技术领域
本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种安全疏散引导系统与方法。
背景技术
随着物质生活的不断提高，安全问题也越来越得到人们的高度关注。如大型体育赛事、 演唱会以及综艺活动等。活动散场以及中途火灾等意外事件的发生可能会导致一系列的衍生 重大事故。例如2015年元旦前夕上海外滩发生的严重拥挤踩踏事件。活动散场或者发生事故 后，观众的流动方向趋于无序状态，场面混乱，不能达到将失控人群快速从场地内部向外疏 散的效果，同时可能导致踩踏等一系列衍生事故的发生。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种安全疏散引导系统，该安全疏散引导系统可以用 于在发生意外事故时有序疏散事故现场的观众；本发明还提供了基于该安全疏散引导系统的 疏散引导方法，该方法疏散效率高。
上述目的是通过如下技术方案实现的：
一种安全疏散引导系统，用于分区域疏散场馆内人员，该场馆划分为多个片区，包括分 别与服务器相连的感应端和多个手持终端；
所述感应端包括多个传感器模块、处理器和通信模块，各传感器模块分散布置在场馆的 各个片区，用于接收各个片区的采样信号，并将采样信号输出至处理器处理，处理后经通信 模块上传给服务器；
所述手持终端包括显示模块和通信模块，接收服务器发来的信号并进行显示，引导手持 终端持有人疏散路径；
所述服务器用于接收感应端传输的信号并进行处理，产生的控制信号发送给手持终端。
进一步地，所述服务器包括数据库、处理器和通信模块，数据库用于存储场馆各个片区 的位置信息、各个片区的安全出口信息、观众座位号信息及各个片区手持终端编号信息；处 理器用于接收感应端传输的信号和调取数据库中的信息，并将处理后的信号传送给通信模块 发出。
进一步地，所述处理器为D触发器。
进一步地，所述感应端的传感器模块采用烟雾传感器，用于检测相应区域的烟雾信号。
一种基于上述系统进行安全疏散引导的方法，包括如下步骤：
(1)对进入场馆的人员每人配备一个所述手持终端，将人员座位号、配备的手持终端的 编号和手持终端所在片区号输入服务器中，实现人员座位号与其配置的手持终端唯一绑定；
(2)发生火灾时，分布在场所各个区域的烟雾传感器检测到烟雾信号时发出反馈信号， 经感应端的处理器处理后通过感应端的通信模块上传至服务器；
(3)服务器接收到感应端发出的反馈信号后，规划场馆内各区域人员的最佳疏散路线信 息；
(4)服务器将场馆内各区域人员的最佳疏散路线信息发送至场馆内各手持终端上，并由 显示模块显示，人员按最佳疏散路线信息指示离开场馆。
进一步地，所述的最佳疏散路线信息包括该座位号所在片区的安全出口信息以及前往该 出口的路线。
本发明的有益效果：
本发明提供的安全疏散引导系统和安全疏散引导方法可以用于在发生意外事故时有序疏 散事故现场的观众，尤其能够对大型活动现场进行有效疏导，对观众安全有序离场给予合理 引导，便于推广使用，不仅缓解了观众离场时的压力，也提高了场地出口通行能力。
附图说明
图1为安全疏散引导系统结构框图；
图2为安全疏散引导系统中服务器的结构框图；
图3为未收到疏散信息和收到疏散信息两种情况下疏散情况仿真对比图(0秒时刻)；
图4为未收到疏散信息和收到疏散信息两种情况下疏散情况仿真对比图(20秒时刻)；
图5为未收到疏散信息和收到疏散信息两种情况下疏散情况仿真对比图(60秒时刻)；
图6为未收到疏散信息和收到疏散信息两种情况下疏散情况仿真对比图(100秒时刻)；
图7为未收到疏散信息和收到疏散信息两种情况下150秒内区域剩余人数变化对比。
