具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置的制作方法
专利名称：具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种消防火灾逃生指引系统的装置。
背景技术：
随着中国城市化进程的加快，高层建筑、复杂建筑已经越来越普 遍。在许多公众聚集的场所，如宾馆、酒店、夜总会、歌舞厅、电影 院、小商品市场等建筑物，其内部的通道错综复杂，人员的流动量巨 大。在这些建筑物内一旦有灾难(如火灾)发生，如果没有逃离灾难
现场的有效引导，后果将不堪设想。据消防统计数据显示，我国2007 年共发生火灾15.9万起(不包含森林、草原、军队、矿井地下部分火 灾)，死亡1418人，受伤863人，直接财产损失9.9亿多元。其中在 人员密集场所，如商场市场、宾馆饭店、娱乐场所、学校医院等共发 生火灾8581起，死亡156人，受伤150人，直接损失多达18679万元 [1]。复杂建筑、人员密集场所如何有效疏散内部人员逃离灾难现场及 组织外部人员进行有救援， 一直是人们所关心的问题。
一方面，当类似火灾这类的紧急事件发生时，由于建筑内部结构 复杂，灾后烟雾弥漫，人们往往因惊慌而不知道该往何处逃生。最常 见的错误逃生方式有(l)原路逃生这是因为人们进入了一个不甚熟 悉的建筑物，因此当紧急情况发生时就选择循原路逃离；(2)向着光源 逃生向着光源走是生物的本能反应，但是在火灾现场向着光源逃， 也许意味着进入一个更大的火灾区域；(3)盲目跟随跟着人群一起逃生并不一定意味着会找到安全的逃生出口； (4)冒险跳楼等。因为这些 错误的逃生方式而造成无谓之人员伤亡，也间接给救护人员救灾造成 了更大的困难。另一方面，火灾发生后，如何准确定位火灾发生地点， 并有效组织灾后救援工作，也是当前一大困惑。
发明内容
为了克服已有的火灾紧急逃生指引装置的不能有效进行火灾检 测、引导效果差的不足，本发明提供一种能有效进行火灾检测、具有 良好的引导效果的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置，所述智能紧急 逃生指引装置包括用于检测火灾是否发生的传感器；用于采集传感
器的信号并将传感器的信号发送到监控中心，以及接收监控中心确定
的引导方向指令的传感器主节点模块;逃生指引显示装置和电源模块； 所述传感器和传感器主节点模块安装在监控现场，多个传感器主节点 之间无线通信连接，所述传感器主节点模块与所述逃生指引显示装置 连接，所述电源模块与传感器、传感器主节点模块和逃生指引显示装 置连接。
进一步，所述传感器主节点模块包括数据采集模块、微处理器、 无线通信模块和能量供应模块，所述数据采集模块与所述微处理器连 接，所述微处理器与所述无线通信模块连接，所述能量供应模块与数 据采集模块和微处理器模块连接。
再进一步，所述无线通信模块为采用Zigbee射频技术的通信模块。
更进一步，所述传感器为烟雾传感器。所述电源模块包括市电输入端、+3￥输出端、+5￥输出端和+9￥ 输出端，所述+3V输出端连接所述传感器主节点模块，所述+5V输出 端连接所述逃生指引显示装置，所述+9V输出端连接所述传感器。
本发明的技术构思为如果能研制出一种逃生引导系统，在火灾 等紧急事件发生时，能根据当时环境的情况，快速智能地指示出最佳 逃生路径，使得内部逃生人员能够根据此指示迅速、有序地逃离灾难 现场，同时又能检测出火灾发生地点，帮助外部人员准确定位火灾地 点，辅助外部救援人员更有效地组织救援工作，那么就可以在一定程 度上解决复杂建筑物中发生火灾时紧急逃生及紧急救援困难的问题。 这种紧急逃生引导系统的研制具有重大的现实意义。
本发明的有益效果主要表现在能有效进行火灾检测、具有良好
的引导效果。
图l是本发明的系统的连接图。
图2是图1中传感器的结构原理图。 图3是图1中主节点模块的原理框图。 图4是图1中的显示装置的示意。 图5是图1中电源部分的原理方框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1 图5， 一种具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装 置，所述智能紧急逃生指引装置包括用于检测火灾是否发生的传感 器1;用于采集传感器的信号并将传感器的信号发送到监控中心，以及接收监控中心确定的引导方向指令的传感器主节点模块2;逃生指 引显示装置3和电源模块4;所述传感器1和传感器主节点模块2安 装在监控现场，多个传感器主节点2之间无线通信连接，所述传感器
