基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统及方法，属于消防安全与应急救援技术领域。包括消防应急灯具、应急照明控制器、应急救援现场和远程指挥平台、救援人员手持终端、室内人员手持终端和专用云平台，应急照明控制器和消防应急灯具内均设置无线通讯模块，救援人员手持终端和室内人员手持终端均可与消防应急灯具的无线通讯模块进行通讯；专用云平台可与室内人员与救援人员的手持终端、应急照明控制器和应急救援现场指挥平台信息交互并进行数据解析。克服后装蓝牙等信标带来的诸多问题，为室内人员提供日常行动辅助导航和发生火灾等事故时的应急疏散，通过实时获取救援人员的位置信息，保证救援人员高效、精准及安全救援。

说明书

技术领域

本发明属于消防安全与应急救援技术领域，具体涉及一种基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统及方法。

背景技术

消防应急照明和疏散指示系统是为人员疏散和发生火灾时仍需工作的场所提供照明和疏散指示的系统。工业与民用建筑在建筑设计和施工时，要求按照《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》设置室内的消防应急灯具，消防应急灯具是为人员疏散、消防作业提供照明和指示标志的各类灯具，包括消防应急照明灯具和消防应急标志灯具。

虽然良好的消防应急照明和疏散指示系统，能为工业与民用建筑内人员与应急救援人员提供高效的疏散环境和安全保证，但是，目前在人员疏散和消防作业过程中，存在工业与民用建筑中室内受困人员导航困难、应急救援人员无法精准定位受困人员以及应急救援指挥平台无法精准定位应急救援人员的现实难题。在实施救援的过程中，应急救援指挥平台需要即时地、直观准确地了解到救援人员的部署与配置情况以及受困人员的位置信息，以便于对整个救援过程实施指挥调度，应急救援人员需要精准定位受困人员，以便快速完成受困人员的救援工作，减少人员伤亡事故的发生。

现有技术中，一方面，关于室内人员的定位和导航主要是采用在室内后装蓝牙信标或者其他无线通讯信标等方式，室内人员通过手机APP等与信标通讯获取位置信息，由于室内人员定位需要大量后装信标，而后装蓝牙信标由于施工困难等问题，因此带来的问题比较多，成本比较高，不利于大面积普及。另一方面，应急救援人员的定位主要是采用三维的惯性导航技术，通过在救援人员的鞋子上或者是在身体上装一个惯性导航定位装置及高度计，需要配合一些救援场所的三维地图，才能实现应急救援人员的定位。这种定位方式重复性差、定位精度低，在救援应用测试过程中经常找不到人员的位置，而且信息沟通不够完善，无法实现室内人员的实时定位与导航。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统及方法，旨在解决工业与民用建筑中室内人员导航困难、受困人员和救援人员无法精准定位的现实难题，在满足原有消防应急照明和疏散指示系统功能需求的情况下，实现室内人员的日常导航、紧急情况的高效疏散与救援。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统，包括设置在建筑室内的消防应急灯具，设置在消防控制室的用于控制消防应急灯具的应急照明控制器，与应急照明控制器通信连接的应急救援现场指挥平台和应急救援远程指挥平台，与应急救援现场指挥平台通信连接的救援人员手持终端，应急照明控制器和消防应急灯具内均设置无线通讯模块；该系统还包括室内人员手持终端和专用云平台，救援人员手持终端和室内人员手持终端均可与消防应急灯具中的无线通讯模块进行无线通信连接；

所述专用云平台，用于采集建筑平面图和消防应急灯具的室内安装地址信息；可与室内人员手持终端、救援人员手持终端、应急照明控制器和应急救援现场指挥平台建立通信连接，室内人员手持终端、救援人员手持终端、应急照明控制器和应急救援现场指挥平台均可向专用云平台上传信息，也均可从专用云平台获取其各自所需信息；专用云平台可对其接收的信息进行数据解析，得到所需的信息。

进一步地，根据上述的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统，在消防应急灯具安装施工前，在每一个消防应急灯具内设置无线通讯模块。

进一步地，根据上述的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统，无线通讯模块与消防应急灯具的控制电路电性连接。

为解决上述技术问题，本发明采用上述基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的日常导航方法，包括如下步骤：

按照设定的时间间隔，每个消防应急灯具通过其内部的无线通讯模块对外广播发送一次其各自的地址信息；

室内人员手持终端与其各自周围附近的消防应急灯具通信并交互信息：室内人员手持终端收到其各自周围附近的消防应急灯具的地址信息；室内人员手持终端周围附近的消防应急灯具将室内人员手持终端的身份信息传送给应急照明控制器；

应急照明控制器将室内人员手持终端的身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传专用云平台；与此同时，室内人员手持终端自动无线连接专用云平台，如果可连接，室内人员手持终端会将其身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传专用云平台；

