基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统及方法，系统包括监测前端、无线通讯模块、中控中心和多个执行终端，其中，监测前端通过无线通讯模块与中控中心相连接，中控中心通过无线通讯模块与执行终端相连接，还设计了一种基于LoRa的无线智能诱导指示标识作为执行终端。本发明专利技术的方法为监测前端实时对现场环境进行采集、监测，通过无线通讯模块将数据传输给中控中心，中控中心通过应急疏散决策优化程序对接收的数据进行处理，将决策结果通过无线通讯模块发送到执行终端动态显示。本发明专利技术的系统和方法能够满足低成本、低功耗、远距离、灵活机动布置的需求，能够实现高程度自动化、高效率、全局最优智能疏散的目标。全局最优智能疏散的目标。全局最优智能疏散的目标。

【技术实现步骤摘要】
基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及智能疏散
，尤其涉及一种基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统及方法。

技术介绍

[0002]虽然生活、工作、娱乐等一体化大型公共建筑及区域的不断出现能够在一定程度上解决目前用地紧张的问题，但是由于这些大型公共建筑具有内部结构错综复杂、信息传输范围大，人员密集、流动性大、对内部布局不熟悉等特点，在发生火灾、爆炸等突发事件后，极易因恐慌和从众心理盲目跟随人流逃生，进而使得因缺乏相应的应急疏散与诱导措施或者疏散诱导不当导致严重的人员伤亡和财产损失。到目前为止，国内外大型公共建筑及区域中均采用传统的固定疏散指示标识和保持视觉连续的导流灯带，不能实现高程度自动化、高效率、全局最优智能疏散，无法在决策优化的基础上，根据事故环境状态动态地调整疏散策略，达到复杂事故环境下应急疏散智能诱导的目标。同时，大型公共建筑及区域内的人员疏散具有规模大、范围广，疏散距离远、时间长等特点，而传统的疏散指示系统均采用有线连接，无法满足低成本、低功耗、远距离、灵活机动布置的需求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统，其特征在于，包括监测前端、无线通讯模块、中控中心和多个执行终端；所述监测前端通过无线通讯模块与中控中心相连接，中控中心通过无线通讯模块与执行终端相连接；所述无线通讯模块与中控中心通过USB连接；所述监测前端为多个探测器组成的并联数据采集节点，包括：单片机、探测器、蜂鸣器模块、电源模块、调压模块和LED显示模块，所述探测器与单片机直接连接；所述蜂鸣器模块由单片机通过I/O口直接输出信号控制；所述监测前端实时对现场环境进行采集、监测，当其中任一探测器采集、监测到的数值超过所设定的阈值时，由蜂鸣器发出报警；所述LED显示模块实时显示所监测到的环境信息；所述无线通讯模块由LoRa无线通讯单元、LoRa监听模块、LoRa输出控制器模块、单片机和串行异步通信协议UART接口组成，是整个系统的桥梁，用于监测前端、中控中心和执行终端之间的通讯；所述LoRa监听模块与中控中心通过USB连接，用于自动监听监测前端采集到的事故节点信息；所述LoRa输出控制器模块与中控中心通过USB连接，将中控中心解析的数据通过无线通讯模块定点发送至执行终端；所述中控中心内部包括嵌入式微处理器、内置程序、Web服务器、FTP服务器、数据库服务器，负责处理通过LoRa监听模块传送的事故节点信息，并将处理结果通过输出控制器发送给执行终端；所述嵌入式微处理器进行中控中心与监测前端和执行终端间的数据处理，能够分析、处理监测前端中各探测器传送的信息，并将处理后的信息发送给各执行终端；所述内置程序包括探测器数据接收程序、应急疏散决策优化程序和输出控制器程序，是整个系统的核心；所述探测器数据接收程序用于将LoRa监听模块监听到的事故节点信息进行编译，使得监测前端与中控中心联动，同时驱动中控中心发出声音报警；所述应急疏散决策优化程序，利用改进的自适应蚁群算法，基于疏散路径安全程度最高、疏散完成时间最短和拥堵程度最低多目标优化指标，实现满足全局优化的最优疏散方案；所述输出控制器程序负责将应急疏散决策优化程序所得最优疏散方案进行解析，并通过LoRa输出控制器模块将指令发送至执行终端；所述多个执行终端为多个LED智能疏散指示标识，用于执行由中控中心通过无线通讯模块发来的指令；所述多个LED智能疏散指示标识与各自的LoRa无线通讯单元采用CLASS
