一种用于预防火灾的应急管理系统技术方案

本发明专利技术涉及管理技术领域，具体公开了一种用于预防火灾的应急管理系统，包括数据源单元、火灾疏散环境建模单元、火灾源数据采集模块、安全分析模块、火灾疏散环境建模单元以及火灾疏散路径搜索计算模块；是通过六边形栅格图形法对现场环境进行数值建模，提高障碍物轮廓和疏散路径可到达范围的拟合度，利用火灾发生位置及其周围安全数据的分析，对改进蚂蚁算法获取的最优路径进行判断，调整了算法的迭代结束标准；本发明专利技术解决了现有的方格形格栅法构建环境地图，只能在横向和纵向上对环境的障碍物和路径信息进行简化的数值表达，方格形环境图像格栅在环境图像构建上缺乏路径方向表达的多样性和真实性，也没有对火灾进行安全性分析的问题。析的问题。析的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于预防火灾的应急管理系统


[0001]本专利技术涉及管理
，更具体地说，本专利技术涉及一种用于预防火灾的应急管理系统。

技术介绍

[0002]随着传统工作园区向新型产业园区的转型，大量的园区正逐渐过渡到智慧管理的模式中，随着智慧园区的增多，园区火灾带来的社会危害日益凸显，尤其是火灾的应急安全管理，更是智慧园区安全管理中的重中之重，园区内的消防管理平台多是基于物联网的云数据在火灾发生时对火灾信息进行快速处理，并将实时火灾信息以及逃生路径规划信息传输给个人，以方便不熟悉园区环境的入园人员陷入火场后成功有效疏散。
[0003]疏散路径计算中的A*算法作为经典的启发式路径搜索算法，融合了广度优先算法和Dijkstra算法的优点，能够在寻得最短路径的基础上，加快计算的速度，A*算法的搜索区域分为四方向和八方向，而原始的蚁群算法是一种模拟蚂蚁通过信息素寻找食物行为的启发式算法，在算法开始阶段认为路径上所有格栅内的信息素浓度都是一样的，通过识别不同格栅之间信息素浓度差值寻找最佳路径，具有盲目性和速度慢的特点，有研究在A*算法启发的基础上对原始蚁群算法进行了初始信息素分布的改进、启发函数的改进、信息素更新规则的改进、死锁处理策略的改进以及路径平滑处理，在开始阶段利用方格形格栅图法建立环境地图，确定起始节点和目标节点，数值研究结果表明，改进蚁群算法不但收敛速度快，而且稳定性高，并对比了格栅大小20
×
20与30
×
30的收敛速度和稳定性，研究表明20
×
20的格栅分割具有更快的收敛速度和更好的稳定性，但是方格形格栅法构建环境地图，只能在横向和纵向上对环境的障碍物和路径信息进行简化的数值表达，而实际的环境在障碍物和路径信息上往往更为复杂，方格形的环境图像格栅在环境图像构建上缺乏路径方向表达的多样性和真实性，改进的蚁群算法也没有对火灾进行安全性分析，进而无法结合着火点位置、环境温度、有毒气体以及人群密度等火灾发生时的数据进行优化调整，以寻求最优的疏散路径。
[0004]为了解决上述问题，现提供一种技术方案。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种用于预防火灾的应急管理系统，是通过六边形栅格图形法对现场环境进行数值建模，有助于提高障碍物轮廓和疏散路径可到达范围的拟合度，提高了利用改进蚂蚁算法获取的最优疏散路径的精确度和鲁棒性，同时利用火灾发生位置及其周围安全数据的分析，获取火灾安全分析指标对最优路径进行进一步的判断和优化，通过火灾发生时产生的信息数据而分析得到的火灾安全分析指标对改进蚂蚁算法获取的最优路径进行判断，科学地调整了算法的迭代结束标准，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种用于预防火灾的应急管理系统，包括数据源单元，数据源单元包括温度传感器、摄像头、人员打卡设备、消防设备巡检记录设备、火灾报警器以及一氧化碳浓度传感器，系统还包括火灾疏散环境建模单元以及与数据源单元相连的火灾源数据采集模块，火灾源数据采集模块连接有安全分析模块，安全分析模块和火灾疏散环境建模单元均连接有火灾疏散路径搜索计算模块，火灾疏散路径搜索计算模块连接有显示屏。
[0008]传统的建筑物平面地图进行建模采用正方形栅格进行网格化建模，这样能够在四个方向反映路径上的自由度，在四个方向上反映障碍物的轮廓信息，但是现代建筑在内部环境和隔断进行创新的同时，增大了正方形网格对障碍物轮廓信息显示的不拟合，进而在建筑物内的疏散路径的规划中对疏散路径的计算存在拟合度差和鲁棒性差的问题。
[0009]进一步地，火灾疏散环境建模单元使用六边形格栅图法对建筑物平面地图进行建模，对平面图里的障碍物进行优化膨化处理。
[0010]在进行最优路径选择的算法中，算法的结束取决于迭代次数的设置和结果中当量距离的判断，这样的设置受到了人为的设定迭代次数和当量距离公式的限定，为结合分析火灾位置火灾的数据分析，创建火灾安全分析的安全分析模块。
