CN210075595U - 一种基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及室内应急管理技术，具体涉及一种基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统，包括分别布设于室内的若干个红外对射传感器、灾难感知传感器和LED灯，还包括ZigBee传感器网络和中心控制平台；ZigBee传感器网络包含协调器结点、路由结点和若干终端结点；若干个红外对射传感器、灾难感知传感器、LED灯分别与终端结点相连，经不同的路由结点接入协调器结点，协调器结点与中心控制平台相连。该系统集成功能全面，能够实现室内火灾监控、疏散路径规划与疏散方案设计以及疏散方案的实施；成本低廉，ZigBee结点易于在室内布设，部署压力小；抗毁坏，ZigBee体型较小，且具备独立供电电源，能保证在室内火灾等特殊环境中正常使用。

Description

一种基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统

技术领域

本实用新型属于室内应急管理技术领域，尤其涉及一种基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统。

背景技术

随着室内环境逐渐复杂，灾难发生时的应急工作也变得更加复杂。

室内疏散问题简单来说可以分为三个部分：灾难环境下室内情况的获取，包括室内空间布局，人员分布，灾难发生位置及影响范围等；应急疏散方案的设计；以及疏散方案的具体实施。而这三个部分，当前都存在一定的问题：

对于灾难环境室内情况的获取，多数室内场馆没有布设专门的控制系统，而是使用基本监控，通信设备代替。因此当灾难发生，并对室内产生一定程度的破坏时，室内情况的获取成为一大难题，后续工作也难以顺利展开。

对于疏散方案的设计，已经有相当多关于室内人员快速疏散的算法研究，但此类研究多数仍停留在理论阶段，没有结合数据获取与方案分发进行具体讨论。

对于疏散方案的实施，当前仍以传统方案为主——即由疏散管理人员现场调配资源，引导疏散，这种方案过于依赖工作人员的应急反应能力，而没有系统科学的信息支持，在更加复杂的室内环境中，这种方案势必出现很多问题。

目前，市场上需要一种综合的室内疏散系统，兼顾以上三个问题，使室内疏散工作能够有序展开。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用ZigBee技术以所采集的室内信息为疏散方案提供信息支持，同时分发疏散方案协助疏散的方法。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统，包括分别布设于室内的若干个红外对射传感器、灾难感知传感器和LED灯，还包括ZigBee传感器网络和中心控制平台；ZigBee传感器网络包含协调器结点、路由结点和若干终端结点；若干个红外对射传感器、灾难感知传感器、LED灯分别与终端结点相连，经不同的路由结点接入协调器结点，协调器结点与中心控制平台相连；

中心控制平台通过连接协调器结点对ZigBee传感器网络进行控制，接收并处理红外对射传感器和灾难感知传感器传回的数据，并将处理结果发送给LED灯；协调器结点用于ZigBee传感器网络与中心控制平台的信息交换；路由结点用于构建网络；红外对射传感器用于动态监测室内人员的位置及运动状态；灾难感知传感器用于获取室内灾害状态及位置；LED灯用于疏散指引。

在上述的基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统中，红外对射传感器分别设置于室内各路口，灾难感知传感器均匀布设于室内各处，LED灯分别设置于指定路口。

在上述的基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统中，每个红外对射传感器均包括红外发射传感器和红外接收传感器，红外发射传感器以固定的频率向红外接收传感器发射脉冲信号，红外接收传感器每隔固定时间统计脉冲信号数，并将数据发送给中心控制平台。

在上述的基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统中，灾难感知传感器采用烟雾传感器和温度传感器。

本实用新型的有益效果：构建了统一的应急疏散辅助系统，集成了数据采集，数据处理及方案分发的功能。能够实现室内火灾监控、疏散路径规划与疏散方案设计以及疏散方案的实施；ZigBee结点体积小，成本低，通过无线方式传输信号，布设简单，系统构建压力小。ZigBee技术具有抗毁坏的性质，灾害即使破坏了部分节点，也不影响网络的整体运行。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的系统模块图；

图2为本实用新型一个实施例的工作流程图；

图3为本实用新型一个实施例的的网络结构图；

图4为本实用新型一个实施例的红外对射传感器结点示意图；

图5为本实用新型一个实施例的烟雾/温度等灾难感知传感器及LED灯结点示意图；

其中，1-中心控制平台；2-协调器结点；3-路由结点；4-终端结点；5-烟雾/温度等灾难感知传感器；6-LED灯；7-红外对射传感器；7.1,7.2,7.3-布设在不同位置的红外对射传感器；7*-红外对射传感器拆解；8-红外发射传感器；9-红外接收传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实施例是通过以下技术方案来实现的，在室内环境中布设ZigBee传感器网络，并由中心控制平台全局管理。

中心控制平台即室内疏散指挥中心，统筹疏散实施。它通过连接协调器结点对ZigBee网络进行控制。具体负责接收并处理传感器传回的数据，用室内疏散解算程序获得疏散方案，并将处理结果发送给LED灯，协助疏散实施。

ZigBee传感器网络中包含三类结点，协调器结点，路由与终端结点。协调器结点主要负责ZigBee传感器网络与中心控制平台的信息交换，路由节点用于网络构建，系统功能主要由终端结点实现，终端结点又可分为三类：第一类终端结点连接红外对射传感器组，用于判断人员经过，第二类终端结点连接灾难感知传感器组，用于获取灾害状态及位置；第三类终端结点连接LED灯组，用于疏散指引。

红外对射传感器布设在室内各路口，利用人员经过产生的遮挡判断人通过的信息，并且，不同位置的多组红外对射传感器不同时间获得的信息，动态监测室内人员大致的位置及运动状况。

