CN208421880U - 基于毒气扩散影响的疏散路径导航系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种毒气扩散疏散路径导航系统，其包括毒气泄漏数据采集终端、毒气扩散模拟器、疏散路径解算模块、路径导航终端和信息传输模块，所述毒气泄漏数据采集终端包括有毒气体检测仪和信息传输模块a，所述毒气扩散模拟器和所述疏散路径解算模块通过信息传输模块b连接。本实用新型的疏散路径导航系统考虑了路径的受灾风险及其变化，能够为受灾人群转移提供动态的转移路径决策支持，减少人员受灾风险与伤亡，避免盲目转移与无序疏散。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种灾害条件下的应急疏散路径导航系统，尤其涉及一种针对有毒气体实时扩散影响下的疏散路径导航系统。
背景技术
随着各种自然灾害以及人为灾害对人类社会造成的损失不断加重，如何开展科学高效的应急管理是一项具有挑战性的重大课题。面对洪水、飓风等自然灾害以及建筑物火灾、毒气泄漏等突发事故，都需要将处于危险地带的人群快速疏散至安全地带。而此时，如何快速模拟灾害的实时扩散影响，从而评估灾害对疏散转移交通网络的耦合影响，进而制定安全快捷的疏散转移路径对于减轻灾害或事故损失，保证人民生命财产安全具有重要意义。
专利文献CN103793591A公开了一种基于网格化毒气扩散模拟的方法，其基于区域网格划分技术及高斯烟团模型，综合储罐泄露速度、有效源高(泄露高度)，以及风向、风速、环境稳定级多因素变化，研究区域内一个或多个储罐中有毒有害物在连续时间内浓度分布规律。
福州大学陈存杨研究了城区毒气扩散模拟云服务(陈存杨.城区毒气扩散模拟云服务研究[D].福州大学,2016.)，其以福州大学怡山校区为研究示范区，以城区毒气泄漏扩散事故应急救援为应用背景，围绕扩散场下垫面三维建模、计算网格构建、毒气扩散数值模型建模与基于云计算的服务封装、工作流组合等方面展开研究，并建立城区毒气扩散数值模拟网络在线服务。将毒气扩散模拟服务部署到GeoKSCloud(Geographical KnowledgeService Cloud)地理知识云平台上，为复杂街区毒气扩散事故的应急救援提供关键技术支持和决策服务。
专利文献CN108171373A公开了一种化工园区毒气泄露逃生路径规划方法。其采用GIS技术将整个化工园区抽象为节点网络图，通过改进的高斯烟羽扩散模型计算园区内各个点的毒气浓度。使用改进后的分段计算方式计算毒负荷量，即每条道路上毒气对人体伤害的量化。利用相关安全规定为化工园区疏散人员选取合适的安全避难所，采用Dijkstra算法，将Dijkstra算法中的长度权重转化为毒负荷量，就可以计算出通向目标点的最优路径。但是该文献中的方法仅仅是根据当前的毒气浓度来规划逃生路径，没有考虑未来毒气浓度的变化与扩散，用于毒气逃生情景，可能会陷入以下困境：虽然路径解算时显示该标记点毒气浓度很低很安全，但是等到人员依照到达该标记点时毒气浓度已经升高导致人员陷入更危险的境地；即使人员频繁变更路径以适应浓度变化，必然也会造成疏散效率的下降，进而造成人员伤害风险的升高。
在逃生路径导航方面，现有研究或技术绝大多数是在疏散网络中各弧段上的通行速度恒定或分时段恒定的假设下进行的，很少考虑灾害扩散对疏散网络中各弧段通行状况的实时影响，然而许多灾害的扩散是随时间逐渐进行的，并且不同的地理位置受到灾害的影响程度也不同。而且目前的导航系统，只是一般情况下路径导航系统，危化品或有毒气体泄漏情况下，如何提供考虑毒气实时扩散影响下的疏散路径导航服务，业内目前仍是一项空白。
发明内容
目前现有技术中存在的技术问题是，目前的导航系统，只是一般情况下路径导航系统，没有考虑未来毒气物质的变化与扩散对疏散路径造成的影响。在应急疏散过程中，不仅要考虑时间因素，而且要考虑疏散网络中各路段的受灾风险水平，因此对于人群快速转移避灾路径的解算结果，不仅要求快速，而且要避灾。因此人群快速转移避灾路径规划就是要确定一条从被疏散者所在的疏散源节点到安全地带所在的疏散目的节点的总通行时间最短且受灾风险水平最低的路径。然而两者往往难以同时满足。
