基于音频技术引导人员疏散的位置识别装置及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及基于音频技术引导人员疏散的位置识别装置，电源变换电路与CPU电路、声音放大电路、功率放大电路、发光驱动电路、宽频声音库存储电路连接；CPU电路与声音放大电路、输出控制电路、参数设置电路、宽频声音库存储电路连接；其控制方法包括以下步骤：多个位置识别装置的CPU电路同时接收触发信号，每个位置识别装置的CPU电路根据参数信号启动位置识别装置、并调用宽频声音库存储电路内的声音信息，控制本装置发声和发光。本发明基于音频技术实现位置识别，可以有效克服光指示位置识别装置在烟气扩散后光线被遮挡，无法清晰识别安全部位的问题，降低了次生灾害发生的机率。
【专利说明】基于音频技术引导人员疏散的位置识别装置及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于安全工程学科中消防联动控制【技术领域】，涉及一种主要应用于大型商 场、体育场馆、宾馆、办公楼、会展中心等大型公共建筑人员密集场所各种紧急状态下的人 员疏散位置识别装置及实现方法。
【背景技术】
[0002] 目前安装在大型公共建筑人员密集场所用于人员疏散的位置识别装置均为视觉 指示标志，即光指示标志，如安全出口标志灯具、疏散楼梯指示灯具等。这些灯具的外表面 均由标示位置的图案构成，利用一定的光强照射图案使标志清晰的显示出来。在紧急情况 下，当人员看到标志后，迅速移动到标志部位，然后撤离危险区域。
[0003] 基于视觉的光指示标志在人员疏散过程中发挥了很大的作用，但仍存在如下不 足：
[0004] 1、安全出口标志灯具、疏散楼梯指示灯具等视觉指示标志一般安装在疏散门或通 道上方，距离地面有一定的高度，当人员密集场所发生火灾后，烟气迅速扩散，当烟气下降 到一定高度后，会遮挡指示标志，导致光线的穿透力降低，使慌乱中的疏散人员无法清晰分 辨出安全部位标志，疏散中很可能错过安全疏散部位，造成次生灾害。
[0005] 2、随着大型公共建筑结构的复杂化和功能的多样化，人员疏散通道和路线也趋于 复杂，经常会出现十字路口或丁字路口，路口虽然有多条安全疏散路线可选择，但很可能距 离各安全出口的疏散路线长度不一致，因此在路口处随机选择的路线不一定是最佳的疏散 路线，这样会延长人员安全疏散时间，加大逃生风险。
[0006] 3、大型公共建筑人员密集场所，人员特征复杂，对于视觉有障碍的人员，在紧急状 况下，光指示标志无法起到疏散引导作用，因此容易造成不必要的人员伤害，产生恶劣的社 会影响。
【发明内容】
[0007] 针对目前光指示位置识别装置的不足，本发明提供一种基于音频技术引导人员疏 散的位置识别装置及实现方法。
[0008] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：基于音频技术引导人员疏散的位置 识别装置，电源变换电路与CPU电路、声音放大电路、功率放大电路、发光驱动电路、宽频声 音库存储电路连接；CPU电路与声音放大电路、输出控制电路、参数设置电路、宽频声音库 存储电路连接；功率放大电路与声音放大电路、输出控制电路、全频扬声器连接；发光驱动 电路与输出控制电路、发光二极管连接；
[0009] CPU电路：采用ARM处理器，用于控制位置识别装置按照一定的时序发声和发光； 接收外部触发信号和参数设置电路的数字量参数信号，调用宽频声音库存储电路的声音信 息，并输出声音信号至声音放大电路，输出控制信号至输出控制电路；
[0010] 输出控制电路根据控制信号进行控制电平转换输出数字控制信号至功率放大电 路，输出模拟量电压信号至发光驱动电路。
[0011] 所述宽频声音库存储电路采用Flash存储芯片。
[0012] 所述参数设置电路为拨码开关。
[0013] 所述位置识别装置为多个。
[0014] 基于音频技术引导人员疏散的位置识别控制方法，包括以下步骤：
[0015] 多个位置识别装置的CPU电路同时接收外部的触发信号，读取参数设置电路所设 置的参数信号；
[0016] 每个位置识别装置的CPU电路根据参数信号启动装置、并调用宽频声音库存储电 路内的声音信息，经声音放大电路和功率放大电路进行信号放大；输出控制信号控制输出 控制电路发出数字控制信号，通过控制功率放大电路控制全频扬声器发出一定时序的声音 信号；同时，控制输出控制电路发出模拟控制信号，通过控制发光驱动电路控制发光二极管 发光。
[0017] 所述参数信号包括声音样式参数和启动延时参数，
[0018] 所述声音信息为300Hz?16000Hz的脉冲声音。
[0019] 所述多个位置识别装置中每两个相邻的位置识别装置之间启动延时70mS? 200mS〇
[0020] 本发明具有以下有益效果及优点：
