基于人員特征的火災疏散路徑導航方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于人員特征的火災疏散路徑導航方法，包括以下步驟：步驟一、通過火災探測器獲取火勢信息，計算每條路徑可用于逃生的有效時間范圍；步驟二、利用RFID讀寫器讀取人員標簽信息，定位人員位置信息，并根據獲取到的人員標簽信息和人員位置信息進行人員疏散速度分類；步驟三、對于不同速度的人員，通過最短路徑優(yōu)先算法來為其計算疏散路徑信息，包括從初始位置到出口結點D的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點；步驟四、將所述最短路徑長度值以及該路徑上的所有結點發(fā)送給待疏散人員。本發(fā)明可以有效地提高路徑的利用率。
【專利說明】基于人員特征的火災疏散路徑導航方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及救生和消防技術，尤其涉及一種基于人員特征的火災疏散路徑導航方法。
技術背景
[0002]長久以來,火災一直是威脅人類生命財產安全的主要災害之一。在火災發(fā)生時，需要快速有效地對建筑物內的人群進行疏散，以減小火災造成的人員傷亡。相比過去，現今的建筑物其結構更復雜，規(guī)模更大，建筑物內的通道往往縱橫交錯，數量眾多。在這種復雜環(huán)境下，如何為待疏散人員選擇一條優(yōu)化的逃生路徑成為疏散能否成功的關鍵。
[0003]當前，已有不少疏散路徑選擇方法被提出并投入使用。這些方法基于優(yōu)化或圖論的有關理論，可找到優(yōu)化的疏散路徑，比如，最短路徑等。然而，大部分現有疏散路徑選擇方法具有兩個缺點。首先，這些方法往往考慮靜態(tài)的疏散環(huán)境，忽視了火災蔓延對逃生的影響。其次，這些方法對所有位于相同位置的待疏散人員不加區(qū)分地給出相同逃生路徑。上述缺點使得待疏散人員可能無法有效地執(zhí)行疏散指示，在火情加劇前無法成功逃生。面對相同的逃生路徑，移動速度快的年輕人可以順利逃生，而速度慢的人員(如老人和小孩)則可能在尚未抵達逃生路徑出口時就已經被火災吞沒。因此，在進行火災疏散時，需要考慮火勢的蔓延情況，并基于人員的特征進行區(qū)分的疏散路徑計算和選擇。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現有技術的不足，本發(fā)明提出一種基于人員特征的火災疏散路徑導航方法，通過考慮人員特征以及路徑的有效時間范圍，實現區(qū)分疏散。
[0005]為實現以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0006]一種基于人員特征的火災疏散路徑導航方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、通過火災探測器獲取火勢信息，計算每條路徑可用于逃生的有效時間范圍；
[0008]步驟二、利用RFID讀寫器讀取人員標簽信息，定位人員位置信息，并根據獲取到的人員標簽信息和人員位置信息進行人員疏散速度分類；
[0009]步驟三、對于不同速度的人員，通過最短路徑優(yōu)先算法來為其計算疏散路徑信息，包括從初始位置到出口結點D的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點；
[0010]步驟四、將所述最短路徑長度值以及該路徑上的所有結點發(fā)送給待疏散人員。
[0011 ] 本發(fā)明的有益效果體現在:
[0012]1.所述方法選擇的路徑對待疏散人員而言是有效的，能確保人員在路徑失效之前順利逃離現場，提高了逃生率。
[0013]2.所述方法針對不同速度的人群選擇相應的逃生路徑，避免了所有人選擇相同的疏散路徑而忽略其他路徑，有效地提高了路徑的利用率，避免了路徑使用不均衡的現象?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例中的建筑物內部路徑示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實施例中某個人員的疏散路徑示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明的導航方法的實施基于以下硬件環(huán)境。
