CN203503074U - 一种建筑火灾中声音疏散导向系统 - Google Patents

Abstract

一种建筑火灾中声音疏散导向系统，属于建筑火灾应急疏散技术领域。本实用新型包括发声模块和疏散导向控制器，发声模块通过音频数据线和通信总线与疏散导向控制器相连，疏散导向控制器通过通信总线与火灾报警控制器相连；疏散导向控制器包括控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、通信单元、存储单元等，控制单元输出端经音频信号处理单元与音频功率放大单元输入端相连，音频功率放大单元输出端通过音频数据线与发声模块输入端相连；发声模块和火灾报警控制器通过通信总线与通信单元相连，控制单元与通信单元、存储单元及人机交互单元相连；电源电路与控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、人机交互单元及通信单元相连。

Description

一种建筑火灾中声音疏散导向系统

技术领域

本实用新型属于建筑火灾应急疏散技术领域，特别是涉及一种建筑火灾中声音疏散导向系统。

背景技术

人员密集场所往往建筑空间大、着火源多、火灾蔓延快、使用的可燃物品多，一旦发生火灾，极易造成重大人员伤亡和财产损失。因此，合理布置安全疏散路线，制定应急疏散策略，对于在发生火灾时，能够迅速的将人员疏散至安全场所至关重要。

消防应急照明系统主要包括事故应急照明、疏散出口标志及指示灯，是在发生火灾时，为引导被困人员疏散或展开灭火救援行动而设置的。国家标准GB50016-2006《建筑设计防火规范》规定了消防应急照明和消防疏散指示标志的设置场所和部位、照度、安装位置、安装间距、备用电源供电时间等要求。

然而这种疏散指示方式存在一些问题。如在购物中心等场所，疏散指示标志常常被淹没在众多的广告牌、布告栏及其他宣传图版中。此外，火灾时，疏散指示标志往往由于烟气的存在而受到阻挡，妨碍人们逃生。

声音导向技术是一项相对较新的技术，这项技术可以在火灾警报响起后指示人们找到最近的安全出口，在尽可能短的时间内逃离大楼。这种方法在视线不佳时尤为有效，可以帮助人们准确找到最近的安全出口。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种建筑火灾中声音疏散导向系统，该导向系统使人们能够较清楚的听到疏散路径上的声音及其声源方向，从而帮助人们在紧急情况时能够快速的找到安全出口。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种建筑火灾中声音疏散导向系统，包括若干个发声模块和疏散导向控制器，所述发声模块通过音频数据线和通信总线与疏散导向控制器相连接，所述疏散导向控制器通过通信总线与火灾报警控制器相连接；

所述疏散导向控制器包括控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、通信单元、存储单元、人机交互单元及电源电路，所述控制单元的输出端经音频信号处理单元与音频功率放大单元的输入端相连接，音频功率放大单元的输出端通过音频数据线与发声模块的输入端相连接；发声模块和火灾报警控制器分别通过通信总线与通信单元相连接，所述控制单元分别与通信单元、存储单元及人机交互单元相连接；所述电源电路分别与控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、人机交互单元及通信单元相连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的导向系统在疏散时，使人们能够较清楚的听到疏散路径上的声音及其声源方向，从而帮助人们在紧急情况时能够快速的找到安全出口。

附图说明

图1为本实用新型的建筑火灾中声音疏散导向系统的电路原理框图；

图2为疏散导向控制器的电路原理框图；

图3为发声模块的电路原理框图；

图4为本实用新型的导向方法在疏散路径中的导向示意图；

图5为疏散导向控制器中电源电路的电路原理图；

图6为疏散导向控制器中通信单元的电路原理图；

图7为疏散导向控制器中存储单元的电路原理图；

图8为疏散导向控制器中音频信号处理单元和音频功率放大单元的电路原理图；

图9为疏散导向控制器中控制单元的电路原理图；

图10为疏散导向控制器中人机交互单元的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种建筑火灾中声音疏散导向系统，包括若干个发声模块和疏散导向控制器，所述发声模块通过音频数据线和通信总线与疏散导向控制器相连接，所述疏散导向控制器通过通信总线与火灾报警控制器相连接。

