基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航方法，包括：建筑结构图的存储和手持终端的布置及激活，逃生人员的实时定位和动态校准，火场中逃生人员的导航，其中，逃生人员位置的动态校准可以采用根据逃生人员手持终端将采集到该RFID标签的位置坐标；或是逃生人员当前所处现场建筑中的楼层、房间或楼梯间所对应的编号与建筑结构图上对应点的映射关系；或是自动获得与距离逃生人员最近的烟雾报警器的地址码，从而确定逃生人员的当前位置坐标。主控系统将多个终端所采集的信息进行整合，并将其结合建筑结构图通过其显示模块进行图形化显示，以方便火场外的救援人员更好的了解建筑内的情况并制定合理的救援方案。

【技术实现步骤摘要】
基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统
本专利技术涉及一种室内定位，导航，信号处理，物联网综合技术，尤其涉及一种基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统
技术介绍
火灾严重威胁着我们的生命安全。在火灾中，尤其是写字楼、宾馆等人员密集场所，受困人员常常因为不熟悉环境且火场中弥漫的浓烟而影响逃生。因此，实现受困人员在失火建筑中的定位、导航迫在眉睫。目前完整的客用逃生导航系统并不多，例如下面两种：第一种是由高洪晔等人提出的面向火灾救援的室内定位与逃生路径规划系统[1]。该系统首先利用智能手机中配备的WIFI和BlueTooth(蓝牙)分别进行受困人员定位与人群密度检测，通过部署在楼宇内的无线传感器节点探测火势，汇聚到中央服务器，进行数据处理后发送给手机端，接着在手机端进行路径规划，为受困人员导航。定位方法采用基于WIFI信号强度的指纹算法，通过预先离线采集的个点WIFI信号强度建立数据库，在定位是通过实时检测的信号强度来进行比对，从而确定人员的位置。而本专利技术是利用建筑结构图信息和自身的传感器信息进行计算定位与导航，与这种基于电磁信号强度定位的方法不同，本专利技术无需事先进行离线采集工作，且不会受到电磁信号反射、干扰的影响。还有一种是可触知的火灾逃生系统(Tactilefireescapesystem)[2]。该系统通过一些设置在房间、走廊(通道)以及出口方向大门等处的可触摸的标识牌来进行导航。这种标识牌预先沿逃生路线设置在相应位置，当人员因浓烟等无法看清环境时，通过触摸的方式寻找标识牌并根据其形状和突出的文字判断逃生方向。这种方式虽解决了火场中视觉不灵的问题，但其路径是固定的，不具备本专利技术路径动态规划和出口智能选择的功能。[参考文献][1]高洪晔,张建辉.面向火灾救援的室内定位与逃生路径规划系统[J].杭州电子科技大学学报,2013(6):66-69。[2]HalbergDJ,HalbergJ.Tactilefireescapesystem:US,US7841292[P].2010。
技术实现思路
本专利技术旨在完成一套基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统。众所周知，如果采用正确的逃生路线，火灾中的许多伤亡都是可以避免的。然而，许多人由于不熟悉环境、慌乱等原因无法选择最优逃生路线，尤其是在宾馆、写字楼、公寓等建筑结构复杂且人员密集的场所。本专利技术则能在一定程度上很好的解决上述问题。本专利技术以逃生人员手持终端的形式，为每个房间各配置一部。平时处于休眠状态，并与消防控制系统保持通信连接，由火灾警报自动触发启动。设备通过基于建筑结构图计算的自主定位配合路径规划算法，利用在电力中断时仍能正常工作的消防通信系统实现定位与动态校准，实现火场等恶劣条件下的导航功能。同时，在手持终端上增加超声传感器用以实现感知测距和障碍躲避，耦合语音提示功能以解决火场烟雾中无法看清屏幕等问题。除此之外，通过设备上安装的烟雾、温度等传感器，判断火情严重程度，并配合主控数据，以便规划最佳逃生路线，并通过通信系统将人员所在位置以及当前位置的烟雾、温度等数据实时传回至主控系统，为确定最佳救援方案提供数据支持。