大型商业综合体的自适应应急疏散导航系统的制作方法

本发明涉及一种自适应应急疏散导航系统，属于大型建筑消防安全领域，特别涉及一种大型综合体的自适应应急疏散导航系统。

背景技术：

随着我国城市化进程的不断加快，商业综合体应运而生。商业综合体中往往包含商业、餐饮、文娱等多项功能，具有人口密度大、建筑面积大的特点，尤其一些包括地下建筑，致使空间封闭性更高。对于大型商业综合体中的人群容易出现高度集中、流动性大，往往对建筑结构不能全面了解，一旦遇到突发火灾事故，容易造成人群恐慌。此时，如果不能及时有效进行疏散，容易引起人流冲突，错过最佳疏散时间，造成不必要的经济损失和人员伤亡。

目前大型商业综合体多采用传统的应急疏散系统，采用固定的近距离引导疏散的原则，忽略了火灾事故态势发展及人员流动的动态因素的影响。近年来出现了多种智能疏散系统，虽然这些系统与消防报警系统联动，根据火灾类型或级别进行疏散导航。但是依然没有考虑火灾的动态变化趋势以及人员动态分布情况，导致疏散导航可能存在一定的延迟，无法确保及时将人前疏散至安全区域。

技术实现要素：

本发明针对大型商业综合体的应急疏散导航系统存在的不足，提出了一种大型商业综合体自适应应急疏散导航系统及方法。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

提供一种大型商业综合体的自适应应急疏散导航系统，其特征在于，包括：

火灾监测子系统，根据建筑物内火灾监控设施，获取火灾位置信息；

人员定位子系统，根据移动终端定位，获取人员的位置信息；

态势评估子系统，获取红外视频图像，根据红外视频图像生成现场的温度分布图；根据温度分布图，划分可通过点和不可通过点；并根据设定阈值，将温度分布图转换成危险分布图；

路径规划子系统，利用预设规划算法周期性更新疏散路径；具体将建筑物划分成立体网格，并根据所述态势评估子系统划分的可通过点和不可通过点对立体网格点进行标记，得到可通过网格，遍历所有可通过点，计算每个可通过点对应的疏散路径及终点；

疏散导航子系统，根据获取的人员位置信息，以人员的当前位置为起点，并根据所述路径规划子系统生成的最新疏散路径，为人员进行准确导航，指示人员安全疏散。

接上述技术方案，所述预设规划算法具体如下：

可通过网格根据建筑物的基准网格和危险分布图获取，在基准分布网格中，将危险分布图中的不可通过点标记在基准网格上，获取更新后的可通过网格；

在更新后的可通过网格上，遍历所有自由点，获取所有自由点的疏散路径。

接上述技术方案，所述人员定位子系统还用于定期判定人员是否完全疏散，当所有人员已经离开火灾建筑物时，路径规划子系统终止算法。

接上述技术方案，所述态势评估子系统具体用于：

利用在建筑物内已有的红外摄像头，获取到红外图像i(i,j)；

根据红外图像反应热辐射的特点，将红外图像i(i,j)转换成温度图像t(i,j)，其中温度图像t(i,j)的计算公式如下：

t(i,j)＝int(i(i,j)(gray/(t1-t0)))

其中gray是红外图像的灰度值，t(i,j)是转化为后的温度值，int为取整算法，t1为当前温度，t0为基准温度；

设置温度阈值temp，根据设定阈值，将温度图像t(i,j)转换成危险分布图，图像中0代表不可通过点，1代表可通过点，其中获取危险分布图d(i,j)计算公式如下：

其中是温度图像的每个像素值，是危险分布图的每个像素值。

本发明还提供了一种大型商业综合体的自适应应急疏散导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据建筑物内火灾监控设施，获取火灾位置信息；

根据移动终端定位，获取人员的位置信息；

获取红外视频图像，根据红外视频图像生成现场的温度分布图；根据温度分布图，划分可通过点和不可通过点；并根据设定阈值，将温度分布图转换成危险分布图；

利用预设规划算法周期性更新疏散路径；具体将建筑物划分成立体网格，并根据所述态势评估子系统划分的可通过点和不可通过点对立体网格点进行标记，得到可通过网格，遍历所有可通过点，计算每个可通过点对应的疏散路径及终点；

