下一个出口，而内建的语音类别譬如：a逃生出口在你自己的左边；b逃生出口在你自己的右边；c逃生出口在你的前方；d这里是逃生门；e逃生出口在左、右边(双向感应指引)；f其他依特殊地形内建的指引，例如：这里是逃生楼梯。为了避免方向混淆，发挥最大逃生功能，利用上述6种逃生指令交互设计使用；所述处理单元与前述各单元连接作为控制中枢。此外，感应发报器8上还附有手动发报按钮12，当逃生方向受阻而无法往别处移动时，可以按压设定在感应发报器8上的手动发报按钮12，发射求救电波，若该感应发报器手动按钮已坏，或者逃生者无法按压该手动按钮时，可以在原地不断移动，使感应发报器反复感应，间歇性地发射电波，通知救灾人员到该处救援。该装置集报警、语音、指示、定位等多种功能于一体，可以指引逃生者在视线良好时根据指示灯闪烁方向和语音指导双层提示正确逃生，以及在视线不良情况下依据语音提示顺利逃生，以及给搜救人员提供正确的搜救位置，以缩短搜救时间，减少人员的伤亡，并且当情况紧急时，救灾人员亦可以凭着该逃生导引装置指引的方向安全撤退。

综上所述，本实用新型地下空间火灾智能逃生指示装置的工作过程是：

(1)火灾信号探测器1现场探测和调查得到的温度、压力、烟气、气体成份等数据经模数转换器2传递给火灾报警控制器3；

(2)火灾报警控制器3对接收的信号进行综合分析，判断火灾是否发生。确定发生火灾后，定位火灾发生的具体位置，并对火灾进行实时监测，判断火灾是否蔓延或有新的起火位置；

(3)同时，火灾报警控制器3将火警信号与火灾发生坐标位置经信号传递装置4传输给数据处理器5-1，同时，经数模转换器之一10实现对报警设备11的控制；

(4)数据处理器5-1根据接收到的火警信号与起火位置，运用数据库5-2中的地下空间结构图、元胞自动机危险度划分规则等形成建筑结构总的危险度图；

(5)数据处理器5-1根据形成的总危险度图，用元胞自动机模型以及数据库5-2提供的元胞自动机智能逃生准则，自动形成最佳疏散指示路线，并预测当前火灾人员的大概逃生时间以及哪些地方最有可能发生人员堵塞，同时自动生成图像，为救灾人员提供参考。同时数据处理器5-1根据火灾报警控制器3接收到新的报警位置信息，自动形成新的最佳疏散路线。

(6)最佳疏散路线形成后，数据处理器5-1通过数模转换器之二7控制光闪烁指示灯9，使最佳疏散路线方向上的指示灯运作，并根据火灾变化情况控制光闪烁指示灯9自动变换疏散指示方向。

(7)同时，数据处理器5-1通过数模转换器之二7启动感应发报器8，对逃生者进行语音指导提示，并发射具备特定坐标意义的无线信号，供搜救人员掌握受困者位置。受困者还可以按压设定在感应发报器上的手动发报按钮，发射求救电波。

(8)数据处理器5-1将每次接收到的火警信号、火灾位置以及形成的最佳疏散路线图反馈回数据库保存，以便灾后的查询、分析，以及判断形成的路线是否最佳，并及时更新元胞自动机程序，使形成的疏散路线更加合理化，同时还可以根据保存的数据对地下建筑的火灾逃生进行模拟，分析不同起火位置时疏散过程的瓶颈位置，为性能化防火设计提供理论依据。

如上所述，即可较好地实现本实用新型。

Claims (5)

1、一种地下空间火灾智能逃生指示装置，其特征在于，包括火灾信号探测器、火灾报警控制器、智能疏散控制器、监视器、感应发报器、光闪烁指示灯、报警设备；所述火灾信号探测器通过模数转换器与火灾报警控制器连接，火灾报警控制器通过数模转换器之一与所述报警设备连接，火灾报警控制器还通过信号传递装置与智能疏散控制器连接，所述智能疏散控制器通过数模转换器之二分别与所述感应发报器和光闪烁指示灯分别连接，智能疏散控制器还与监视器连接；所述智能疏散控制器为带有数据库和数据处理器的计算机。

2、根据权利要求1所述一种地下空间火灾智能逃生指示装置，其特征在于：所述报警设备包括消防联动控制器、火警电话、应急照明和防排烟系统。

3、根据权利要求1所述一种地下空间火灾智能逃生指示装置，其特征在于：所述火灾信号探测器包括光电感烟探测器、智能感温控制器、智能感烟感温复合控制器、智能感烟感CO复合控制器。

4、根据权利要求1所述一种地下空间火灾智能逃生指示装置，其特征在于：所述感应发报器还与手动发报按钮连接。

5、根据权利要求1所述一种地下空间火灾智能逃生指示装置，其特征在于：所述感应发报器由感应单元、无线发射单元、语音单元和处理单元四部分组成，所述感应单元为感应遮断器、红外线感应装置或热感应装置；所述无线发射单元为智能无线信号发射器；所述语音单元为语音集成功放电路，所述语音集成功放电路包括功放集成模块，功放集成模块分别与扬声器和发光二极管连接；所述处理单元为中央处理器，分别与感应单元、无线发射单元和语音单元连接。

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