一种可呈现疏散指令的智能穿戴设备及疏散指令呈现方法与流程

本发明属于建筑消防疏散指引技术领域，更具体地说，涉及一种利用智能可穿戴设备的便携性和视觉显示的直观性，显示逃生方向，来实现对建筑内人员进行疏散指令的呈现设备及方法。

背景技术：

目前建筑内的逃生疏散指令多为非实时、内容不可变的，这在紧急情况下复杂的环境不能很好地反应当前的情况，这便不能很有效地对建筑物内的人员进行疏散，而一些通道可能由于拥堵，造成不必要的人员伤亡。开展室内智能疏散以及疏散指令呈现方式的研究对灾害发生时拯救人的生命、减少人为造成的伤亡具有重要的意义。

然而对于疏散指令如何高效地呈给逃生者，却没有一种有效的技术和方法。目前在室内应用于呈现疏散指令使用到的技术和方法主要有，采用位置固定且内容不可变的疏散指示牌、采用位置固定但内容可变的显示屏或者指示灯等。而这些呈现方式在使用者遇到紧急情况时，可能会因为自身的恐慌而忽略其信息。同时，固定性的指引可能会造成疏散时形成拥塞，降低疏散效率。

因此，为了实现高效的建筑消防疏散，缩短疏散时间，避免疏散拥塞，急需开发一种可以对建筑内人员进行精确指引的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种可呈现疏散指令的智能穿戴设备及疏散指令呈现方法，针对在建筑内人员疏散过程当中，利用智能可穿戴设备来进行疏散指令的呈现，实现对建筑内人员的精确指引，完成高效的建筑消防疏散。以解决固有建筑疏散指引系统中存在的显示信息易被忽略、易形成拥塞的问题。

一种可呈现疏散指令的智能穿戴设备，包括：眼镜架，一个具有显示屏的镜片，及在眼镜架的适当位置上分别安装的前置摄像头、语音播放器、电池，电源开关，以及具有与互联网通信及数据处理的微型处理器芯片，其特征在于，还包括旋转向量传感器和地磁传感器；所述微型处理器芯片事先存储了使用场所的地图，以及将获取或生成的疏散指令转化为可视化指引标识的应用程序；所述显示屏的镜片与前置摄像头相连，前置摄像头、语音播放器、旋转向量传感器、地磁传感器、电池及电源开关均与微型处理器芯片相连。

一种基于上述设备的疏散指令呈现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)从旋转向量传感器获取当前时刻使用者头部和地理北方的水平朝向角度，记为a，从地磁传感器获取当前时刻使用者头部位置磁偏角度，记为b，计算当前时刻使用者相对地理北方的朝向角度,记为x＝a+b；

2)当网络连接通畅时，从互联网获取服务器产生的疏散方向指令；当网络连接中断时，获取本地生成的疏散方向指令；所述疏散方向指令的内容为疏散方向角度，该角度为相对地理北方的朝向角度；

3)将步骤1)得到的当前时刻使用者相对地理北方的朝向角度x与步骤2)得到的疏散方向指令进行合成得到文字疏散指令；

4)利用语音合成技术将文字疏散指令转换成语音指令传给语音播放器进行播放；

5)利用字符处理技术将文字疏散指令转换成可视图形传给显示屏进行显示。

本发明的特点及有益效果：

本发明的智能穿戴设备是指一种应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以呈现的疏散指令的穿戴的设备。本发明中，主要指头戴式设备，包括眼镜、头盔等。智能穿戴设备具有穿戴方便，信息显示直观等特点，可以帮助进行疏散指令的呈现。

本发明的智能穿戴设备可以通过无线的方式访问互联网，从而接收实时的疏散指令。当消防灾难发生时，尽管建筑基础设施会遭到破坏，但本发明的智能穿戴设备的疏散指引不会收到影响。

本发明的智能穿戴设备可以直接将图像呈现使用者的眼前，使用者不易忽略疏散指引信息。疏散指引信息以箭头的方式呈现，颜色可为绿色，易于辨识。通过使用智能可穿戴设备的地磁传感器和惯性传感器，当使用者的头部转向发生变化时，疏散指引方向可以据此调整，一直指向正确的方向。

本发明的智能穿戴设备可以使用语音对使用者进行疏散指引。在视觉指引的同时，语音指引是一个有效的补充和备份，有助于使使用者镇定下来，按照疏散指引进行疏散。

本发明的智能穿戴设备提供的疏散指引信息是个性化和全局的。智能可穿戴设备可以利用摄像头获取使用者的位置信息。根据使用者所处的位置，可以获取对使用者本人最佳的疏散指引。同时，通过互联网获取不同使用者的位置，可以进行疏散分流，防止疏散过程中产生拥塞。