根据获取的人员位置信息，以人员的当前位置为起点，并根据所述路径规划子系统生成的最新疏散路径，为人员进行准确导航，指示人员安全疏散。

接上述技术方案，所述预设规划算法具体如下：

可通过网格根据建筑物的基准网格和危险分布图获取，在基准分布网格中，将危险分布图中的不可通过点标记在基准网格上，获取更新后的可通过网格；

在更新后的可通过网格上，遍历所有自由点，获取所有自由点的疏散路径。

接上述技术方案，该方法还包括步骤：定期判定人员是否完全疏散，当所有人员已经离开火灾建筑物时，路径规划子系统终止算法。

接上述技术方案，危险分布图的获取具体包括以下步骤：

利用在建筑物内已有的红外摄像头，获取到红外图像i(i,j)；

根据红外图像反应热辐射的特点，将红外图像i(i,j)转换成温度图像t(i,j)，其中温度图像t(i,j)的计算公式如下：

t(i,j)＝int(i(i,j)(gray/(t1-t0)))

其中gray是红外图像的灰度值，t(i,j)是转化为后的温度值，int为取整算法，t1为当前温度，t0为基准温度；

设置温度阈值temp，根据设定阈值，将温度图像t(i,j)转换成危险分布图，图像中0代表不可通过点，1代表可通过点，其中获取危险分布图d(i,j)计算公式如下：

其中是温度图像的每个像素值，是危险分布图的每个像素值。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其具有可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行上述大型商业综合体的自适应应急疏散导航方法的步骤。

本发明的有益技术效果：本发明针对大型商业综合体的应急疏散存在的问题，提出一种自适应应急疏散导航系统。该系统将传统的近距离引导疏散转变为自适应安全引导，结合火灾发展态势和人员分布态势，自动调整疏散导航路径，充分考虑在疏散过程中的动态影像因素，实现对应急疏散的动态调整，以及预测性疏散，大大提高应急疏散的有效性。

附图说明

图1是本发明涉及的一种大型商业综合体自适应应急疏散指示系统结构图。

图2是本发明涉及的一种大型商业综合体自适应应急疏散指示系统算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下属实例。

本发明的大型商业综合体自适应应急疏散导航系统，包括火灾监测、定位导航、路径规划、疏散指示、态势评估。首先根据火灾监测子系统，获取火源准确位置和灾情等级信息；在获取火灾信息后，利用移动终端定位导航子系统，获取此时建筑物内人员分布情况。其次路径规划子系统根据人员分布情况规划疏散路径，由于此时报警刚发生，尚未蔓延，此时规划路径的原则为就近原则。然后根据规划的路径在移动终端上的疏散导航子系统进行疏散导航，以现场人员的当前位置为起点，以规划路径的终点为终点，进行疏散导航。最后态势评估子系统在间隔时间t之后，对火灾态势重新评估和人员分布情况重新定位，根据态势评估子系统的评估结果重新进行疏散路径规划，实现自适应规划疏散路径，增强疏散路径的有效性，降低疏散指示滞后性的影响。

如图1所示，为本发明较佳实施例的一种大型商业综合体自适应应急疏散指示系统的结构图，包括火灾监测、人员定位、路径规划、疏散导航、态势评估五个子系统，各个子系统以及子系统之间的算法流程如图2所示，详述如下：

1、火灾监测

本发明涉及的火灾监测子系统，利用建筑物内已有的火灾探测器，例如，烟感探测器、温感探测器、视频探测器。当火灾探测器发生报警时，该系统能够准确输出火灾发生的位置、温度以及火灾等级等信息。

2、人员定位

本发明涉及的人员定位子系统，利用移动终端，对手持该终端的人员进行定位。在发生火灾报警时，通过该人员定位子系统，实时了解建筑物内所有人员的位置，获取每个人员的当前位置，该当前位置是人员疏散路径的起点。

3、路径规划

本发明涉及的路径规划子系统，通过路径规划算法获取每个位置的疏散终点，其中路径规划算法分为两步，首先，获取建筑物的可通过点网格分布图；然后，根据可通过点网格分布图，利用a-star算法获取每个点的疏散路径终点；每个步骤详述如下：

