CN102058939A - 建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法和*** - Google Patents

建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明提出一种建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法与***。该方法包括以下步骤：实时监测火灾信息，并根据所述火灾信息计算火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息；估计建筑物内各个区域中人员位置信息，并估计所述各个区域内人员密度分布；和根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，以及所述建筑物内各个区域的人员密度信息和人员位置信息，和建筑结构信息计算最佳疏散方向和疏散路径。本发明实施例充分利用现代的传感、通信、计算、决策等技术，为建筑内基于灾害发展态势的人员疏散提供了切实可行的解决方案，提高决策以及疏散的效率。

Description

建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法和***
技术领域
本发明涉及建筑消防监控技术领域，特别涉及一种建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法和***。
背景技术
在当前的建筑物当中，尤其是具有复杂结构的大型建筑当中，消防安全疏散***是必不可少的，以使得在火灾发生时，能够引导人群进行疏散，减少人员伤亡。传统的消防安全疏散***由安装在通道上的静态的、指向安全出口的疏散指示组成，这种消防疏散***存在众多的弊端，亟待改进：
第一、传统的消防疏散***是静态的***，不能随灾害发展的状态进行变化，从而有可能将人员引导至危险区域。如在火灾发展过程中，某些疏散路径上被火灾所阻塞不能通过，而仅依靠静态的疏散指示则可能将人员引导至该危险区域。申请日为2007-06-19，公开号为CN101079178A的发明专利《一种火灾预警控制***》，试图利用火灾报警***的报警信号对疏散方案进行动态的调整，而在该发明当中仅仅使用了火灾发生初期火灾报警位置的有限的信息，未对火灾发生的全过程进行有效的监测、预测及评估，其给出的疏散方案随着火灾灾害的发展可能会不再适用。
第二、传统的消防安全疏散***中，不能有效考虑人员的拥堵情况对疏散的影响，从而可能导致局部区域的拥堵，降低疏散的效率。现有的建筑当中，消防***与安防***是相互独立的***，消防***负责对火灾等灾害进行监测，安防***包括视频监控、门禁***等负责对人员进行监测。由于缺乏人员位置监测***与疏散***集成的方法，使得消防安全***不能考虑疏散过程中人员密度实时分布等对疏散的影响，只能紧紧依赖于消防***提供的灾害监测信息。申请日为2005-09-15，公开号为CN1783154A的发明专利《智能疏散指示等***》；申请日为2006-02-1，公开号为CN101119771A的发明专利《包括逃生引导灯的疏散***》；这些发明试图通过某些动态的疏散指示硬件与火灾报警***相连，从而给出动态的疏散方向，而在这些***中，没有考虑人员位置及人员密度对疏散效率的影响。
第三、传统的消防安全疏散***中，缺乏有效集成火灾传感器监测以及人员监测***的有效方法，不能有效根据监测信息实时给出优化的疏散方案。申请日为2001-10-15，公开号为CN1412723A的发明专利《公共场所智能消防提示指挥疏散***》，试图利用专家***，根据火灾报警的位置信息，给出相应的疏散方案。然而所使用的专家***依赖于相对静态的专家经验，且其输入仅为有限的早期火灾报警器信息，不足以在动态变化的火灾发展过程中的对疏散方案进行修正，对动态变化紧急情况进行有效应对。
第四、在复杂的建筑环境当中，传统的消防***缺乏向疏散人员提供整体建筑结构、火灾发展态势、应该选择的疏散路径等信息的有效手段，使得疏散具有较大的盲目性。传统的疏散***中，只能提供疏散人员所处位置应该采取的疏散方向等局部信息，而疏散决策至关重要的整体的建筑结构信息、建筑内部整体火灾发展态势信息等缺乏有效的方式进行传递，从而大大影响疏散的决策效率。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷，提出了一种基于实时监测的建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法和***。
为达到上述目的，本发明一方面提出一种建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法，包括以下步骤：实时监测火灾信息，并根据所述火灾信息计算火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息；估计建筑物内各个区域中人员位置信息，并估计所述各个区域内人员密度信息；和根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，以及所述建筑物内各个区域的人员密度信息和人员位置信息，和建筑结构信息计算最佳疏散方向和疏散路径。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括：通过信息展示界面和人机界面显示所述火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、人员密度信息、人员位置信息、最佳疏散方向和最佳疏散路径。
在本发明的一个实施例中，该方法通过感烟传感器、感温传感器和视频***中的一种或多种监测火灾信息。
