建筑火灾环境下的智能疏散控制系统设计

2015-03-19闫晓俊邹碧海蒲朝东周玮鸿

产业与科技论坛 2015年14期

□ 闫晓俊邹碧海蒲朝东马磊周玮鸿

一、引言

目前现实工程中的自动报警系统能够发出警报让现场人员进行逃生，有防火和灭火的功能，不能疏导火灾现场人员进行逃生，也不能给出合理的逃生路线，只能凭借固有的疏散灯具来引导人们。但是随着IT技术与互联网技术的发展，智能消防系统的整体硬件与软件的基本功能已达到现实工程的应用需求，为了使火灾环境下智能疏散系统更加完备地应用到消防疏散当中，运用多智能体算法找到最佳逃生路径，建筑火灾环境下智能疏散控制系统设计被提出。

二、建筑火灾环境下智能疏散控制系统设计

(一)安全影响因素分析。通过对建筑风险分析、人员疏散模型与智能疏散系统的研究现状调研，并基于火灾防御系统分析、火灾逃生者心理及互动行为分析、火灾建筑逃生安全分析、火灾安全疏散模型分析，确定了建筑火灾环境下安全影响因素元素。安全影响因素包括建筑属性、人员属性、火灾属性、环境属性四类。建筑属性涉及用途、耐火等级、建筑高度、房间疏散门净宽、疏散走道净宽、层数、避难层;人员属性涉及楼层、年龄、性别、消防演练、消防培训;火灾属性涉及毒物、温度、能见度、火灾载荷密度;环境属性涉及火灾探测系统、火灾灭火系统、火灾报警系统、疏散指示系统。

(二)系统总体方案设计。本系统主要功能模块如下:建筑属性模块、人员属性模块、火灾属性模块、环境属性模块、后台计算模块、模拟显示模块、算法与条件管理模块，消防疏散规范管理模块。基于WEB的远程智能疏散控制系统包括感知层、传输层、数据层、平台层与应用层5部分。由传感器采集温度、CO、CO2、O2、能见度的数据，通过互联网传输到服务器数据库，在后台经过模拟计算，将疏散路径显示于监控界面，监控人员透过智能疏散控制中心监控界面的疏散路径画面，下发指令触发激光引导疏散系统动态引导疏散方向。

(三)系统硬件设计。硬件应用层由烟雾检测电路(MC1446)、语音模块电路(SYN6288)、激光模组电路、步进电机驱动电路(ULN2003)、电源电路、单片机最小系统(STC15F2K61S2)、继电器模块电路、GPRS(SIM900A)电路组成。通过无线GPRS模块，将数据传输至通信服务器。通信服务器接收到数据后，对数据进行解析，并将解析之后的数据存入数据库。用户通过电脑浏览器对WEB服务器发送请求，通过WEB服务器对数据进行浏览和更改等操作。在对设备进行操作时，用户通过浏览器发送命令，WEB服务器将命令转发给通信服务器，通信服务器通过与终端建立的长连接将命令下发下去，实现对终端的控制。

(四)基于WEB的软件系统设计研究。基于WEB的软件系统设计分为接口设计、运行设计、数据库设计与通信协议设计。接口设计包括实时监控、参数配置、用户管理和维护记录;运行设计包括模块组合设计与输入输出设计;数据库集中在数据表格的设计;通信协议包括WEB服务器与通讯服务器、通讯服务器与终端服务器。应用服务器主要使用Java开发，同时使用C++开发部分特殊功能;数据库主要选择SQLServer数据库;数据库访问层中，使用ORM方式访问数据库，可以选择myBatis框架或自主开发，前期系统数据总量较小，鉴于开发速度和成本可以使用myBatis框架;通信层中，初步选择Java NIO异步网络通信机制，后续逐步使用mina框架替换;消息中间层，使用Active－MQ消息队列、RMI框架来支持系统的分布式架构;应用服务器相关管理界面使用JSP开发。

形成最佳路线的步骤:

一是定义Map＜key，value＞结构，value=0，代表通道，value=1，代表墙体或障碍物。

二是将建筑平面划分为网格数组 a［0］［0］．．．．．．a［N］［N］，当火灾发生位置被探测到时a［x］［y］被确定，门口可以根据实际情况被定义 a［p］［q］。人随机生成，坐标为 a［M］［N］。

三是 getBykey。根据 s［i］［j+1］［P1］，s［i+1］［j+1］［P2］，s［i+1］［J］［P3］，s［i+1］［j－ 1］［P4］，s［i］［j－ 1］［P5］，s［i－1］［j－1］［P6］，s［i－1］［J］［P7］，s［i－1］［j+1］［P8］中s数组中Pi的大小选择行动方向，并通过getBykey进行方向判定是否可行，不可行选在下一个比较大Pi值方向，并将数据存放于数组LIST中，在人员完成疏散后将LIST数据进行加色处理，从而实现疏散路径;并预计智能疏散必要安全疏散时间TRSE。

四是指示疏散方向。监控人员可以根据最佳疏散路线手动改变激光引导方向与应急疏散指示标志，从而实现火灾环境下建筑智能疏散控制。

五是由于火灾发生的偶然性，为了验证智能疏散控制系统的有效性，可以通过FDS预测可用安全疏散时间TASE，若TRSE＜TASE，则智能疏散控制系统有效。