烟雾/温度等灾难感知传感器均匀布设在室内各处，对场馆进行实时监控，当室内环境异常时，可以快速发现并定位。当如火灾的灾害发生时，可以实时确认灾害蔓延的情况，以便于调整疏散方案。

LED灯布设在指定的路口，为受过培训的疏散管理人员提供指示，也可以布设在较为偏僻的区域，防止行人错误到达疏散管理人员不便指引的区域。LED灯支持显示文字或特定符号，能够传递丰富的指引信息。

具体实施时，如图1所示，本实施例的系统模块图，系统包括中心控制平台和ZigBee传感器网络两大部分，利用通过串口连接到中心控制平台的协调器结点实现两部分的数据交换。传感器网络按功能可分为3类，采集灾难数据的灾难感知传感器，采集人流数据的红外对射传感器，以及指引疏散的LED灯源。

如图2所示，本实施例的工作流程图，在室内部署ZigBee传感器网络及中心控制平台，ZigBee传感器网络应覆盖整个室内范围。传感器室内测试控制范围约15-30m，还可以根据室内实际情况增设路由结点扩展控制范围。灾难感知传感器应当在室内均匀布设；LED灯及红外对射传感器在道路进出口布设。灾难未发生时，灾难感知传感器实时感知室内情况并判断，异常情况将信息传回中心控制平台，由中心控制平台核实情况；LED灯及红外对射传感器处于休眠状态节省能量。灾难发生时，中心控制平台接收红外对射传感器传回信号，计算室内人员分布及运动情况。结合灾难数据，获得疏散方案，生成LED灯控制文件，LED灯控制文件经协调器节点下发给对应LED灯结点，指引疏散。并在疏散过程中持续接收灾难及人员分布信息，调整疏散方案。

如图3所示，本实施例的网络结构图，采用树形结构网络，逐层控制。开启协调器结点2后，网络建立，路由结点3，终端结点4会根据收到的信号强弱加入网络。灾害感知传感器5，LED灯6，红外对射传感器7分别与分布各处的终端结点4相连。灾害感知传感器5与红外对射传感器7在系统中起到数据采集的功能，根据相应的条件，将数据逐级传递回中心控制平台1，中心控制平台1则将信号逐级下发给LED灯6，指导疏散实施。

如图4所示，为本实施例的红外对射传感器工作原理。每个红外对射传感器7*包括红外发射传感器8和红外接收传感器9，红外发射传感器8以固定的频率向红外接收传感器9发射脉冲信号，红外接收传感器9每隔固定时间统计脉冲信号数，当有人经过时，脉冲信号被遮挡，红外接收传感器9收到的信号数减少，认为有人经过。将该信息发送给中心控制平台1。当第一组红外对射传感器7.1发送信号给中心控制平台时，中心控制平台1得到人员位置。经过一段时间后，第二组红外对射传感器7.2发送信号给中心控制平台1，中心控制平台1判断人员通过上方道路而非下方道路，反之，人员通过下方道路。结合室内实际情况，中心控制平台1下达不同的疏散指令。

如图5所示，是本实施例的灾害感知传感器5及LED灯6。它们布设在室内各处，不同区域的传感器经由不同的路由结点3连入网络。灾害感知传感器5通常不接收控制信号，只需要将信号传回中心控制平台。LED灯6通常不发送信息，只需要接收控制信号进行电量，在某区域内，当一个灾害感知传感器5因灾害损坏，区域内或区域附近的灾害感知传感器可以立刻补充，以抵抗可能的损坏，当路由结点损坏时同理。传感器网络通常只选择信号最好的链路传递信号，所以它允许信号拥有多条传输链路，当部分结点损坏时，信号强度第二号的链路变为最好的链路，信号仍可以正常传输。

实施例介绍一种人员灾难时人员进入的情形。以火灾为例，根据红外对射传感器信号判断部分人员被困在场馆中某处，需要消防人员前往指定地点施救。通常情况不能确定消防人员的位置，也很难为消防人员传递指示。在部署本系统的室内环境中，当消防员通过图4所示3-7.1处的红外对射传感器时，中心控制平台得到消防员位置，可以发送信号，点亮前方交叉路口的LED灯，图5所示4-6处，指引消防员前进。假设正确道路为上方道路，当消防员经过如图4所示3-7.3处时，中心控制平台可判定消防员没有选择正确的道路，就可以在前方的LED灯处继续指引。这样即可实现对场馆内少数人群的实时监控与指引，协助疏散工作进行。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统，其特征是，包括分别布设于室内的若干个红外对射传感器、灾难感知传感器和LED灯，还包括ZigBee传感器网络和中心控制平台；ZigBee传感器网络包含协调器结点、路由结点和若干终端结点；若干个红外对射传感器、灾难感知传感器、LED灯分别与终端结点相连，经不同的路由结点接入协调器结点，协调器结点与中心控制平台相连；

中心控制平台通过连接协调器结点对ZigBee传感器网络进行控制，接收并处理红外对射传感器和灾难感知传感器传回的数据，并将处理结果发送给LED灯；协调器结点用于ZigBee传感器网络与中心控制平台的信息交换；路由结点用于构建网络；红外对射传感器用于动态监测室内人员的位置及运动状态；灾难感知传感器用于获取室内灾害状态及位置；LED灯用于疏散指引。

2.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统，其特征是，红外对射传感器分别设置于室内各路口，灾难感知传感器均匀布设于室内各处，LED灯分别设置于指定路口。

3.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统，其特征是，每个红外对射传感器均包括红外发射传感器和红外接收传感器，红外发射传感器以固定的频率向红外接收传感器发射脉冲信号，红外接收传感器每隔固定时间统计脉冲信号数，并将数据发送给中心控制平台。

4.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的室内疏散辅助系统，其特征是，灾难感知传感器采用烟雾传感器和温度传感器。

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