主节点模块2与所述逃生指引显示装置3连接，所述电源模块3与传 感器1、传感器主节点模块2和逃生指引显示装置3连接。
传感器1采用现在消防中广泛采用的烟雾传感器来对环境进行检 测，在火灾产生区，烟雾的浓度会增加到一定程度导致烟感输出数据 跳变，开始报警。同时将数据发给与之相连的传感器主节点模块。
传感器主节点模块2采集到网络中数据之后将行A/D转换等处理 后，可以确定火灾发生的具体位置，并且开启本系统的逃生算法进行 疏散人群。主节点模块主要包括数据采集模块、微处理器、无线通信 模块和能量供应四个部分。
微处理器是无线传感器网络节点的计算核心，所有的设备控制、 任务调度、能量计算和功能协调、通信协议、数据整合和数据转储程 序都将在它的支持下完成。
无线通信传输模块采用ZigBee技术来完成。本使用新型采用TI 公司的CC2430射频芯片和天线组成。RF射频芯片和微处理器通过 SPI接口和一些控制信号线相连。其中微处理器作为SPI的主设备， RF射频芯片为从设备。微处理器负责正EE802.15.4MAC层和ZigBee 部分的工作，以及应用逻辑。他通过SPI总线与RF芯片进行交互。 通过其他控制信号驱动前面的烟雾传感器工作。
逃生指引显示模块3是指在逃生引导系统中显示逃生路径给用 户，以便指引用户快速逃离火灾发生现场。为了能方便显示逃生路径,节约成本，本系统中将采用LED显示屏来显示逃生引导路径。指示模 块有别与传统的静态显示，本指示模块与主节点联动，可以根据主节 点的指示动态智能的显示逃生路径。
节点指示模块一个相对独立的模块，采用独立的AT89S51芯片来 控制LED显示屏显示。节点指示模块具体如何显示逃生路径是由主节 点模块来指定的，这就需要提供相应的接口与主节点实现通信。
主节点模块与LED指示模块之间使用8个数字信号进行通讯，其 中7个信号由主节点模块向LED指示模块输出，1个信号由LED指 示模块向主节点模块输入。输出信号是指从主节点模块向LED指示模 块输出的信号，根据信号不同的取值组合，LED指示模块做出不同的 显示。输出信号共7个，包括
EN:使能信号，低有效。当EN信号为0时，LED模块需要对下 面的信号做出响应；当EN型号为1时，LED模块无需响应这些信号。
RESET:重置信号，低有效。当RESET被置0时，LED模块需 要返回到初始状态，停止对DATA信号的响应，并置各输入信号为其 初始状态；RESET置1时，LED模块可以响应DATA信号。
DATA[O]:数据信号DATA的0位(最低位)。
DATA[1]:数据信号DATA的1位。
DATA[2]:数据信号DATA的2位。
DATA[3]:数据信号DATA的3位。
DATA[4]:数据信号DATA的4位(最高位)。
输入信号是指从LED模块向节点模块输入的信号，用于LED模 块向节点模块的信息反馈。输出信号只有1个READY:就绪信号，高有效，初始状态为0。 LED模块使用这个 信号通知节点模块自己已就绪，可以开始接收节点模块的输出信号。
电源部分主要给传感器主节点、逃生指引显示装置和烟雾传感器 供电，需要+3V,+5V，+9V三个不同的电压值。而且考虑在火灾发生时 可能导致楼内供电系统的损坏，所以该模块还提供备用的充电池。在 本设计的电源中，通过变压器模块给系统+5V的电压， 一部分用于蓄 电池的细流充电，另一部分用于控制DC-DC模块工作，而输出+5V 和+9V分别为LED显示和传感器供电；在市电断时，蓄电池用来控制 DC-DC模块工作。由于节点三大模块都已尽可能做到节能，这样在火 灾发生中采用蓄电池供电可基本满足需要了。这样就实现了整个系统 的不间断供电，使得WSN在火灾发生时也能正常工作。
权利要求
1、一种具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置，其特征在于所述智能紧急逃生指引装置包括用于检测火灾是否发生的传感器；用于采集传感器的信号并将传感器的信号发送到监控中心，以及接收监控中心确定的引导方向指令的传感器主节点模块；逃生指引显示装置和电源模块；所述传感器和传感器主节点模块安装在监控现场，多个传感器主节点之间无线通信连接，所述传感器主节点模块与所述逃生指引显示装置连接，所述电源模块与传感器、传感器主节点模块和逃生指引显示装置连接。