为了解决上述书问题，本专利技术提出的一种基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统，包括主控系统和多个分布在各房间内的手持终端；建筑物中设有多个烟雾报警器，每个烟雾报警器均具有烟雾报警器地址码；所述烟雾报警器地址码存储于建筑物的消防控制系统中，所述主控系统与建筑物的消防控制系统相连；所述手持终端中包括数据采集模块、信号处理模块和设备控制模块，所述手持终端中还存储有建筑结构图；所述数据采集模块包括运动传感模块、动态校准模块和探测用传感模块；所述运动传感模块由一组运动传感器组成，用于采集使用了手持终端的逃生人员的加速度和角速度信息；所述动态校准模块至少包括RFID读写模块和烟雾报警器地址码接收解码模块，配合所述RFID读写模块在现场消防设备上安装有多个RFID标签，RFID标签的位置根据定位精度和现场的建筑结构图确定，多个RFID标签构成了RFID标签网络；RFID读写模块读取附近RFID标签；所述探测用传感模块有一组探测传感器组成；所述信号处理模块包括信号转换器，所述信号转换器包括放大电路和AD转换器；所述设备控制模块包括输入模块、输出模块、通信模块及其现场消防设备的接口；所述手持终端平时处于休眠状态，火灾发生时通过现场消防设备接口触发激活所述手持终端；所述主控系统包括中央控制模块、通信模块和显示模块，所述中央控制模块负责整个系统的运行和数据处理；所述主控系统存储有与手持终端中相同的建筑结构图；所述设备控制模块中和所述主控系统中的通信模块均包括消防电话模块和无线通信模块；所述运动传感模块将采集到的信息通过所述设备控制模块的通信模块发送至所述主控系统；所述动态校准模块中的RFID读写模块和所述烟雾报警器地址码接收解码模块用于向所述主控系统提供使用该手持终端的逃生人员的位置信息。进一步讲，所述运动传感模块至少包括加速度计、速度计和陀螺仪；所述探测用传感模块至少包括烟雾探测器、温度传感器、超声测距传感器和红外图像传感器。利用上述基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统的导航方法，并包括以下步骤：1)建筑结构图的存储：建筑结构图经过数字化处理后分别存储于所述手持终端和主控系统中，该建筑结构图至少设有障碍物、标志物、运动限制和校准点的标记；2)手持终端的布置及激活：将多个手持终端布置在建筑物各个房间内的相对固定位置处，此时手持终端处于休眠状态；火灾发生时通过现场消防设备接口触发激活所述手持终端；手持终端激活的同时，自动载入该手持终端的当前位置信息；3)逃生人员的实时定位和动态校准：(1)逃生人员的实时定位，根据运动传感模块中各运动传感器采集到的信号得知逃生人员相对初始位置的位移，并利用探测用传感器中的超声传感器测量逃生人员到建筑物的固定参照物的距离，结合建筑结构图信息，实时动态获得逃生人员的当前位置坐标；(2)采用下列方法之一进行逃生人员的当前位置的动态校准：第一种方法是：建筑物中布设有RFID标签网络，RFID标签发出的信号中包括该RFID标签的位置坐标，当逃生人员处于一RFID标签识别范围内，逃生人员手持终端将RFID读写装置采集到该RFID标签的位置坐标通过通信模块发送至主控系统，主控系统以该位置坐标更新上述实时定位获得的逃生人员的当前位置坐标；第二种方法是：逃生人员通过手动操作手持终端，将该逃生人员当前所处现场建筑中的楼层、房间或楼梯间所对应的编号通过通信模块发送至主控系统，将该编号映射到建筑结构图上对应的点，从而确定逃生人员在建筑结构图上的位置，主控系统以该位置的坐标更新上述实时定位获得的逃生人员的当前位置坐标；第三种方法是：手持终端中的烟雾报警器地址码接收解码模块从主控系统中自动获得与距离逃生人员最近的烟雾报警器的地址码，解码后得到该烟雾报警器的位置信息，更新上述实时定位获得的逃生人员的当前位置坐标；4)火场中逃生人员的导航，包括：(1)起火点方位确定：将每个逃生人员携带的手持终端中的温度传感器、烟雾探测器和红外图像传感器所采集的数据通过通信模块发送至主控系统，主控系统将所有手持终端上传的数据进行计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统，包括主控系统和多个分布在各房间内的手持终端；建筑物中设有多个烟雾报警器，每个烟雾报警器均具有烟雾报警器地址码；所述烟雾报警器地址码存储于建筑物的消防控制系统中，所述主控系统与建筑物的消防控制系统相连；所述手持终端中包括数据采集模