本发明人为解决上述技术问题，构建一个毒气泄漏灾害应急疏散路径导航系统，辅助人员有序安全疏散。
具体来说，本实用新型提出了如下技术方案：
本发明提供了一种毒气扩散疏散路径导航系统，所述系统包括毒气泄漏数据采集终端、毒气扩散模拟器、疏散路径解算模块、路径导航终端和信息传输模块，所述毒气泄漏数据采集终端包括有毒气体检测仪和信息传输模块a，所述毒气扩散模拟器和所述疏散路径解算模块通过信息传输模块b连接。
优选的是，上述的系统，其中，所述毒气扩散模拟器包括第一数据接收器、第一数据存储器和毒气扩散模拟芯片。
优选的是，上述的系统，其中，所述毒气扩散模拟芯片选自STC单片机、PIC单片机、EMC单片机、ATMEL单片机中的一种或两种以上。
优选的是，上述的系统，其中，所述疏散路径解算模块包括第二数据接收器、第二数据存储器和疏散路径解算芯片。
优选的是，上述的系统，其中，所述疏散路径解算芯片选自STC单片机、PIC单片机、EMC单片机、ATMEL单片机中的一种或两种以上。
优选的是，上述的系统，其中，所述路径导航终端包括显示屏。
优选的是，上述的系统，其中，所述显示屏选自LED显示屏和/或液晶显示屏。
优选的是，上述的系统，其中，所述路径导航终端包括定位芯片和和信息传输模块c。
优选的是，上述的系统，其中，所述信息传输模块包括无线传输模块和/或有线传输模块。
优选的是，上述的系统，其中，所述包括无线传输模块包括WIFI通讯模块、ZigBee通讯模块、3G通讯模块和/或4G通讯模块。
本实用新型的有益效果包括：
本实用新型考虑了路径的受灾风险及其变化，能够为受灾人群转移提供动态的转移路径决策支持，减少人员受灾风险与伤亡，避免盲目转移与无序疏散。
下面结合附图和各个具体实施方式，对本实用新型及其有益技术效果进行详细说明，其中：
附图说明
图1是本实用新型疏散路径导航系统示意图，包括毒气泄漏数据采集终端、毒气扩散模拟计算模块、疏散路径解算模块、路径导航显示终端和信息传输模块，毒气泄漏数据采集终端包括有毒气体检测仪和信息传输模块a，毒气扩散模拟器和所述疏散路径解算模块通过信息传输模块b连。
具体实施方式
本实用新型的主要目的在于构建一种考虑毒气扩散影响的疏散路径导航系统，基于毒气泄漏数据、地形数据、疏散交通网络结构数据、气象数据等，确定毒气扩散的全过程，确定不同时段各路段的受灾风险值，根据不同时段各路段的受灾风险值，解算出从集合点到安置点的最优疏散路径，并发送到路径导航显示终端，为人员提供具体的疏散路径导航服务。
本实用新型提供了一种基于毒气扩散影响的疏散路径导航系统，其包括毒气泄漏数据采集终端、毒气扩散模拟计算模块、疏散路径解算模块、路径导航显示终端及无线传输模块。
设置在毒气泄漏源所在位置的毒气泄漏数据采集终端，将采集到的有毒气体的种类、泄漏量、浓度等，通过无线传输模块，传输到毒气扩散模拟器。
毒气扩散模拟芯片写入毒气扩散模拟计算程序(例如写入基于高斯模型的毒气扩散模拟算法)，并与数据接收器和数据存储器等构成毒气扩散模拟器。数据接收器获取毒气泄漏数据、地形数据、疏散交通网络结构数据、气象数据等。毒气扩散模拟器模拟计算预测不同时刻各路段毒气浓度，确定不同时段各路段的受灾风险值。
疏散路径解算芯片写入疏散路径解算程序(例如Dijkstra算法)，并与数据接收器和数据存储器等构成疏散路径解算模块，毒气扩散模拟器将受灾风险值通过信息传输模块b发送到疏散路径解算模块的数据接收器，根据不同时段各路段的受灾风险值，解算出从集合点到安置点的最优疏散路径。
疏散路径解算模块将最优疏散路径发送到固定导航显示终端或手持路径导航显示终端，固定导航显示终端或手持路径导航显示终端显示毒气扩散的示意图及安全的疏散路径，以辅助人群安全高效疏散。
实施例1
以信立科技XL61D型气体传感器无线监测仪作为毒气泄露数据采集终端，设置在毒气泄漏源所在位置，将采集到的有毒气体的种类、泄漏量、浓度等，通过无线传输模块传输到毒气扩散模拟器。