2、 如权利要求1所述的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置， 其特征在于所述传感器主节点模块包括数据采集模块、微处理器、 无线通信模块和能量供应模块，所述数据采集模块与所述微处理器连 接，所述微处理器与所述无线通信模块连接，所述能量供应模块与数 据采集模块和微处理器模块连接。
3、 如权利要求2所述的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置， 其特征在于所述无线通信模块为采用Zigbee射频技术的通信模块。
4、 如权利要求1_3之一所述的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指 引装置，其特征在于所述传感器为烟雾传感器。
5、 如权利要求4所述的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置， 其特征在于所述电源模块包括市电输入端、+3V输出端、+5V输出 端和+9V输出端，所述+3V输出端连接所述传感器主节点模块，所述+5V 输出端连接所述逃生指引显示装置，所述+9V输出端连接所述传感器。
全文摘要
一种具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置，所述智能紧急逃生指引装置包括用于检测火灾是否发生的传感器；用于采集传感器的信号并将传感器的信号发送到监控中心，以及接收监控中心确定的引导方向指令的传感器主节点模块；逃生指引显示装置和电源模块；所述传感器和传感器主节点模块安装在监控现场，多个传感器主节点之间无线通信连接，所述传感器主节点模块与所述逃生指引显示装置连接，所述电源模块与传感器、传感器主节点模块和逃生指引显示装置连接。本发明提供一种能有效进行火灾检测、具有良好的引导效果。
文档编号A62B3/00GK101537236SQ20091009803
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者宦若虹, 洪卫丹, 莫建华, 蔡韶华, 陈庆章 申请人:浙江工业大学
技术领域：
本发明涉及一种消防火灾逃生指引系统的装置。
背景技术：
随着中国城市化进程的加快，高层建筑、复杂建筑已经越来越普 遍。在许多公众聚集的场所，如宾馆、酒店、夜总会、歌舞厅、电影 院、小商品市场等建筑物，其内部的通道错综复杂，人员的流动量巨 大。在这些建筑物内一旦有灾难(如火灾)发生，如果没有逃离灾难
现场的有效引导，后果将不堪设想。据消防统计数据显示，我国2007 年共发生火灾15.9万起(不包含森林、草原、军队、矿井地下部分火 灾)，死亡1418人，受伤863人，直接财产损失9.9亿多元。其中在 人员密集场所，如商场市场、宾馆饭店、娱乐场所、学校医院等共发 生火灾8581起，死亡156人，受伤150人，直接损失多达18679万元 [1]。复杂建筑、人员密集场所如何有效疏散内部人员逃离灾难现场及 组织外部人员进行有救援， 一直是人们所关心的问题。
一方面，当类似火灾这类的紧急事件发生时，由于建筑内部结构 复杂，灾后烟雾弥漫，人们往往因惊慌而不知道该往何处逃生。最常 见的错误逃生方式有(l)原路逃生这是因为人们进入了一个不甚熟 悉的建筑物，因此当紧急情况发生时就选择循原路逃离；(2)向着光源 逃生向着光源走是生物的本能反应，但是在火灾现场向着光源逃， 也许意味着进入一个更大的火灾区域；(3)盲目跟随跟着人群一起逃生并不一定意味着会找到安全的逃生出口； (4)冒险跳楼等。因为这些 错误的逃生方式而造成无谓之人员伤亡，也间接给救护人员救灾造成 了更大的困难。另一方面，火灾发生后，如何准确定位火灾发生地点， 并有效组织灾后救援工作，也是当前一大困惑。
发明内容
为了克服已有的火灾紧急逃生指引装置的不能有效进行火灾检 测、引导效果差的不足，本发明提供一种能有效进行火灾检测、具有 良好的引导效果的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置，所述智能紧急 逃生指引装置包括用于检测火灾是否发生的传感器；用于采集传感