块、信号处理模块和设备控制模块，所述手持终端中还存储有建筑结构图；所述数据采集模块包括运动传感模块、动态校准模块和探测用传感模块；所述运动传感模块由一组运动传感器组成，用于采集使用了手持终端的逃生人员的加速度和角速度信息；所述动态校准模块至少包括RFID读写模块和烟雾报警器地址码接收解码模块，配合所述RFID读写模块在现场消防设备上安装有多个RFID标签，RFID标签的位置根据定位精度和现场的建筑结构图确定，多个RFID标签构成了RFID标签网络；RFID读写模块读取附近RFID标签；所述探测用传感模块有一组探测传感器组成；所述信号处理模块包括信号转换器，所述信号转换器包括放大电路和AD转换器；所述设备控制模块包括输入模块、输出模块、通信模块及其现场消防设备的接口；所述手持终端平时处于休眠状态，火灾发生时通过现场消防设备接口触发激活所述手持终端；所述主控系统包括中央控制模块、通信模块和显示模块，所述中央控制模块负责整个系统的运行和数据处理；所述主控系统存储有与手持终端中相同的建筑结构图；所述设备控制模块中和所述主控系统中的通信模块均包括消防电话模块和无线通信模块；所述运动传感模块将采集到的信息通过所述设备控制模块的通信模块发送至所述主控系统；所述动态校准模块中的RFID读写模块和所述烟雾报警器地址码接收解码模块用于向所述主控系统提供使用该手持终端的逃生人员的位置信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统，包括主控系统和多个分布在各房间内的手持终端；建筑物中设有多个烟雾报警器，每个烟雾报警器均具有烟雾报警器地址码；所述烟雾报警器地址码存储于建筑物的消防控制系统中，所述主控系统与建筑物的消防控制系统相连；所述手持终端中包括数据采集模块、信号处理模块和设备控制模块，所述手持终端中还存储有建筑结构图；所述数据采集模块包括运动传感模块、动态校准模块和探测用传感模块；所述运动传感模块由一组运动传感器组成，用于采集使用了手持终端的逃生人员的加速度和角速度信息；所述动态校准模块至少包括RFID读写模块和烟雾报警器地址码接收解码模块，配合所述RFID读写模块在现场消防设备上安装有多个RFID标签，RFID标签的位置根据定位精度和现场的建筑结构图确定，多个RFID标签构成了RFID标签网络；RFID读写模块读取附近RFID标签；所述探测用传感模块有一组探测传感器组成；所述信号处理模块包括信号转换器，所述信号转换器包括放大电路和AD转换器；所述设备控制模块包括输入模块、输出模块、通信模块及其现场消防设备的接口；所述手持终端平时处于休眠状态，火灾发生时通过现场消防设备接口触发激活所述手持终端；所述主控系统包括中央控制模块、通信模块和显示模块，所述中央控制模块负责整个系统的运行和数据处理；所述主控系统存储有与手持终端中相同的建筑结构图；所述设备控制模块中和所述主控系统中的通信模块均包括消防电话模块和无线通信模块；所述运动传感模块将采集到的信息通过所述设备控制模块的通信模块发送至所述主控系统；所述动态校准模块中的RFID读写模块和所述烟雾报警器地址码接收解码模块用于向所述主控系统提供使用该手持终端的逃生人员的位置信息。2.根据权利要求1所述基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统，其特征在于，所述运动传感模块至少包括加速度计、速度计和陀螺仪；所述探测用传感模块至少包括烟雾探测器、温度传感器、超声测距传感器和红外图像传感器。3.一种基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述基于建筑结构图与消防通信系统的客用逃生室内导航系统，并包括以下步骤：1)建筑结构图的存储：建筑结构图经过数字化处理后分别存储于所述手持终端和主控系统中，该建筑结构图至少设有障碍物、标志物、运动限制和校准点的标记；2)手持终端的布置及激活：将多个手持终端布置在建筑物各个房间内的相对固定位置处，此时手持终端处于休眠状态；火灾发...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐岩，张家赫，马建国，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12