专用云平台根据消防应急灯具的室内安装地址信息及其实时收到的灯具地址信息，确定出相对应的室内人员所在位置；

专用云平台再根据该室内人员所在位置和建筑平面图，生成该室内人员在建筑内的日常行程导航图，为室内人员的室内行动提供导航。

为解决上述技术问题，本发明采用上述基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的疏散导航方法，包括如下步骤：

应急照明控制器收到火灾报警控制器发送的火警信号及火警地址信息；

应急照明控制器将火警信号及火警地址信息上传专用云平台和应急救援远程指挥平台，并通过所有应急灯具同时发出火警信号以及火警地址信息；

室内人员手持终端与其各自周围附近的消防应急灯具通信并交互信息：室内人员手持终端接收到火警信号、火警地址信息及其各自周围附近的消防应急灯具的地址信息；室内人员手持终端周围附近的消防应急灯具将室内人员手持终端的身份信息传送给应急照明控制器；

按照设定的时间间隔，应急照明控制器将其接收的室内人员身份信息及其各自周围附近灯具的地址信息进行汇总并上传给专用云平台；与此同时，室内人员手持终端自动无线连接专用云平台，如果可连接，室内人员手持终端将其身份信息及其周围附近灯具的地址信息、以及火警信号和火警地址信息上传专用云平台；

专用云平台根据消防应急灯具的室内安装地址信息及其实时收到的灯具地址信息，确定出相对应的室内人员所在位置；

专用云平台再根据该室内人员所在位置、建筑平面图和火警地址信息，为室内受困人员生成疏散导航图；

室内人员手持终端与专用云平台进行实时通信连接，若二者可连接，则室内人员手持终端从专用云平台获取疏散导航图供室内人员疏散导航使用；若二者不可连接，则室内人员手持终端查找其自身是否内置当前建筑的导航图，若是，则室内人员手持终端根据火警位置信息、室内人员的位置信息和当前建筑的导航图自动生成疏散导航图，若否，则室内人员手持终端根据火警位置信息、室内人员的位置信息和当前建筑的平面图提供疏散指导建议。

为解决上述技术问题，本发明采用上述基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的救援导航方法，包括如下步骤：

救援人员手持终端与其各自周围附近的消防应急灯具通信并交互信息：救援人员手持终端收到其周围附近的消防应急灯具的地址信息；救援人员手持终端周围附近的消防应急灯具将室内人员手持终端的身份信息传送给应急照明控制器；

应急照明控制器将救援人员手持终端身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传云平台；与此同时，救援人员手持终端与专用云平台进行实时通信连接：若二者可连接，救援人员手持终端将其身份信息及其周围附近消防应急灯具的地址信息上传专用云平台；与此同时，救援人员手持终端通过消防专用通信网络将其身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传应急救援现场指挥平台，应急救援现场指挥平台将救援人员手持终端身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传专用云平台；

接下来一方面：专用云平台根据消防应急灯具的室内安装地址信息及其实时收到的灯具地址信息，确定出相对应的应急救援人员所在的位置；专用云平台根据应急救援人员所在位置、受困人员位置和建筑平面图，生成救援导航图；若救援人员手持终端可连接专用云平台，则救援人员手持终端可从专用云平台获取救援导航图；

另一方面：应急救援现场指挥平台也会根据其实时收到的灯具地址信息和消防应急灯具的室内安装地址信息确定应急救援人员所在的位置，再根据应急救援人员所在位置、受困人员位置和建筑平面图，生成救援导航图；应急救援现场指挥平台将救援导航图发送给应急救援人员和应急救援远程指挥平台；

应急救援人员根据其实时收到的救援导航图和应急救援现场指挥平台的指导进行救援工作。

本发明的有益效果：本发明的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统及方法，采取在消防应急灯具安装施工前，在消防应急灯具内设置无线通讯模块，再将消防应急灯具按照《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》安装到室内相应的位置，克服了背景技术中所述的后装蓝牙信标带来的诸多问题。又由于每个应急灯具的安装地址编码在安装时已经设置好，因此可以利用应急灯具的固定位置信息，确定室内人员位置信息。根据室内人员位置信息、室内应急灯具的地址信息和建筑的平面图，可以为室内人员提供日常路径导航和发生事故时的疏散导航，以使室内人员快速疏散；还可以实现对建筑内所有人员分布情况及应急救援人员行动轨迹的掌握，再配合指挥平台的救援指挥，应急救援人员可完成高效救援工作。