其中，图3～6中A图代表未收到疏散信息的情况，B图代表收到疏散信息的情况；黑色 竖条代表障碍物，黑点代表火源，白点代表逃生人员；最左边竖条为出口三，最右边上面竖 条为出口一，最右边下面竖条为出口二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细说明本发明的技术方案。
图1和图2所示为本发明提供的安全疏散引导系统，包括分别与服务器相连的感应端和 多个手持终端(按片区编号，每个片区编号为手持终端1，2，3，…n)。所述感应端包括多 个传感器模块、处理器和通信模块，各传感器模块分散布置在场馆的各个片区，用于接收各 个片区的采样信号，并将采样信号输出至处理器处理，处理后经通信模块上传给服务器。所 述手持终端包括显示模块和通信模块；接收服务器发来的信号并进行显示，引导手持终端持 有人疏散路径。所述服务器包括数据库、处理器和通信模块，数据库用于存储场馆各个片区 的位置信息、各个片区的安全出口信息、观众座位号信息及各个片区手持终端编号信息；处 理器用于接收感应端传输的信号和调取数据库中的信息，并将处理后的信号传送给通信模块 发出。服务器的通信模块是基于移动运营商的移动短信平台，是中国移动、联通、电信、网 通直接提供的全国全网上下行短信接口资源，实现向手持终端进行短信批量发送和自定义发 送，能够对各大区域内的手持终端发送信息。所述服务器的数据库模块为基于SQL的数据库， 可以分为不同的存储区，每个存储区对应于场馆的不同片区。
所述处理器为D触发器。处理器是接收来自传感器模块发出的脉冲信号并将其转换成稳 定的电平信号。所述的处理器选用D触发器，D触发器是上升沿触发的触发器。其特征方程 如下：Qn+1＝D，将输入端D接至高电平，触发器的时钟信号CP接收传感器模块发送的脉冲 信号，输出端Q在时钟信号上升沿到来时下一个状态将从低电平转变成高电平，并且在下一 个时钟信号上升沿到来前被锁存在高电平并保持不变，便于服务器检测到处理器发出的稳定 信号。所述感应端的传感器模块为烟雾传感器，设置在场所不同区域，发生火灾时，烟雾传 感器发出反馈信号。所述感应端的传感器模块也可以为手持红外传感器，由场馆工作人员手 持，活动结束散场时，工作人员的手持红外传感器感应到人员离场信息，发出反馈信号。
一种基于上述安全疏散引导系统的安全疏散引导方法，包括如下步骤：
(1)对进入场馆的人员每人配备一个所述手持终端，将人员座位号、配备的手持终端的 编号和手持终端所在片区号输入服务器中，实现人员座位号与其配置的手持终端唯一绑定；
(2)发生火灾时，分布在场所各个区域的烟雾传感器检测到烟雾信号时发出反馈信号， 经感应端的处理器处理后通过感应端的通信模块上传至服务器；
(3)服务器接收到感应端发出的反馈信号后，规划场馆内各区域人员的最佳疏散路线信 息；
(4)服务器将场馆内各区域人员的最佳疏散路线信息发送至场馆内各手持终端上，并由 显示模块显示，人员按最佳疏散路线信息指示离开场馆。
以电影院为例，观众购票进入电影院时，配备一个特定的手持终端，将人员座位号、配 备的手持终端的编号和手持终端所在片区号输入服务器中，实现人员座位号与其配置的手持 终端唯一绑定。观影过程中，如遇火灾，则分布在电影院不同片区的烟雾传感器立刻将该片 区内的情况反馈到处理器中，处理器将该信号上传至服务器，服务器根据电影院不同片区的 灾情、各个区域的出口信息以及不同观众所在的电影院位置规划各观众的最佳疏散路线信息， 并通过通信模块将场馆内不同区域人员的最佳疏散路线信息发送至场馆内人员手持终端的显 示模块上。观众根据自己手持终端的显示模块上显示的路线进行逃亡，可以实现有序疏散。