[0018]1、每個人員攜帶RFID標簽，內部存放唯一的人員ID。以此為索引，可以從服務器獲取有關人員的特征信息。
[0019]2、建筑物內的重要位置安裝有RFID讀寫器和天線。
[0020]人員能否從火災中順利逃生，要考慮兩個時間，即可用安全疏散時間(ASET，Available Safety Egress Time)和必須安全疏散時間(RSET, Required Safety EgressTime)。可用安全疏散時間指的是火災發(fā)展到危險狀態(tài)的時間，必須安全疏散時間指的是起火時刻起人員到達安全區(qū)域所需要的時間。當ASET>RSET時人員可以安全逃生，否則將不倉泛。
[0021]在本發(fā)明中，考慮到了每段不同路徑可用安全時間不一樣，因此賦予每段路徑一個路徑有效時間的概念，即，該路徑上火災發(fā)展到危險狀態(tài)的時間。而且對于不同特征的個人，由于其逃生速度不一樣，對于不同特征的人其必須安全疏散時間也不同，本發(fā)明中將考慮到這些不同，進行有區(qū)分的疏散。
[0022]本發(fā)明的基本思想如下。首先，根據人員特征對位于相同位置的待疏散人群進行分類，具有相同或相近移動速度的人員被歸為同一類。其次，針對每一類別的人群獨立地計算其相應的疏散路徑。需要指出的是，為找出切實可行的路徑，需考慮人員的速度與路徑的有效時間范圍，確保待疏散人員能在疏散路徑失效之前走完全程。路徑的有效時間范圍指的是在該時間范圍內路徑對于某類人員可以使用，也就是說，該類人員能夠在路徑由于火災蔓延而變得失效之前順利走完全程并逃離現場。
[0023]具體而言，本發(fā)明實施例的基于人員特征的火災疏散路徑導航方法，包括以下步驟:
[0024]步驟一、通過火災探測器獲取火勢信息，計算每條路徑可用于逃生的有效時間范圍。
[0025]其中，疏散指示系統(tǒng)通過火災探測器獲取火勢信息，使用火災模擬軟件計算火災建筑物內溫度，煙層面高度以及各類有毒氣體體積分數等隨時間的變化情況，進而估計出火災對人員構成的威脅到來時間，從而得到路徑的有效時間。
[0026]如圖1所示，其中各條路徑上的數字為有效時間，單位是秒。
[0027]步驟二、利用RFID讀寫器讀取人員標簽信息，定位人員位置信息，并根據獲取到的人員標簽信息和人員位置信息進行人員疏散速度分類。
[0028]其中，所述人員標簽信息包括人員身份和其他特征，例如年齡、性別、職業(yè)和健康狀況等。作為示例，可將青年男性歸為第一類，速度為Vi;青年女性人員歸為第二類，速度為V2 ;老人、小孩或特殊人群(如腿腳殘疾的人)歸為第三類，速度為V3 (V1>V2>V3)。在特定實施例中，可以取Vl=L 25m/s, V2=0.9m/s, V3=0.6m/s。當然，人員分類可以根據實際情
況適當調整。
[0029]步驟三、對于不同速度的人員，通過最短路徑優(yōu)先算法為其計算疏散路徑信息，包括從初始位置到出口結點D的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點。
[0030]在本實施例中，采用一種改進的最短路徑優(yōu)先算法來計算疏散路徑，其可以找到從初始位置到所有結點(包括出口結點)的最短路徑。其中，將路徑中端點、路徑之間的連接點(拐點)、交叉點統(tǒng)稱為結點。針對某待疏散人員，設該人員的當前位置設為初始結點S，出口位置所對應的結點為D，人員速度記為V，則改進的最短路徑優(yōu)先算法的主要步驟如下。
[0031]①初始化:P表示結點集合，用于容納所有已找到最優(yōu)路徑的結點。在初始階段，集合P僅僅包含結點S。使用如下方法定義初始結點S到其他結點的最短距離:與初始結點S不相鄰的結點的最短距離定為無窮大；對于相鄰結點，如果其與初始結點S之間路徑的長度為L，兩者間路徑的有效時間為T，如果T〈L/V成立(即速度為V的人員不能在有效時間內通過該段路徑)，那么兩者間的距離也取為無窮大；如果T>L/V成立，那么兩者間的距離為路徑的長度。隨后，將距離最短的結點放入集合P中(表明從S去往該結點的最短路徑一經發(fā)現)，并記錄相應的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點信息。
[0032]②假定新加入集合P的結點記為W，對所有還未加入集合P的結點U，將初始結點S到w的距離與w到u的距離之和記為X，逐一完成以下更新操作:
[0033]如果X小于原來u與初始結點S的距離，且X/V小于w到u間路徑有效時間T，那么用X替代U與初始結點S的距離；
[0034]從所有尚未加入集合P的結點中選出與初始結點S的距離最短的結點加入集合P，并記錄相應的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點信息。
[0035]③重復步驟②，直到D結點加入到集合P中后，算法停止。
[0036]算法停止后，從初始位置到出口結點D的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點已經被記錄。
[0037]在特定實施例中，某個速度為Vl=L 25m/s的人員，火災發(fā)生時其處在圖1所示的S點。假設每段路徑的長度都是十米，算法開始，與S不相鄰的節(jié)點距離定義為無窮，相鄰節(jié)點A、B、C對于速度為1.25m/s的人員都可以在路徑有效時間內達到，于是距離定義為路徑長度。A、B、C的距離都是10，隨便選擇一個(不會對結果產生影響)比如B加入到集合P中。加入后，繼續(xù)第二步，B相鄰節(jié)點中，由于有效時間的限制，從S經B到A、D、E都不能再有效時間內到達。所以A、D、E與B的距離定義為無窮大。C可以在BC段路徑有效時間內通過，BC間距離定義為路徑長度。將C加入到集合P。在進行下一步，將D加入到集合P中。最終得到的速度為Vl的人員疏散路徑為SBCD，如圖2所示。
[0038]步驟四、將所述最短路徑長度值以及該路徑上的所有結點發(fā)送給待疏散人員。
[0039]其中，發(fā)送方式可以為手機短信等方式。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于人員特征的火災疏散路徑導航方法，包括以下步驟: 步驟一、通過火災探測器獲取火勢信息，計算每條路徑可用于逃生的有效時間范圍； 步驟二、利用RFID讀寫器讀取人員標簽信息，定位人員位置信息，并根據獲取到的人員標簽信息和人員位置信息進行人員疏散速度分類； 步驟三、對于不同速度的人員，通過最短路徑優(yōu)先算法來為其計算疏散路徑信息，包括從初始位置到出口結點D的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點； 步驟四、將所述最短路徑長度值以及該路徑上的所有結點發(fā)送給待疏散人員。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述人員標簽信息包括人員身份、年齡、性別和健康狀況。
3.根據權利要求1所述的方法，所述步驟三中，針對某待疏散人員，設該人員的當前位置設為初始結點S，出口位置所對應的結點為D，人員速度記為V，則所述改進的最短路徑優(yōu)先算法為: ①初始化:令P表示結點集合，用于容納所有已找到最優(yōu)路徑的結點，使用如下方法定義初始結點S到其他結點的最短距離:與初始結點S不相鄰的結點的最短距離定為無窮大；對于相鄰結點，如果其與初始結點S之間路徑的長度為L，兩者間路徑的有效時間為T，如果T〈L/V成立，那么兩者間的距離也取為無窮大；如果T>L/V成立，那么兩者間的距離為路徑的長度； 將距離最短的結點放入集合P中，并記錄相應的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點信息； ②假定新加入集合P的結點記為W,還未加入集合P的結點記為U,初始結點S到W的距離與w到u的距離之和記為X，對于所有的結點U，逐一完成以下更新操作: 如果X小于原來u與初始結點S的距離，且X/V小于w到u間路徑有效時間T，那么用X替代u與初始結點S的距離； 從所有尚未加入集合P的結點中選出與初始結點S的距離最短的結點加入集合P，并記錄相應的最短路徑長度值以及路徑上的所有結點信息； ③重復步驟②，直到D結點加入到集合P中后，算法停止。
4.根據權利要求1所述的方法，所述步驟四中，所述發(fā)送采用手機短信方式。
【文檔編號】G01C21/20GK103776452SQ201410017041
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權日:2014年1月13日
【發(fā)明者】袁巍, 黃貴江, 尤新革, 劉璐, 王殊, 劉強 申請人:華中科技大學