在本发明的一个实施例中，该方法通过RFID***、门禁***、无线传感网络***和视频监控***中的一种或多种获得区域内人员信息，以及根据获得的区域内人员信息估计建筑物内各个区域中人员密度信息和人员位置信息。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括：根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息进行综合分析以获得所述建筑物内各个位置的危险度。
在本发明的一个实施例中，该方法还包括：将所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息发送给消防部门的消防指挥***。
本发明另一方面还提出了一种建筑火灾态势评估与人员疏散指示***，包括：多个火灾信息监测设备，所述火灾信息监测设备实时监测火灾信息；多个人员监测设备，所述人员监测设备监测建筑物内各个区域的人员位置分布信息；和计算单元，所述计算单元与所述火灾信息监测设备和所述人员监测设备通信，所述计算单元根据所述火灾信息计算火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，并根据所述人员位置分布信息估计建筑物内各个区域中人员密度信息和人员位置信息，以及根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，以及所述建筑物内各个区域的人员密度信息和人员位置信息，和建筑结构信息计算最佳疏散方向和疏散路径。
在本发明的一个实施例中，该***还包括显示设备，所述显示设备通过信息展示界面和人机界面显示所述火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、人员密度信息、人员位置信息、最佳疏散方向和最佳疏散路径。其中，所述显示设备为被疏散人员、应急指挥人员的手持设备，或者所述显示设备安装在中控室或者各个疏散通道中。
在本发明的一个实施例中，所述火灾信息监测设备包括感烟传感器、感温传感器和视频***中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，所述人员监测设备包括RFID***、门禁***、无线传感网络***和视频监控***中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，所述计算单元根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息进行综合分析以获得所述建筑物内各个位置的危险度。
在本发明的一个实施例中，该***还包括通信设备，所述通信设备与消防部门的消防指挥***进行通信，并将所述火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、建筑物内人员位置信息中的一种或多种发送给所述消防指挥***。
本发明实施例充分利用现代的传感、通信、计算、决策等技术，为建筑内基于灾害发展态势的人员疏散提供了切实可行的解决方案，提高决策以及疏散的效率。本***充分利用实时监测的火灾发展态势信息、人员监测信息，并且在此基础上进行综合的疏散决策，从而形成行之有效的、随时间动态变化的决策方案。同时，本发明实施例还可提供更为直观的人机界面，使得疏散人员可以获取更为直接的火灾态势信息，获取有效的疏散方案，从而降低疏散的盲目性，提高建筑屋内疏散的效率与安全性。
另外，本***不仅对建筑内部疏散具有重要作用，还可对其进行扩展，如与消防部门的消防指挥***相结合，可以为消防部门灭火、救援服务。在消防部门灭火、救援过程中，建筑物内部火源位置、火灾发展态势等信息，是至关重要的信息，该***可提供相应的信息接口，以供消防指挥***提取信息使用，从而可以大大提高消防部门灭火、救援的效率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的基于实时监测的建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法的整体图；
图2为本发明实施例的监测设备布置示意图；
图3为本发明实施例的运行界面示意图；
图4为本发明实施例的建筑火灾态势评估与人员疏散指示***结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，为本发明实施例的基于实时监测的建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法的整体图，包括以下步骤：
S101，实时监测火灾信息，并对人员位置进行监测，以及获得建筑结构信息。其中，在本发明的一个实施例中，可通过感烟传感器、感温传感器和视频***中的一种或多种监测火灾信息，例如可通过感烟传感器获得火源位置，根据感温传感器获得火源强度信息，或者通过视频***的识别功能获得火源位置和火源强度信息，或者三者的结合。当然在本发明的其他实施例中，还可以选择其他设备进行监测，例如辐射或有毒气体监测设备等，这些均应包含在本发明的保护范围之内。在本发明的优选实施例中，可采用烟温复合传感器，如图2所示，为本发明实施例的监测设备布置示意图。在建筑物的某个区域内设置有多个RFID阅读器1、多个烟温复合传感器2和多个视频监控摄像头，在中控室中设置有计算单元及显示设备4。
当火灾发生时，烟温复合传感器可以对不同位置的温度分布等进行连续的监测，并将数据通过无线或者有线的方式发送至计算单元，例如计算机终端或者手持终端等。
在本发明的一个实施例中，可通过RFID***、门禁***、无线传感网络***和视频监控***中的一种或多种获得区域内人员信息。例如，在本发明的优选实施例中，采用RFID及视频相结合的方式对人员位置及人员的密度进行估计。各个RFID阅读器通过读取室内人员所携带的RFID标签的信号强度，利用信号强度的衰减，可以估算RFID标签与RFID阅读器之间的距离，接着利用至少三个RFID阅读器距离估计值，可以实现对室内人员的在二维平面上的定位。同时，视频***通过对人员目标的识别，通过固定的坐标变换关系，实现对室内人员位置的定位。由于RFID***与视频***对人员位置的估计均存在误差，因此利用RFID***与视频***对人员位置估计结果进行融合，可以给出误差降低的人员位置估计。