器的信号并将传感器的信号发送到监控中心，以及接收监控中心确定
的引导方向指令的传感器主节点模块;逃生指引显示装置和电源模块； 所述传感器和传感器主节点模块安装在监控现场，多个传感器主节点 之间无线通信连接，所述传感器主节点模块与所述逃生指引显示装置 连接，所述电源模块与传感器、传感器主节点模块和逃生指引显示装 置连接。
进一步，所述传感器主节点模块包括数据采集模块、微处理器、 无线通信模块和能量供应模块，所述数据采集模块与所述微处理器连 接，所述微处理器与所述无线通信模块连接，所述能量供应模块与数 据采集模块和微处理器模块连接。
再进一步，所述无线通信模块为采用Zigbee射频技术的通信模块。
更进一步，所述传感器为烟雾传感器。所述电源模块包括市电输入端、+3￥输出端、+5￥输出端和+9￥ 输出端，所述+3V输出端连接所述传感器主节点模块，所述+5V输出 端连接所述逃生指引显示装置，所述+9V输出端连接所述传感器。
本发明的技术构思为如果能研制出一种逃生引导系统，在火灾 等紧急事件发生时，能根据当时环境的情况，快速智能地指示出最佳 逃生路径，使得内部逃生人员能够根据此指示迅速、有序地逃离灾难 现场，同时又能检测出火灾发生地点，帮助外部人员准确定位火灾地 点，辅助外部救援人员更有效地组织救援工作，那么就可以在一定程 度上解决复杂建筑物中发生火灾时紧急逃生及紧急救援困难的问题。 这种紧急逃生引导系统的研制具有重大的现实意义。
本发明的有益效果主要表现在能有效进行火灾检测、具有良好
的引导效果。
图l是本发明的系统的连接图。
图2是图1中传感器的结构原理图。 图3是图1中主节点模块的原理框图。 图4是图1中的显示装置的示意。 图5是图1中电源部分的原理方框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1 图5， 一种具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装 置，所述智能紧急逃生指引装置包括用于检测火灾是否发生的传感 器1;用于采集传感器的信号并将传感器的信号发送到监控中心，以及接收监控中心确定的引导方向指令的传感器主节点模块2;逃生指 引显示装置3和电源模块4;所述传感器1和传感器主节点模块2安 装在监控现场，多个传感器主节点2之间无线通信连接，所述传感器
主节点模块2与所述逃生指引显示装置3连接，所述电源模块3与传 感器1、传感器主节点模块2和逃生指引显示装置3连接。
传感器1采用现在消防中广泛采用的烟雾传感器来对环境进行检 测，在火灾产生区，烟雾的浓度会增加到一定程度导致烟感输出数据 跳变，开始报警。同时将数据发给与之相连的传感器主节点模块。
传感器主节点模块2采集到网络中数据之后将行A/D转换等处理 后，可以确定火灾发生的具体位置，并且开启本系统的逃生算法进行 疏散人群。主节点模块主要包括数据采集模块、微处理器、无线通信 模块和能量供应四个部分。
微处理器是无线传感器网络节点的计算核心，所有的设备控制、 任务调度、能量计算和功能协调、通信协议、数据整合和数据转储程 序都将在它的支持下完成。
无线通信传输模块采用ZigBee技术来完成。本使用新型采用TI 公司的CC2430射频芯片和天线组成。RF射频芯片和微处理器通过 SPI接口和一些控制信号线相连。其中微处理器作为SPI的主设备， RF射频芯片为从设备。微处理器负责正EE802.15.4MAC层和ZigBee 部分的工作，以及应用逻辑。他通过SPI总线与RF芯片进行交互。 通过其他控制信号驱动前面的烟雾传感器工作。
逃生指引显示模块3是指在逃生引导系统中显示逃生路径给用 户，以便指引用户快速逃离火灾发生现场。为了能方便显示逃生路径,节约成本，本系统中将采用LED显示屏来显示逃生引导路径。指示模 块有别与传统的静态显示，本指示模块与主节点联动，可以根据主节 点的指示动态智能的显示逃生路径。
节点指示模块一个相对独立的模块，采用独立的AT89S51芯片来 控制LED显示屏显示。节点指示模块具体如何显示逃生路径是由主节 点模块来指定的，这就需要提供相应的接口与主节点实现通信。