附图说明

图1是本发明基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的结构框图；

图2(a)为本发明实施例消防应急照明灯具的LED灯电路原理图；(b)为(a)的控制电路原理图、(c)为与(b)所示的控制电路连接的的蓝牙数据收发模块电路原理图；

图3为本发明实施例消防应急标志灯具的LED灯电路原理图；(b)为(a)的控制电路原理图、(c)为与(b)所示的控制电路连接的蓝牙数据收发模块电路原理图；

图4为采用本发明基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的日常导航方法流程图；

图5为采用本发明基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的疏散导航方法流程图；

图6为采用本发明基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的救援导航方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

工业与民用建筑在建筑设计和施工时，均会按照标准要求设置室内的消防应急灯具，各消防应急灯具位置固定，每个消防应急灯具都有自己的地址编码，且消防应急灯具之间的间距为标准距离。基于工业与民用建筑的该实际情况，本发明提供一种基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统。图1示出的是该系统的结构框图，该系统基于设置在消防控制室的用于控制消防应急灯具的应急照明控制器和按照标准要求在室内设置的消防应急灯具，在消防应急灯具安装施工前，在消防应急灯具内设置无线通讯模块，例如蓝牙数据收发模块、蓝牙收发芯片或者WiFi收发芯片等，将无线通讯模块与消防应急灯具的控制电路电性连接后，再将消防应急灯具按照《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》安装到室内相应的位置。例如，图2(a)、(b)、(c)分别示出的消防应急照明灯具的LED灯电路原理图、控制电路原理图、以及与控制电路连接的型号为CC26XX_4X4的蓝牙数据收发模块电路原理图。图3(a)、(b)、(c)分别示出的消防应急标志灯具的LED灯电路原理图、控制电路原理图、以及与控制电路连接的型号为CC26XX_4X4的蓝牙数据收发模块电路原理图。

本实施方式中应急照明控制器也设置与上述无线通讯模块相同的无线通讯模块。

本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统还包括分别由应急救援人员和室内人员随身携带的手持终端，即救援人员手持终端和室内人员手持终端，例如，救援人员手持终端为专用的手持终端，室内人员手持终端为个人手机。救援人员手持终端、室内人员手持终端均可与消防应急灯具中的无线通讯模块进行无线通信连接。

本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统还包括专用云平台，其用于采集建筑平面图和消防应急灯具的室内安装地址信息；并可通过无线网络与室内人员手持终端、救援人员手持终端、应急照明控制器和应急救援现场指挥平台建立通信连接，室内人员手持终端、救援人员手持终端、应急照明控制器和应急救援现场指挥平台均可向专用云平台上传信息，室内人员手持终端、救援人员手持终端和应急救援现场指挥平台均可从专用云平台获取所需信息。专用云平台可对其接收的信息进行数据解析，得到所需的信息。

本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统，还包括应急救援现场指挥平台和应急救援远程指挥平台，应急救援现场指挥平台例如消防指挥车等，应急救援远程指挥平台例如应急救援指挥中心等。应急救援现场指挥平台通过应急救援专用通讯网络与应急救援远程指挥平台、应急救援人员、应急照明控制器和专用云平台进行无线通信连接。应急救援现场指挥平台与救援人员手持终端、专用云平台、应急救援远程指挥平台和应急照明控制器均可交互信息。应急照明控制器与应急救援远程指挥平台之间也是通过应急救援专用通讯网络建立无线通信连接。应急救援远程指挥平台与应急照明控制器也可以交互信息。

本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统主要用于发生火灾等事故时的智能疏散与救援导航，但是在没有发生火灾等事故的日常，本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统也可以用于为建筑室内人员在室内的行走进行导航。如图4所示，在日常时，采用本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的日常导航方法，包括如下步骤：

按照设定的时间间隔，每个消防应急灯具通过其内部的无线通讯模块对外广播发送一次其各自的地址信息；

室内人员手持终端与其各自周围附近的消防应急灯具通信并交互信息：室内人员手持终端收到其各自周围附近的消防应急灯具的地址信息；室内人员手持终端周围附近的消防应急灯具将室内人员手持终端的身份信息传送给应急照明控制器；这里所述的手持终端的身份信息就像是手持终端的身份证一样，例如手持终端的MAC地址、IP地址等，如果手持终端是手机的话，那么电话号码、手机识别码等就是手持终端的身份信息，是唯一的代表其身份的信息；

应急照明控制器将室内人员手持终端的身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传专用云平台；与此同时，室内人员手持终端自动无线连接专用云平台，如果可连接，室内人员手持终端会将其身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传专用云平台；这样可以保证专用云平台能够实时地接收到室内人员手持终端的身份信息及其周围附近灯具的地址信息；

专用云平台根据消防应急灯具的室内安装位置信息及其实时收到的灯具地址信息，就能确定出对应的室内人员所在的位置；

专用云平台再根据该室内人员所在位置和建筑平面图，生成室内人员在建筑内的日常行程导航图，为室内人员的室内行动提供导航。

本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统主要用于为发生火灾等事故时的室内人员疏散与救援导航。当发生火灾等事故时，采用本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的疏散导航方法，如图5所示，包括如下步骤：