选用PIC12C508单片机作为毒气扩散模拟芯片，写入毒气扩散模拟计算程序(高斯模型的毒气扩散模拟算法)，并与数据接收器和数据存储器等构成毒气扩散模拟器。数据接收器获取毒气泄漏数据、地形数据、疏散交通网络结构数据、气象数据等。毒气扩散模拟器模拟计算预测不同时刻各路段毒气浓度，确定不同时段各路段的受灾风险值。
选用PIC12C508单片机作为疏散路径解算芯片，写入疏散路径解算程序(Dijkstra算法)，并与数据接收器和数据存储器等构成疏散路径解算模块，毒气扩散模拟器将受灾风险值通过数据线发送到疏散路径解算模块的数据接收器，根据不同时段各路段的受灾风险值，解算出从集合点到安置点的最优疏散路径。
疏散路径解算模块将最优疏散路径通过无线传输模块发送到手持路径导航显示终端，显示毒气扩散的示意图及安全的疏散路径，以辅助人群安全高效疏散。
Claims (10)
1.一种毒气扩散疏散路径导航系统，其特征在于，所述系统包括毒气泄漏数据采集终端、毒气扩散模拟器、疏散路径解算模块、路径导航终端和信息传输模块，所述毒气泄漏数据采集终端包括有毒气体检测仪和信息传输模块a，所述毒气扩散模拟器和所述疏散路径解算模块通过信息传输模块b连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述毒气扩散模拟器包括第一数据接收器、第一数据存储器和毒气扩散模拟芯片。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述毒气扩散模拟芯片选自STC单片机、PIC单片机、EMC单片机、ATMEL单片机中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其中，所述疏散路径解算模块包括第二数据接收器、第二数据存储器和疏散路径解算芯片。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述疏散路径解算芯片选自STC单片机、PIC单片机、EMC单片机、ATMEL单片机中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其中，所述路径导航终端包括显示屏。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述显示屏选自LED显示屏和/或液晶显示屏。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述路径导航终端包括定位芯片和和信息传输模块c。
9.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其中，所述信息传输模块包括无线传输模块和/或有线传输模块。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述包括无线传输模块包括WIFI通讯模块、ZigBee通讯模块、3G通讯模块和/或4G通讯模块。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112184079A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-05 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种基于实时空间位置的水务工程安全管理系统及其应用 |
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2018
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| CN112184079A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-05 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种基于实时空间位置的水务工程安全管理系统及其应用 |
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