[0011]进一步地，在安全分析模块中设置火灾安全分析指标表示火灾发生位置的安全程度，在火灾发生时，建筑物及建筑物内的可燃物燃烧会产生大量的有毒气体，对人体危害最大是一氧化碳，过高浓度的一氧化碳浓度会导致人体出现头晕、心动过速、呕吐等症状，进而影响了人群的正常疏散率，尤其是当一氧化碳含量在0.1％时，超过一个小时，人体就会产生头痛、恶心、呕吐等症状，低于0.1时，对人体的影响程度较小，不会对人员的疏散产生影响；火灾发生时随着火势发展时产生的大量热量以及高温的浓烟会对人体产生非常大的危害，温度超过65℃时，会使得疏散人员难以忍受，想要逃离现场，而在100℃左右时，15分钟内将会对人体造成难以恢复的创伤，因此应该在火灾现场到达65℃后的火灾发生位置进行安全分析，以避免高温引起疏散人员的移动速度降低，影响人员的疏散，人员疏散的最大疏散速度一般取4m/s；疏散人群密度较高时会导致疏散速度减慢，因此火灾疏散路径规划要尽量避开高密度人群的路径，在安全分析模块中要考虑人群密度对发生火灾位置的安全程度的影响；同时在发生火灾的位置也会直接影响安全疏散路径的选择和火灾发生位置的安全程度分析，火灾发生位置高度越高，地面消火栓以及消防车的水枪所能够增援的能力越弱，因此火灾发生位置周围的有效消火栓直接影响火灾发生位置的安全分析数据。
[0012]优选的，安全分析模块通过火灾源数据采集模块传输的火灾现场的采集数据对火灾的安全性进行分析，获取火灾安全分析指标，火灾安全分析指标与火灾发生位置周边50米范围内的一氧化碳浓度正相关，与火灾发生时的着火点位置的高度正相关，与周边100米范围内有效消火栓个数负相关，与火灾发生位置的周边260米范围内的环境温度平均值正相关，与火灾发生位置周边260米范围内的人群密度正相关，火灾安全分析指标的公式为：
[0013][0014]式中：SS
f
为火灾安全分析指标，C
CO
为火灾发生位置周边50米范围内的一氧化碳浓度，N
xhs
为火灾发生位置周边100米范围内有效消火栓个数，t
inv
为火灾发生位置的周边260米范围内的环境温度平均值，ρ
p
为火灾发生位置周边260米范围内的人群密度，h
f
为火灾发生时着火点位置的高度；
[0015]火灾疏散路径搜索计算模块通过改进蚁群算法实现火灾疏散路径规划。
[0016]作为本专利技术进一步的方案，火灾疏散环境建模单元对建筑物内发生火灾时的环境进行初始设定，将建筑物平面地图和火灾现场的实况信息设定为已知条件，当发生火灾时，只考虑着火点高度、火灾发生位置周边50米范围内的一氧化碳浓度、火灾发生位置周边100米范围内有效消火栓个数、火灾发生位置的周边260米范围内的环境温度以及火灾发生位置周边260米范围内的人群密度，最优逃生路径为在确保疏散人员安全情况下通向安全出口的最短路径。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于预防火灾的应急管理系统，包括数据源单元，数据源单元包括温度传感器、摄像头、人员打卡设备、消防设备巡检记录设备、火灾报警器以及一氧化碳浓度传感器，其特征在于，系统还包括火灾疏散环境建模单元以及与数据源单元相连的火灾源数据采集模块，火灾源数据采集模块连接有安全分析模块，安全分析模块和火灾疏散环境建模单元均连接有火灾疏散路径搜索计算模块，火灾疏散路径搜索计算模块连接有显示屏，其中，火灾疏散环境建模单元使用六边形格栅图法对建筑物平面地图进行建模，对平面图里的障碍物进行优化膨化处理，安全分析模块通过火灾源数据采集模块传输的火灾现场的采集数据对火灾的安全性进行分析，获取火灾安全分析指标，火灾安全分析指标与火灾发生位置周边50米范围内的一氧化碳浓度正相关，与火灾发生时的着火点位置的高度正相关，与周边100米范围内有效消火栓个数负相关，与火灾发生位置的周边260米范围内的环境温度平均值正相关，与火灾发生位置周边260米范围内的人群密度正相关，火灾安全分析指标的公式为：式中：SS
f
为火灾安全分析指标，C
CO
为火灾发生位置周边50米范围内的一氧化碳浓度，N
xhs
为火灾发生位置周边100米范围内有效消火栓个数，t
inv
为火灾发生位置的周边260米范围内的环境温度平均值，ρ
p
为火灾发生位置周边260米范围内的人群密度，h
f
为火灾发生时着火点位置的高度；火灾疏散路径搜索计算模块通过改进蚁群算法实现火灾疏散路径规划。2.根据权利要求1所述的一种用于预防火灾的应急管理系统，其特征在于，火灾疏散环境建模单元对建筑物内发生火灾时的环境进行初始设定，将建筑物平面地图和火灾现场的实况信息设定为已知条件，当发生火灾时，只考虑着火点高度、火灾发生位置周边50米范围内的一氧化碳浓度、火灾发生位置周边100米范围内有效消火栓个数、火灾发生位置的周边260米范围内的环境温度以及火灾发生位置周边260米范围内的人群密度，最优逃生路径为在确保疏散人员安全情况下通向安全出口的最短路径。3.根据权利要求1所述的一种用于预防火灾的应急管理系统，其特征在于，火灾疏散环境建模单元使用六边形格栅图法对建筑物平面地图进行建模的六边形格栅的边长为15
×
15
×
15
×
15
×
15
×
15，栅格边长的单位为厘米，一个栅格边长为现实中的1米。4.根据权利要求1所述的一种用于预防火灾的应急管理系统，其特征在于，火灾疏散环境建模单元对平面图里障碍物进行优化膨化处理的方式为：利用平面图中障碍物真实形状在栅格中绘制出障碍物的真实形状，黑色栅格为障碍物栅格，将障碍物栅格作为不可达到栅格，白色栅格为自由栅格，将自由栅格作为可达栅格，当栅格内既有黑色的障碍物，又有白色的自由区域时...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖玲，
申请(专利权)人：淮北铭玥科技研发有限公司，
类型：发明
国别省市：