在本发明的一个实施例中，建筑结构信息包括建筑结构图、通道、出口位置等信息，这些建筑结构信息保存在***之中。
S102，根据火灾信息计算火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，以及根据监测的人员位置估计建筑物内各个区域中人员密度信息，并估计各个区域内人员位置信息。进一步地，根据火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，以及建筑物内各个区域的人员密度信息和人员位置信息，和建筑结构信息计算最佳疏散方向和疏散路径，从而给出每个人员的最佳疏散路线，以及在各个位置上的最优疏散方向。
在本发明实施例中，计算单元根据监测的温度变化数据、烟雾报警数据，判断火灾发生、发展的速率，并结合火灾发展模型估算火源的位置，并由此计算火灾发展的态势以及建筑物内各个区域中各个位置的危险程度。其中危险程度为温度及烟雾报警、火源位置分布概率估计的非线性函数，根据具体情况由实际工程数据拟合获取。
在本发明的其他实施例中，还可利用高温、辐射、有毒气体等人员伤害的阈值进行综合分析，对火灾发生时建筑物内每个位置的危险度进行实时的计算，从而提高更多、更丰富的信息，从而展示给疏散决策人员，或者输入到相应的决策算法当中进行综合的决策。
本发明实施例可以将消防***和安防***结合在一起，为建筑物内消防***和安防***的集成提供了参考方案，使其成为功能更为完整的安全***，从而提高建筑物整体的安全性能。
本发明实施例利用各个位置火灾监测及危险度估计，可以获取各个位置的火灾危险度分布，并且利用各个人员位置的监测信息，可以估计室内各个位置人员密度计拥挤程度，从而利用好各个位置火灾危险程度、人员拥挤程度可以对各个位置进行加权，结合建筑屋内各个出口的位置，可以计算出加权后的最短疏散路径，及各个位置的疏散方向。
S103，通过信息展示界面和人机界面显示所述火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、人员密度信息、人员位置信息、最佳疏散方向和最佳疏散路径。如图3所示，为本发明实施例的运行界面示意图。其中，110为火灾监测信息(在此为温度信息)，120为人员位置实时监测信息，130为火源位置估计概率分布，140为火源热释放速率估计概率分布，150为火灾危险度估计图例，160为各个位置的最优疏散方向，170为针对各个疏散人员所推荐的最佳疏散路线示意图。通过本发明实施例可以提高决策的效率。本发明实施例可以以直观的形式给出火灾发展的态势信息以帮助人们进行快速的决策，而不仅仅局限于控制简单的疏散指示、疏散广播等设备，从而提高疏散的效率。
在本发明的优选实施例中，还可以将火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、建筑物内人员位置信息中的一种或多种发送给消防部门的消防指挥***，从而在消防部门灭火救援过程中，有助于了解建筑物内部火源位置、火灾发展态势等信息。本发明可提供相应的信息接口供消防指挥***提取信息使用，从而可以大大提高消防部门灭火、救援的效率。
如图4所示，为本发明实施例的建筑火灾态势评估与人员疏散指示***结构图。该***包括多个火灾信息监测设备200、多个人员监测设备300和计算单元400。其中，火灾信息监测设备200实时监测火灾信息，火灾信息监测设备200可包括感烟传感器、感温传感器和视频***中的一种或多种。人员监测设备300监测建筑物内各个区域的人员位置分布信息。在本发明的一个实施例中，人员监测设备300可包括RFID***、门禁***、无线传感网络***和视频监控***中的一种或多种。计算单元400与火灾信息监测设备200和人员监测设备300通信，例如可采用有线或者无线的方式进行通信，或者两者的结合，即一部分火灾信息监测设备200和/或人员监测设备300通过有线方式与计算单元400进行通信，而另一部分通过无线方式与计算单元400进行通信，具体的通信方式需要根据建筑物内的具体情况进行选择。计算单元400根据火灾信息计算火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，并根据人员信息估计建筑物内各个区域中人员密度信息和人员位置信息，以及根据火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，以及建筑物内各个区域的人员密度信息和人员位置信息，和建筑结构信息计算最佳疏散方向和疏散路径。
在本发明的一个实施例中，该***还包括显示设备500，显示设备500通过信息展示界面和人机界面显示所述火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、人员密度信息、人员位置信息、最佳疏散方向和最佳疏散路径。其中，显示设备500为多个，可为手持设备也可为固定设备，或者可将显示设备500安装在中控室或者各个疏散通道中。
在本发明的一个实施例中，计算单元400根据火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息进行综合分析以获得建筑物内各个位置的危险度。
在本发明的一个实施例中，该***还包括通信设备600，通信设备600与消防部门的消防指挥***进行通信，并将火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、建筑物内人员位置信息中的一种或多种发送给消防指挥***。
本发明实施例充分利用现代的传感、通信、计算、决策等技术，为建筑内基于灾害发展态势的人员疏散提供了切实可行的解决方案，提高决策以及疏散的效率。本***充分利用实时监测的火灾发展态势信息、人员监测信息，并且在此基础上进行综合的疏散决策，从而形成行之有效的、随时间动态变化的决策方案。同时，本发明实施例还可提供更为直观的人机界面，使得疏散人员可以获取更为直接的火灾态势信息，获取有效的疏散方案，从而降低疏散的盲目性，提高建筑屋内疏散的效率与安全性。