[0021] 1、本发明基于音频技术实现位置识别，可以有效克服光指示位置识别装置在烟气 扩散后光线被遮挡，无法清晰识别安全部位的问题，降低了次生灾害发生的机率。
[0022] 2、可以引导十字路口或丁字路口的人员选择最佳的疏散路线，缩短人员安全疏散 时间，提高疏散效率。
[0023] 3、可以帮助视觉有障碍的人员在紧急情况下迅速识别安全部位，实现全员有序、 安全、高效的疏散。
[0024] 4、本发明结构及控制时序简单，电路器件均采用通用芯片，因此生产工艺容易实 现，成本低，具有较高的性价比。
[0025] 5.本发明通过相邻的两个位置识别装置设置了不同启动延时参数，使各装置发声 时间时差至少在50mS以上，避免了由于哈斯效应导致疏散人员无法分辨出最近的安全出 口位置的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是本发明的结构示意图；
[0027] 图2是本发明装置的安装位置示意图一；
[0028] 图3是本发明装置的安装位置示意图二；
[0029] 图4是本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0031] 参见附图1，一种基于音频技术引导人员疏散的位置识别装置，它包括电源变换电 路1、CPU电路2、声音放大电路3、功率放大电路4、输出控制电路5、发光驱动电路6、参数 设置电路7、宽频声音库存储电路8、全频扬声器9和发光二极管10。装置正常工作所需的 输入信息共两种，一种是供电电源，一种是触发信号。外部供电电源为2线DC24V电源，电 源的电压范围为DC18-36V之间装置均能可靠工作。外部供电电源输入至电源变换电路1， 电源变换电路1的输出分别连接至CPU电路2,声音放大电路3、功率放大电路4、发光驱动 电路6和宽频声音库存储电路8,为装置内的其他电路提供不同等级的电压。外部触发信 号输入至CPU电路2,为装置的发声提供触发信号。触发信号可以是开关量信号，也可以是 数字通讯信息。宽频声音库存储电路8的输出至CPU电路2,参数设置电路7的输出至CPU 电路2, CPU电路2的输出分两路，一路输出至声音放大电路3,声音放大电路3的输出至功 率放大电路4,功率放大电路4的输出至全频扬声器9 (喇叭)，另一路输出至输出控制电路 5,输出控制电路5输出两路控制信号，一路至功率放大电路4,另一路至发光驱动电路6,发 光驱动电路6输出至发光二极管10。
[0032] 声音放大电路3 :用于将弱电压声音信号进行幅值放大转换为强电压声音信号输 出至功率放大电路4。
[0033] 功率放大电路4 :用于将低功率声音信号进行功率放大转换为高功率声音信号， 根据接收的输出控制电路5的数字控制信号进行输出高功率声音信号至全频扬声器9。
[0034] 输出控制电路5 :根据控制信号进行控制电平转换输出数字控制信号至输出控制 电路5,输出模拟量电压信号至发光驱动电路6。包括声音控制电路和发光控制电路，分别 用于控制功率放大电路4和发光驱动电路6的通断；声音控制电路和发光控制电路的输入 端均接收CPU电路2的控制信号，声音控制电路的输出端与功率放大电路4连接，发光控制 电路的输出端与发光驱动电路6连接。
[0035] 发光驱动电路6 :根据输出控制电路5的数字控制信号将电源变换电路1输出的 模拟量电压信号输出至发光二极管10。
[0036] 参数设置电路7 :采用拨码开关电路，根据位置识别装置安装的场所环境不同，可 以通过选择拨码开关的档位进行声压等级和声音频率的设置，以适应各种场所环境的需 要。
[0037] 宽频声音库存储电路8采用大容量的Flash存储芯片，存储了 300?16000Hz的 声音信息。输出控制电路5包括声音控制电路和发光控制电路，采用大功率高频快速数字 控制开关。
[0038] 如图2、3所示，本装置置于以阻燃材料为外壳的安全出口标识的腔体内，本装置 的1只扬声器外露于腔体表面，并固定在安全出口标识旁边；也可以米用多个扬声器，如2 只扬声器，安全出口标识与2只扬声器并列安装在前面板上，安全出口标示居中，扬声器分 别设置在两侧。
[0039] -旦CPU电路2接收到外部触发信号，立即读取宽频声音库存储电路9存储的白 噪声声音信息，同时读取参数设置电路7设置的参数，根据设置参数输出白噪声声音信息 至声音放大电路3,声音放大电路3将放大后的声音信号输出至功率放大电路4,功率放大 电路4将声音信号进行功率放大后，输出至全频扬声器9进行播放，CPU电路2同时可以输 出控制信号至输出控制电路5,输出控制电路5的一路输出至功率放大电路4, CPU电路2可 以通过输出控制电路5控制全频扬声器9按照设定的通断时序进行播放(例如在一定的时 间内将声音信息发音和静音交替循环)。输出控制电路5的另一路输出信号至发光驱动电 路6,控制发光二极管10发光，点亮装置标示图案。
[0040] 参见附图4,该方法实现包括如下步骤：