本发明中的基于可穿戴智能设备的疏散指引呈现方法较于其他方法有以下优势：

1.呈现实时疏散信息，实现个性化指引；

2.直接将疏散信息呈现在使用者眼前，疏散人员不用四处寻找疏散指引；

3.实现语音提醒，可以安抚使用者的情绪，并帮助存在视觉障碍的使用者；

4.根据全局信息，进行分流疏散，避免疏散中出现拥塞的情况。

附图说明

图1为本发明实施例的智能可穿戴设备结构示意图。

图2为本发明的智能可穿戴设备的显示屏显示的内容示意图。

图3为本发明中相对地理北方的朝向角度的示意图。

图4为本发明的疏散指令呈现方法流程框图。

具体实施方式

下面结合附图讲述本发明的设备及其方法的实施例。

本实施例是在某办公楼的场景下，在大楼外或大楼地下室等不易受到消防灾难影响的区域设置有服务器，服务器中存储有办公楼的地图信息。服务器的主要功能是通过互联网与本发明的穿戴智能设备通信，获取智能穿戴设备的位置，向使用者发送当前的疏散方向指令。服务器根据使用者所处的位置、当前所有疏散人员的位置分布、灾难该生地点等规划出最优的疏散方向指令发送给使用者。所述的疏散方向指令，是指疏散出口相对于使用者的绝对方向，用相对地理北方的朝向角度表示。服务器及其疏散方向指令的产生方法属于常规技术，也不在本发明的保护范围内。

本实施例的可呈现疏散指令的智能穿戴设备是在谷歌眼镜的基础上进行改进的，该眼镜形状、佩戴方法与普通眼镜基本相同，其结构如图1所示，该眼镜包括谷歌眼镜原有的眼镜架1，一个具有显示屏的镜片2，及在眼镜架的适当位置上分别安装的前置摄像头3、语音播放器、电池(图中未求出)，电源开关4，以及具有与互联网通信及数据处理的微型处理器芯片(图中未求出)，在此基础上还包括旋转向量传感器5、地磁传感器6，该微型处理器芯片事先存储了使用场所的地图，以及将获取或生成的疏散指令转化为可视化指引标识的应用程序；其中，显示屏的镜片与前置摄像头相连，前置摄像头、语音播放器、旋转向量传感器5、地磁传感器6、电池及电源开关均与微型处理器芯片相连。

上述各器件硬件均可采用常规产品，其中主要器件的功能分别说明如下：

显示屏主要用于显示使用者当前视野所及场景及疏散指引标识，本实施例采用箭头作为指引标识，其显示的内容如图2所示。显示屏的主要背景是当前使用者的视野所及场景，由前置摄像头拍摄。显示屏的右上角显示指向当前的疏散方向的箭头，本实施例箭头颜色为绿色。箭头有4种指向呈现，分别指向正前方、正后方、正左方和正右方。

语音播放器用于播放语音提示音。当显示屏的箭头方向发生改变时，由微型处理芯片控制语音播放器播放提示音，进行提醒。语音提示信息与箭头的指向一一对应。当疏散指引箭头变为指向正前方时，语音提示”前进”；当疏散指引箭头变为指向正后方时，语音提示”向后转”；当疏散指引箭头变为指向正左方时，语音提示”向左转”；当疏散指引箭头变为指向正右方时，语音提示”向右转”。

旋转向量传感器用于识别当前时刻使用者头部和地理北方的水平朝向角度。

地磁传感器用于获取当前时刻使用者头部位置磁偏角度。

微型处理器芯片利用事先存储的应用程序用于与服务器进行通信，获取疏散指令并将该指令转换为可视化指引标识，并控制语音播放器播放语音提示音；该程序可采用常规编程技术实现；具体包括，显示模块、语音提醒模块、指令管理模块、方向模块、网络连接模块，下面分别叙述各模块的功能和实现方式。

方向模块用于根据旋转向量传感器和地磁传感器提供的使用者头部和地理北方的水平朝向角度和地磁传感器获取的当前时刻使用者头部位置磁偏角度计算出当前时刻使用者相对地理北方的朝向角度，从而对使用者的朝向做出校正；具体计算方法为现有技术：即旋转向量传感器获取使用者头部和地理北方的水平朝向角度，记为a；地磁传感器获取当前时刻使用者头部位置磁偏角度，记为b。则当前时刻使用者相对地理北方的朝向角度，记为x＝a+b。

所述的”相对地理北方的朝向角度”定义如图3所示，其中y轴指向北方，x轴指向东方。定义正北方向的角度为0，并以顺时针方向递增，变化范围从0度到360度。图3中所示的相对地理北方的朝向角度即为30度。