另外，本***不仅对建筑内部疏散具有重要作用，还可对其进行扩展，如与消防部门的消防指挥***相结合，可以为消防部门灭火、救援服务。在消防部门灭火、救援过程中，建筑物内部火源位置、火灾发展态势等信息，是至关重要的信息，该***可提供相应的信息接口，以供消防指挥***提取信息使用，从而可以大大提高消防部门灭火、救援的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (13)

1.一种建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时监测火灾信息，并根据所述火灾信息计算火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息；
估计建筑物内各个区域中人员位置信息，并估计所述各个区域内人员密度信息；和
根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，以及所述建筑物内各个区域的人员密度信息和人员位置信息，和建筑结构信息计算最佳疏散方向和疏散路径。
2.如权利要求1所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法，其特征在于，还包括：
通过信息展示界面和人机界面显示所述火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、人员密度信息、人员位置信息、最佳疏散方向和最佳疏散路径。
3.如权利要求1或2所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法，其特征在于，通过感烟传感器、感温传感器和视频***中的一种或多种监测火灾信息。
4.如权利要求1或2所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法，其特征在于，通过RFID***、门禁***、无线传感网络***和视频监控***中的一种或多种获得区域内人员信息，以及根据获得的区域内人员信息估计建筑物内各个区域中人员密度信息和人员位置信息。
5.如权利要求1所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法，其特征在于，还包括：
根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息进行综合分析以获得所述建筑物内各个位置的危险度。
6.如权利要求5所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示方法，其特征在于，还包括：
将所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息、建筑物内人员位置信息中的一种或多种发送给消防部门的消防指挥***。
7.一种建筑火灾态势评估与人员疏散指示***，其特征在于，包括：
多个火灾信息监测设备，所述火灾信息监测设备实时监测火灾信息；
多个人员监测设备，所述人员监测设备监测建筑物内各个区域的人员位置分布信息；和
计算单元，所述计算单元与所述火灾信息监测设备和所述人员监测设备通信，所述计算单元根据所述火灾信息计算火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，并根据所述人员位置分布信息估计建筑物内各个区域中人员密度信息和人员位置信息，以及根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息，以及所述建筑物内各个区域的人员密度信息和人员位置信息，和建筑结构信息计算最佳疏散方向和疏散路径。
8.如权利要求7所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示***，其特征在于，还包括显示设备，所述显示设备通过信息展示界面和人机界面显示所述火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、人员密度信息、人员位置信息、最佳疏散方向和最佳疏散路径。
9.如权利要求8所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示***，其特征在于，所述显示设备为被疏散人员、应急指挥人员的手持设备，或者所述显示设备安装在中控室或者各个疏散通道中。
10.如权利要求7-9任一项所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示***，其特征在于，所述火灾信息监测设备包括感烟传感器、感温传感器和视频***中的一种或多种。
11.如权利要求7-9任一项所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示***，其特征在于，所述人员监测设备包括RFID***、门禁***、无线传感网络***和视频监控***中的一种或多种。
12.如权利要求7所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示***，其特征在于，所述计算单元根据所述火源位置信息、火源强度信息和火灾发展态势信息进行综合分析以获得所述建筑物内各个位置的危险度。
13.如权利要求7所述的建筑火灾态势评估与人员疏散指示***，其特征在于，还包括：
通信设备，所述通信设备与消防部门的消防指挥***进行通信，并将所述火源位置信息、火源强度信息、火灾发展态势信息、建筑物内人员位置信息中的一种或多种发送给所述消防指挥***。
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