所述疏散导向控制器包括控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、通信单元、存储单元、人机交互单元及电源电路，所述控制单元的输出端经音频信号处理单元与音频功率放大单元的输入端相连接，音频功率放大单元的输出端通过音频数据线与发声模块的输入端相连接；发声模块和火灾报警控制器分别通过通信总线与通信单元相连接，所述控制单元分别与通信单元、存储单元及人机交互单元相连接；所述电源电路分别与控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、人机交互单元及通信单元相连接。

本实用新型的疏散导向系统的工作原理为：由疏散导向控制器通过音频数据线将存储在疏散导向控制器存储单元中的声音信号，经音频信号处理单元处理、音频功率放大单元放大后传送给发声模块，再通过通信总线控制相应的发声模块将声音信号播放出去。

1)疏散导向控制器

疏散导向控制器是整个声音疏散导向系统的核心，其采用大屏幕液晶显示，模块化设计，可根据实际需要扩展回路板，易于安装使用和维护。

疏散导向控制器共可配接32条通信回路，每条通信回路可配接64只发声模块，通过通信总线完成疏散导向控制器与发声模块之间的通讯。通信总线包括RS485、CAN等开放式总线及特殊通信总线。此外，疏散导向控制器还可通过外部通信总线与火灾报警控制器通讯，接收火灾报警控制器信息，根据相关指令，发送声音信号，控制相应发声模块发声完成疏散引导。

疏散导向控制器的整个硬件系统主要由控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、通信单元、存储单元及人机交互单元六个部分组成，其具体电路原理图如图5所示。

a)控制单元

控制单元的电路原理图，如图9所示，其采用RISC架构的ARM Cortex-M0内核的ARM微处理器，支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件，寻址方式灵活简单，执行效率高，指令长度固定。该微处理器具有集成度高、低功耗的特点，能够很好的完成各单元间的控制和数据的处理，控制单元负责各单元间的控制和数据的处理。

b)人机交互单元

人机交互单元的电路原理图，如图10所示，其由LCD、微型打印机、指示灯、喇叭和键盘组成。人机交互单元的控制器采用汉字微型打印机，用于引导、应急、故障等信息的实时打印。指示灯、音响输出通过通用I/O口直接输出。键盘管理采用专门的键盘管理器件，通过I2C串行接口与控制单元连接。人机交互单元用于接受用户通过键盘输入的信息，或者以图文或声光指示向用户提供信息，也可通过微型打印机输出。

c)通信单元

通信单元的电路原理图，如图6所示，其用于疏散导向控制器的内部及外部通讯。

d)存储单元

存储单元的电路原理图，如图7所示，其是由RAM、EEPROM组成，用于本实用新型的疏散导向系统的程序、数据以及音频文件的存储和读取，此外还能够存储现场的编程信息。

e)音频信号处理单元

音频信号处理单元的电路原理图，如图8所示，其由音频信号前置放大电路和音频信号滤波电路构成。前置放大电路也称为小信号放大电路，由于控制单元传送出的音频信号属于单端方式传输，其中混有噪声和其他频率分量，故此前置放大电路可以抑制低频分量和噪声，放大有用信号。音频信号滤波电路主要由低通滤波器和高通滤波器组成的带通滤波电路构成，其作用是滤掉上级信号中的噪声和其他频率分量，得到干净的音频信号。

f)音频功率放大单元

音频功率放大单元的电路原理图，如图8所示，其主要是用于将干净的音频信号进行放大，并通过音频数据线将信号传输给发声模块。

g)电源电路

电源电路的电路原理图，如图5所示。

2)发声模块

发声模块的整个硬件系统主要由控制单元、通信单元及扬声器组成，如图3所示。发声模块利用其通信单元接收疏散导向控制器的指令，其控制单元将声音信号通过扬声器播放出去。发声模块安装在疏散路径上，在建筑中沿疏散通道每隔10m间距设置一个发声模块。

所述疏散导向控制器的电路原理图，如图5～图10所示，电源电路利用LM2576将24V分别转换为5V和3.3V，提供给控制单元、通信单元及人机交互单元。24V则直接提供给音频信号处理单元及音频功率放大单元的LM381和MAX9713。控制单元通过I/O口D0～D7来读取存储单元中的音频信息，芯片MAX811负责ARM的睡眠复位唤醒功能。人机交互单元中端子JC3接喇叭，JC2则是打印机的接口端子，XS2是液晶显示器的接口端子。通信单元通过CAN总线来完成疏散导向控制器与火灾报警控制器之间的通信，此外利用通信芯片来实现与发声模块之间的信息传输。