当发生火灾等事故时，应急照明控制器会接收到火灾报警控制器发送的火警信号及火警地址信息，然后应急照明控制器将火警信号及火警地址信息发送给专用云平台和应急救援远程指挥平台，并通过所有应急灯具同时发出火警信号以及火警地址信息；

室内人员手持终端与其各自周围附近的消防应急灯具通信并交互信息：室内人员手持终端接收到火警信号、火警地址信息及其各自周围附近的消防应急灯具的地址信息；室内人员手持终端周围附近的消防应急灯具将室内人员手持终端的身份信息传送给应急照明控制器；

按照设定的时间间隔，应急照明控制器将其接收的室内人员身份信息及其各自周围附近灯具的地址信息进行汇总并上传给专用云平台；与此同时，室内人员手持终端自动无线连接专用云平台，如果可连接，室内人员手持终端会将其身份信息及其周围附近灯具的地址信息、以及火警信号和火警地址信息上传专用云平台；这样可以保证专用云平台能够实时地接收到室内人员手持终端的身份信息及其周围附近灯具的地址信息以及火警信号和火警地址信息；

专用云平台根据消防应急灯具的室内安装位置信息及其实时收到的灯具地址信息，就能确定出对应的室内人员所在的位置；专用云平台再根据室内人员所在位置、建筑平面图和火警地址信息，为室内受困人员生成室内人员疏散导航图，用于为室内人员的疏散提供导航；

室内人员手持终端与专用云平台进行实时通信连接：若二者可连接，则室内人员手持终端从专用云平台获取疏散导航图供室内人员疏散导航使用；若二者不可连接，则室内人员手持终端查找其自身是否内置当前建筑的导航图，若是，则室内人员手持终端根据火警位置信息、室内人员的位置信息和当前建筑的导航图自动生成疏散导航图，若否，则室内人员手持终端根据火警位置信息、室内人员的位置信息和日常情况时从专用云平台获得的当前建筑的平面图生成疏散策略，例如给出最近的安全出口、疏散门、疏散通道、正确的疏散方向等，为室内人员提供疏散指导建议。另外，在紧急和特定的情况下，应急救援现场指挥平台和应急救援远程指挥平台也都可以通过应急照明控制器下发疏散导航指引和疏散命令等信息，应急照明控制器通消防应急灯具传送给室内人员手持终端。

应急救援现场指挥平台和应急救援人员到达事故现场后，采用本实施方式的基于消防应急灯具定位的智能疏散与救援导航系统的救援导航方法，如图6所示，包括如下步骤：

救援人员手持终端收到其周围附近的消防应急灯具的地址信息；

救援人员手持终端与专用云平台进行实时通信连接：若二者可连接，救援人员手持终端将其身份信息及其周围附近消防应急灯具的地址信息同时上传专用云平台；与此同时，周围附近灯具将救援人员手持终端身份信息传给应急照明控制器，应急照明控制器将救援人员手持终端身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传专用云平台；与此同时，救援人员手持终端通过消防专用通信网络将其身份信息及其周围附近灯具的地址信息传给应急救援现场指挥平台，应急救援现场指挥平台将救援人员手持终端身份信息及其周围附近灯具的地址信息上传专用云平台；

接下来一方面，专用云平台根据其实时收到的灯具地址信息和消防应急灯具的室内安装位置信息确定应急救援人员所在的位置，专用云平台根据应急救援人员所在位置、受困人员位置和建筑平面图，生成救援导航图，若救援人员手持终端可通信连接专用云平台，则救援人员手持终端可从专用云平台获取救援导航图；另一方面，应急救援现场指挥平台也会根据其实时收到的灯具地址信息和消防应急灯具的室内安装位置信息确定应急救援人员所在的位置，再根据应急救援人员所在位置、受困人员位置和建筑平面图，生成救援导航图；应急救援现场指挥平台将救援导航图发送给应急救援人员和应急救援远程指挥平台；这样可以保证应急救援人员实时获取到救援导航图；

应急救援远程指挥平台会制定相应救援策略指导应急救援现场指挥平台，应急救援现场指挥平台根据应急救援远程指挥平台的指挥，实时指导应急救援人员的救援工作；

应急救援人员根据其实时收到的救援导航图和应急救援现场指挥平台的指导进行救援工作。另外，在紧急和特定的情况下，应急救援现场指挥平台和应急救援远程指挥平台也都可以通过应急照明控制器下发救援导航指引和救援命令等信息，应急照明控制器通消防应急灯具传送给救援人员手持终端。

应当理解的是，本领域技术人员在本发明技术构思的启发下，在不脱离本发明内容的基础上，可以根据上述说明做出各种改进或变换，这仍落在本发明的保护范围之内。