网络连接模块使用了websocket作为应用层协议，以保持同服务器的连接，维护在线与离线的状态，并存储有使用者所在场所的地图信息。本网络连接模块同服务端交换数据采用了json格式来进行。网络连接模块的具体工作流程如下：网络连接模块随时与服务器保持通信，上传使用者所在的位置，接收疏散方向指令。如果网络连接出现问题连接中断，无法与服务器实现通信，那么网络模块根据使用者的位置和离线存储的地图信息产生离线的疏散方向指令。疏散方向指令的产生方法与服务器的产生方法相同属于现有技术。

网络模块优先使用服务器的疏散方向指令，是因为服务器可以获取疏散场景内所有使用者的位置信息以及灾难发生的位置，因此可以更好的规划疏散路径，避免拥塞，不会把使用者指引到因灾难而不能通过的疏散路径。当无法进行网络连接时，使用本地生成的疏散方向指令会把使用者指引向最近的疏散出口。

指令管理模块根据方向模块和网络模块提供的信息生成相应的文字疏散指令。例如方向模块提供的使用者头部朝向为北，网络模块提供的疏散方向应为东，则指令管理模块将两者合成后生成”向右转”的文字疏散指令，并将该指令传送给语音提醒模块和显示模块。

语音提醒模块利用语音合成技术，将文字疏散指令转化为语音输出给语音播放器进行播放。播放的内容根据箭头的提示分别为”前进”、”向后转”、”向左转”和”向右转”。

显示模块根据指令管理模块的文字疏散指令转化成可视化图形显示。当没有新的指令时，则进入循环等待状态。

在本实施例中各模块均使用java编写而成。

本发明还提出基于上述设备的疏散指令呈现方法，本方法包括在线模式和离线模式；两种模式的流程基本相同，只是在线模式是指网络连接通畅时，使用服务器的疏散方向指令的模式。离线模式是指网络连接中断，使用本地疏散方向指令的模式。需要说明的是，本发明方法流程仅叙述的某一时刻的工作流程。当传感器信息或者疏散指令发生变化时，本流程不断的进行更新计算。

该方法具体流程如图4所示，包括以下步骤：

1)从旋转向量传感器获取当前时刻使用者头部和地理北方的水平朝向角度，记为a，从地磁传感器获取当前时刻使用者头部位置磁偏角度，记为b，

计算当前时刻使用者相对地理北方的朝向角度，记为x＝a+b；

2)当网络连接通畅时，从互联网获取服务器产生的疏散方向指令；当网络连接中断时，获取本地生成的疏散方向指令；所述疏散方向指令的内容为疏散方向角度，该角度为相对地理北方的朝向角度；

本实施例采用从互联网获取服务器产生的疏散方向指令；

3)将步骤1)得到的当前时刻使用者相对地理北方的朝向角度x与步骤2)得到的疏散方向指令进行合成得到文字疏散指令；本实施例具体合成方法如下：

记当前时刻使用者针对地理北方的朝向角度为x，疏散方向角度为y，计算x–y，结果记为i；然后计算i％360，把结果记为o，o的取值范围为0～360；其中”％”为求余数的运算。当有多个余数时，取正余数作为结果。例如-340％360的余数为20和-340，本方法中取20作为结果。

当o处于不同的范围时，输出不同的文字疏散指令：当o的范围在0到45或者315到360时，输出”前进”的指令；当o的范围在45到135时，输出”向右转”的指令；当o的范围在135到225时，输出”向后转”的指令；当o的范围在225到315时，输出”向左转”的指令。

4)利用语音合成技术将文字疏散指令转换成语音指令传给语音播放器进行播放；

5)利用字符处理技术将文字疏散指令转换成可视图形传给显示屏进行显示。

本实施例中可视图形为箭头，显示屏收到箭头指向的信息后，在显示屏右上角显示相应的箭头；语音播放器收到箭头指向的信息后，如果此时的箭头信息与前一时刻相比发生了改变，则播放响应的提示音。

本实施例的具体使用方式如下：

当消防灾难发生时，使用者戴上本发明的可呈现疏散指令的眼镜，并打开眼镜上的电源开关。当可以连接到互联网时，眼镜与服务器进行通讯，上传自己所处的位置，获取疏散指令；当不能连接到互联网，或无法与服务器取得通信时，眼镜在本地根据自己的位置计算出疏散指令并在眼镜的显示屏上看到图2的界面。显示屏上的主要背景是当前使用者的视野，右上角有一个绿色箭头指向当前应该前进的方向。当箭头方向发生变化时，会进行语音提醒。

显示屏将持续对使用者进行指引。当使用者根据眼镜呈现的方向到达指定疏散地点时结束。