采用所述的建筑火灾中声音疏散导向系统的导向方法，包括如下步骤：

步骤一：将所述发声模块沿疏散通道间隔设置；

步骤二：在所述疏散导向控制器的存储单元中存储频率为1KHz的单频声音信号；

1KHz～4KHz为人听觉最敏感的频率范围，而由于低频声音给人的方向感好于高频声音，因此，本实施例选择1KHz作为最终让 发声模块发出的声音样式；

步骤三：发生火灾时，疏散导向控制器的通信单元接收到火灾报警控制器传来的报警信号，并传递给控制单元，控制单元开始动作，并通过通信单元向发声模块传递控制信号，控制不同位置的发声模块的发声次序；

不同位置的发声模块的发声次序为：疏散通道内距离安全出口最近的发声模块最先发声，接着相邻的下一个发声模块发声，以此方式，所有发声模块依次发声，越远离安全出口的发声模块越晚发声。相邻发声模块的发声时间间隔为50ms～200ms，人走到某个发声模块附近时，远离安全出口的发声模块发声较晚，被人所在位置的发声模块的声音所掩蔽，人耳感觉不到，而安全出口方向的发声模块则由于先发声，且人耳能够感受到该导向声音，并能够确定声源方向，因此人将沿着感受到的声源方向移动，并最终找到安全出口。

如图4所示，为沿疏散路径相邻设置的三个发声模块，1号发声模块离安全出口最近，3号发声模块离安全出口最远。相邻两个发声模块的发声时间间隔为t₁，可取50ms～200ms，该发声时间间隔的选取要能够保证，人站在2号发声模块位置时，能够听到1号发声模块的声音，但却听不到3号发声模块的声音。人在走到2号发声模块位置时，由于1号发声模块的发声时间早于2号发声模块，人能够听到1号发声模块的声音，并感受到1号发声模块的位置；而3号发声模块由于晚于2号发声模块发声，其声音信号被2号发声模块所掩蔽。人在3号发声模块与2号发声模块之间时，将感受到2号发声模块，并向2号发声模块移动；人在1号发声模块与2号发声模块之间时，将感受到1号发声模块，并向1号发声模块移动。人将沿着感受到的声源方向移动并最终找到安全出口。

由以上分析可知，本实用新型使人在疏散路径上任一点都能够听到安全出口方向声音信号的指引，并能够辨别其方向，而同时不受后方火灾危险区域中的声音信号的影响，使人能够沿疏散路径迅速的找到安全出口并逃生。

疏散导向控制器控制向发声模块传递声音信息的方式为：疏散导向控制器的控制单元从存储单元中读取1KHz的单频声音信号，然后首先通过音频信号处理单元进行处理，抑制低频分量和噪声，得到干净的音频信号，该音频信号再进入音频功率放大单元进行放大，之后通过音频数据线传递给发声模块，发声模块的发声强度可设置为75～110dB，或高于背景环境发声强度声强10dB。

发声模块通过通信总线获得了疏散导向控制器传来的发声次序控制信号，并通过音频数据线获得了声音信号，从而发声模块将按照一定的时间次序依次发声。

可以通过人机交互单元获得疏散导向控制器和发声模块的工作状态、改变存储单元中的声音信号和发声模块的发声次序等。

发生火灾时，疏散导向控制器通过火灾报警控制器或者人机交互单元获取疏散路线或方向信息。疏散导向控制器通过通信单元根据发声模块地址发送时序信息，控制各个发声模块的发声次序及时间间隔。

Claims (1)

1.一种建筑火灾中声音疏散导向系统，其特征在于包括若干个发声模块和疏散导向控制器，所述发声模块通过音频数据线和通信总线与疏散导向控制器相连接，所述疏散导向控制器通过通信总线与火灾报警控制器相连接；

所述疏散导向控制器包括控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、通信单元、存储单元、人机交互单元及电源电路，所述控制单元的输出端经音频信号处理单元与音频功率放大单元的输入端相连接，音频功率放大单元的输出端通过音频数据线与发声模块的输入端相连接；发声模块和火灾报警控制器分别通过通信总线与通信单元相连接，所述控制单元分别与通信单元、存储单元及人机交互单元相连接；所述电源电路分别与控制单元、音频信号处理单元、音频功率放大单元、人机交互单元及通信单元相连接。

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