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C通讯模式，并组成星型网络结构。2.根据权利要求1所述的基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统，其特征在于：所述探测器包括烟雾传感器和温度传感器；所述烟雾传感器为ZYMQ
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2型烟雾传感器；所述温度传感器采用NTC热敏电阻传感器。3.根据权利要求1所述的基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统，其特征在于，所述单片机为MSP430F419型号单片机，用于监控烟雾传感器和温度传感器采集到的信息，并与阈值进行比较，当超过阈值时控制蜂鸣器发声；同时，控制LED显示模块实时显示所监测到的环境信息。4.根据权利要求1所述的基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统，其特征在于：所述LoRa无线通讯单元采用SX1301芯片和SX1278射频芯片。5.根据权利要求1所述的基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统，其特征
在于：所述LED智能疏散指示标识带有单片机系统、电源模块、视觉诱导模块、语音诱导模块和蜂鸣器；单片机系统内置LED显示驱动程序，控制视觉诱导模块实现动态变化的指示方向诱导；单片机系统还控制语音诱导模块读取存储单元对应的音频，通过蜂鸣器实现语音播报诱导。6.根据权利要求5所述的基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统，其特征在于，所述视觉诱导模块选用多块相同的绿色共阳LED点阵拼接而成。7.采用权利要求1至6中的任意一项所述的基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统进行控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，探测器对现场环境下的温度、烟雾浓度进行实时信息采集，并将采集到的环境信息在LED显示模块实时显示，同时与预设阈值进行比较，当采集到的信息超过阈值时，通过LoRa无线通讯单元将危险位置发送至LoRa监听模块，同时蜂鸣器发出声音报警；步骤2，LoRa监听模块通过USB将危险位置传送至数据库服务器，中控中心发出警报，并启动探测器数据接收程序；步骤3，探测器数据接收程序获取危险位置并进行数据解析，生成.txt形式的文件，存储在应急疏散决策优化程序的根目录下；步骤4，应急疏散决策优化程序获取到.txt文件下的危险位置，规划最优疏散路径和指示标识方向，在程序界面展示最优疏散方案，并生成.txt形式的文件，存储在输出控制器程序的根目录下；步骤5，输出控制器程序解析.txt文件，并将解析后的数据通过USB传送至LoRa输出控制器模块；步骤6，LoRa输出控制器模块通过LoRa无线通讯单元将解析后的数据定点传输至执行终端；步骤7，LoRa无线通讯单元接收到动作信息，由休眠状态唤醒为工作状态；步骤8，执行终端接收到LoRa无线通讯单元传送的指令后，各LED智能疏散指示标识通过LED显示驱动程序的控制发生动作，视觉诱导模块显示相应的方向信息，同时语音诱导模块发出语音诱导提醒。8.根据权利要求7所述的采用基于应急疏散决策优化与智能诱导的集成控制系统进行控制的方法，其特征在于，所述应急疏散决策优化程序，包含以下步骤：步骤4.1，获取建筑物内的火灾状态，划分节点，根据火源位置确定计算区域；步骤4.2，参数初始化，根据建筑物空间结构几何信息、各消防设施的状态信息，以及各建筑物空间节点初始火灾状态及初始待疏散人数，建立建筑物空间信息数据库；确定最大循环次数NC，循环次数初始设为N＝1；步骤4.2.1，根据公式(1)进行待疏散...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜雪，张培红，张新伟，禹傲然，陈棒，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：