为了体现本发明的优势，对未收到疏散信息和收到疏散信息两种情况下的疏散情况进行 MATLAB仿真。仿真原理为：将活动场所的平面按照人的占位面积0.4m*0.4m将其均匀分割 成N*M个正方形小块，每一个正方形小块为一个元胞。假设该平面的左下角为平面的原点， 设每一个元胞的左下角为该元胞所在平面的坐标点A(i，j)，则该元胞的中心位置(x,y)点坐 标为：X＝0.4i+0.2，y＝0.4j+0.2；考虑到元胞的邻域规则，处在该元胞位置的人可移动到与该 位置相邻的上下左右4个位置(并且保证这4个位置其中是没有被占用的情况下)上，移动 的准则是根据处在该位置下从哪一个出口出去更快，移动时的影响因素可能是障碍物和火势 等的阻挡或者是人群拥堵。
假设出口中心位置为Bn(Xn,Yn)，其中n为第n个出口，则A(i，j)与出口的距离为
D ( i , j ) = ( 0.4 i + 0.2 - x n ) 2 + ( 0.4 j + 0.2 - y n ) 2 ]]>
下一时刻时A位置将移动到与其位置最近同时与其相邻无占用的位置上去，如果位置都 被占用，处在该位置的人将在该位置等待，此时行人的位置与出口的位置变化为：
D ( i + Δ X , j + Δ Y ) = ( 0.4 i + 0.2 + Δ X - x n ) 2 + ( 0.4 j + 0.2 + Δ Y - y n ) 2 ]]>
以此来决定该位置人员下一时刻的位移。假设人的行走速度为1m/s，则移动一个元胞的 时间步长为0.4m/(1m/s)＝0.4s，每0.4秒记录人的位置同时以D作为衡量标准将可以作出该人 的行走路径，以此方法来规划场地的疏散线路。
图3～图6为0、20、60、100秒时刻未收到疏散信息和收到疏散信息两种情况下疏散情 况仿真对比图。图中左边出口(出口三)不可用，A图为场区逃生人员没有得到任何疏散信 息的情况下，在火灾发生时离此处较近的逃生人员蜂拥至此出口，导致出口前面的逃生人员 出不去，后面的人员还在朝此处拥挤，同时浪费逃生时间；B图为场区逃生人员得到疏散信 息的情况下，没有考虑出口三，节约大量时间从其他出口逃生。对比图可以看出，在仿真进 行的前60s火灾没有大范围的扩散覆盖场区的情况下，逃生人员是可以继续从其他的出口逃 生，但是A图中逃生人员未得到任何逃生信息，同时火灾时场区视野范围很窄，逃生人员只 能凭记忆从离自己较近的出口逃，导致出口被堵塞，错过逃生最佳时间，在仿真进行的60s 后火灾吞噬大部分场区，在仿真进行到100s时通向出口一、二的路径已将近被火灾覆盖，堵 在出口三的人员将被困火灾现场；B图在火灾发生时候收到疏散信息，已经知晓出口三逃生 不可用，弃而选择出口一、二，抓住了逃生最佳时间，在仿真进行的前60s，逃生人员有序的 从出口一、二逃出，到仿真进行到100s时刻，逃生人员已经基本从场区逃出。
图7为未收到疏散信息和收到疏散信息两种情况下150秒内区域剩余人数变化对比，可 以看出在60s前，A图中一、二出口人数较少，疏散能力较强，B图中一、二出口人数较多， 疏散能力较弱；60s后由于A图中剩余逃生人员错过逃生最佳时间全部被困于场区内，而B 图中逃生人员将随时间逐渐从场区逃生出去，只有少数被困场区内。由此可以看出：疏散信 息对于火灾逃生的重要性，将直接影响到火灾的逃生率。同时，根据本仿真在实际中设置相 应的障碍物可以设计出合理的疏散线路。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。 本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱 离本发明技术方案的实质和保护范围。