[0041] 火灾发生后，火灾发生区域的位置识别装置接收到火灾报警触发信号，CPU电路2 接收到触发信号，读取参数设置电路7所设置的参数信号，参数信号包括声音样式参数和 启动延时参数，根据参数信号调用宽频声音库存储电路9内的声音信息经声音放大电路3 电压放大后至功率放大电路4进行功率放大，同时输出控制信号触发输出控制电路5,输出 控制电路5通过内部的声音控制电路控制功率放大电路4的导通/关断，进而控制全频扬 声器9发出一定时序的声音信号；同时，输出控制电路5通过内部的发光控制电路控制发光 驱动电路6的导通/关断，进而控制发光二极管10发光，发光闪烁频率为1Hz，亮灭占空比 为 4:1。
[0042] 具体描述：火灾发生后，火灾发生区域的位置识别装置接收到火灾报警触发信号， CPU电路2接收到触发信号，读取参数设置电路7所设置的参数信号，首先从宽频声音库存 储电路9内调用2000Hz?6000Hz的连续升频警报声音，经声音放大电路3、功率放大电路 4、全频扬声器9输出声音信号，声强为85dBA (距离声源3m处测得的声压强)，持续时间T0 根据现场实际情况及人员特征在1-5S内选择，用于引起发生火灾区域内人群的注意。
[0043] 然后，位置识别装置的CPU电路2发出停止信号至输出控制电路5使全频扬声器 9静音1S，再从宽频声音库存储电路9内调用宽频脉冲声音，经声音放大电路3、功率放大 电路4、全频扬声器9输出声音信号，作为安全出口位置识别声音，声强为75dBA (距离声源 3m处测得的声压强)，指引安全出口附近的人群迅速找到安全出口。
[0044] 由于宽频声音具有低频、中频和高频3个波段，所含的频率信息非常丰富，因此发 出的宽频脉冲声音更容易被人耳听到，即使在环境噪声较强的条件下，也不能被掩蔽。宽频 脉冲声音的样式见表1，声音样式有三种，包括慢速、中速、快速，通过声音样式参数设定，可 以根据应用场所及人员特征任选其中一种，选择的原则为人员密度越大的场所应选择速度 越慢的发声样式。
[0045] 表1宽频脉冲声音样式
[0046]
【权利要求】
1. 基于音频技术引导人员疏散的位置识别装置，其特征在于：电源变换电路（1)与CPU 电路（2)、声音放大电路（3)、功率放大电路（4)、发光驱动电路（6)、宽频声音库存储电路 (8) 连接；CPU电路（2)与声音放大电路（3)、输出控制电路（5)、参数设置电路（7)、宽频声 音库存储电路（8)连接；功率放大电路（4)与声音放大电路（3)、输出控制电路（5)、全频扬 声器（9)连接；发光驱动电路（6)与输出控制电路（5)、发光二极管（10)连接； CPU电路（2):采用ARM处理器，用于控制位置识别装置按照一定的时序发声和发光；接 收外部触发信号和参数设置电路（7)的数字量参数信号，调用宽频声音库存储电路（8)的 声音信息，并输出声音信号至声音放大电路（3)，输出控制信号至输出控制电路（5); 输出控制电路（5 )根据控制信号进行控制电平转换输出数字控制信号至功率放大电路 (4)，输出模拟量电压信号至发光驱动电路（6)。
2. 根据权利要求1所述的基于音频技术引导人员疏散的位置识别装置，其特征在于： 所述宽频声音库存储电路（8)采用Flash存储芯片。
3. 根据权利要求1所述的基于音频技术引导人员疏散的位置识别装置，其特征在于： 所述参数设置电路（7)为拨码开关。
4. 根据权利要求1所述的基于音频技术引导人员疏散的位置识别装置，其特征在于： 所述位置识别装置为多个。
5. 基于音频技术引导人员疏散的位置识别控制方法，其特征在于包括以下步骤： 多个位置识别装置的CPU电路（2)同时接收外部的触发信号，读取参数设置电路（7)所 设置的参数信号； 每个位置识别装置的CPU电路（2)根据参数信号启动装置、并调用宽频声音库存储电 路（9)内的声音信息，经声音放大电路（3)和功率放大电路（4)进行信号放大；输出控制信 号控制输出控制电路（5)发出数字控制信号，通过控制功率放大电路（4)控制全频扬声器 (9) 发出一定时序的声音信号；同时，控制输出控制电路（5)发出模拟控制信号，通过控制 发光驱动电路（6 )控制发光二极管（10 )发光。
6. 根据权利要求5所述的基于音频技术引导人员疏散的位置识别控制方法，其特征在 于：所述参数信号包括声音样式参数和启动延时参数，
7. 根据权利要求5所述的基于音频技术引导人员疏散的位置识别控制方法，其特征在 于：所述声音信息为300Hz?16000Hz的脉冲声音。
8. 根据权利要求5所述的基于音频技术引导人员疏散的位置识别控制方法，其特征在 于：所述多个位置识别装置中每两个相邻的位置识别装置之间启动延时7〇mS?200mS。
【文档编号】G08B7/06GK104282099SQ201310279628
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】宋珍, 宋洋, 梅真硕, 刘玉宝 申请人:公安部沈阳消防研究所