首先，获取建筑物的可通过点网格分布图。将整个建筑物地面划分为一个平面网格。在此平面网格图上，每个网格点的坐标用(x,y)表示，每个(x,y)对应的值有0和1两种，其中1表示可通过点和0表示不可通过点。其中墙体所占网格点因为是不可通过点，在平面网格图中对应坐标值直接被标记为0；对于大型商业综合体而言，存在多种商业类型，划分为多个商业店面，因此对于只有一个出口的店面所覆盖的网格点，直接标记为不可通过点，对应值为0，通过以上两种方式获取平面网格图i0。发生火灾后，态势评估系统获取到危险分布图，根据危险分布图和平面网格图i0，获取火灾后可通过点网格分布图i，其中i0(x,y)与d(i,j)(x,y)坐标值之间的转换公式如下所示：

x＝(i-1)×a+x

y＝(j-1)×b+y

其中(i,j)是红外摄像头矩阵坐标，a和b分别是红外摄像头拍摄图像的横向和纵向像素数。为确保危险分布图和平面网格图无缝衔接转换，红外摄像头完全覆盖地面范围，进而形成红外摄像头矩阵。

可通过网格分布图根据危险分布图的变化为变化，自适应获取最新有效可通过网格分布图，通过以上危险分布图和平面网格图坐标的转换关系，即可获得此时建筑物的可通过点网格分布图i。

然后，根据获取的建筑课可通过点网格分布图i，自适应计算每个点的疏散路径终点。根据可通过点网格分布图i，利用如下算法获取每个点的疏散路径终点：

遍历所有可通过点，计算每个可通过点对应的疏散路径及终点。计算过程为：(1)以当前可通过点为起点，计算与该点相邻的所有的距离；其中垂直相邻的点距离为1，斜边相邻的点距离为根2；将与最小距离点相邻的点，重新进行计算，直至该路径延伸至疏散出口，该疏散出口即为路径终点；通过回溯，依次记录最小距离的点，即可获取规划路径。(2)重复步骤(1)，遍历完成所有可通过点的，可以获取所有可通过点的疏散路径及终点。

4、疏散导航

本发明涉及的疏散导航子系统，利用移动终端(移动终端上可安装相应的app软件)，呈现规划路径，为手持该终端的人员进行导航。移动终端实时显示规划路径，该路径以人员当前位置为起点，以路径规划系统获取的出口位置为终点。通过在app端实时显示最新规划路径，并以箭头进行引导指向，为该人员进行疏散导航，确保逃生人员的疏散路线是有效的。

5、态势评估

本发明涉及的态势评估子系统，利用红外视频图像，获取现场的温度分布图；其中红外摄像头覆盖所有地面，形成红外摄像头矩阵，对每个红外摄像头的坐标标记为(i,j),每个摄像头获取的红外图像为i(i,j)。根据每个红外图像的温度分布情况，将其分为可通过点和不可通过点。

态势评估子系统包括判定人员逃离情况、获取红外图像、获取温度分布图、获取危险分布图四个步骤，其中详述如下：

首先，经过时间间隔ts，判定人员是否完全疏散，根据人员是否完全疏散，此算法自适应执行态势评估，获取最新有效危险分布图。当移动终端定位信息表明，所有人员已经离开火灾建筑物，此时终止算法；如果有人在火灾建筑物内，执行如下步骤。

其次，利用在建筑物内已有的红外摄像头，获取到红外图像i(i,j)。

然后，根据红外图像反应热辐射的特点，将红外图像转换成温度图像t(i,j)，其中温度图像t(i,j)的计算公式如下：

t(i,j)＝int(i(i,j)(gray/(t1-t0)))

其中gray是红外图像的灰度值，t(i,j)是转化为后的温度值，int为取整算法，t1为当前温度，t0为基准温度，本实施例中，选择25℃作为基准温度。

最后，设置温度阈值temp，根据设定阈值，将温度图像转换成危险分布图，危险分布图像中0代表不可通过点，1代表可通过点，其中获取危险分布图d(i,j)计算公式如下：

其中是温度图像的每个像素值，是危险分布图的每个像素值，本实施例中temp＝45℃。

上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。