主节点模块与LED指示模块之间使用8个数字信号进行通讯，其 中7个信号由主节点模块向LED指示模块输出，1个信号由LED指 示模块向主节点模块输入。输出信号是指从主节点模块向LED指示模 块输出的信号，根据信号不同的取值组合，LED指示模块做出不同的 显示。输出信号共7个，包括
EN:使能信号，低有效。当EN信号为0时，LED模块需要对下 面的信号做出响应；当EN型号为1时，LED模块无需响应这些信号。
RESET:重置信号，低有效。当RESET被置0时，LED模块需 要返回到初始状态，停止对DATA信号的响应，并置各输入信号为其 初始状态；RESET置1时，LED模块可以响应DATA信号。
DATA[O]:数据信号DATA的0位(最低位)。
DATA[1]:数据信号DATA的1位。
DATA[2]:数据信号DATA的2位。
DATA[3]:数据信号DATA的3位。
DATA[4]:数据信号DATA的4位(最高位)。
输入信号是指从LED模块向节点模块输入的信号，用于LED模 块向节点模块的信息反馈。输出信号只有1个READY:就绪信号，高有效，初始状态为0。 LED模块使用这个 信号通知节点模块自己已就绪，可以开始接收节点模块的输出信号。
电源部分主要给传感器主节点、逃生指引显示装置和烟雾传感器 供电，需要+3V,+5V，+9V三个不同的电压值。而且考虑在火灾发生时 可能导致楼内供电系统的损坏，所以该模块还提供备用的充电池。在 本设计的电源中，通过变压器模块给系统+5V的电压， 一部分用于蓄 电池的细流充电，另一部分用于控制DC-DC模块工作，而输出+5V 和+9V分别为LED显示和传感器供电；在市电断时，蓄电池用来控制 DC-DC模块工作。由于节点三大模块都已尽可能做到节能，这样在火 灾发生中采用蓄电池供电可基本满足需要了。这样就实现了整个系统 的不间断供电，使得WSN在火灾发生时也能正常工作。
权利要求
1、一种具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置，其特征在于所述智能紧急逃生指引装置包括用于检测火灾是否发生的传感器；用于采集传感器的信号并将传感器的信号发送到监控中心，以及接收监控中心确定的引导方向指令的传感器主节点模块；逃生指引显示装置和电源模块；所述传感器和传感器主节点模块安装在监控现场，多个传感器主节点之间无线通信连接，所述传感器主节点模块与所述逃生指引显示装置连接，所述电源模块与传感器、传感器主节点模块和逃生指引显示装置连接。
2、 如权利要求1所述的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置， 其特征在于所述传感器主节点模块包括数据采集模块、微处理器、 无线通信模块和能量供应模块，所述数据采集模块与所述微处理器连 接，所述微处理器与所述无线通信模块连接，所述能量供应模块与数 据采集模块和微处理器模块连接。
3、 如权利要求2所述的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置， 其特征在于所述无线通信模块为采用Zigbee射频技术的通信模块。
4、 如权利要求1_3之一所述的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指 引装置，其特征在于所述传感器为烟雾传感器。
5、 如权利要求4所述的具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置， 其特征在于所述电源模块包括市电输入端、+3V输出端、+5V输出 端和+9V输出端，所述+3V输出端连接所述传感器主节点模块，所述+5V 输出端连接所述逃生指引显示装置，所述+9V输出端连接所述传感器。
全文摘要
一种具有火灾灾情测试的智能紧急逃生指引装置，所述智能紧急逃生指引装置包括用于检测火灾是否发生的传感器；用于采集传感器的信号并将传感器的信号发送到监控中心，以及接收监控中心确定的引导方向指令的传感器主节点模块；逃生指引显示装置和电源模块；所述传感器和传感器主节点模块安装在监控现场，多个传感器主节点之间无线通信连接，所述传感器主节点模块与所述逃生指引显示装置连接，所述电源模块与传感器、传感器主节点模块和逃生指引显示装置连接。本发明提供一种能有效进行火灾检测、具有良好的引导效果。
文档编号A62B3/00GK101537236SQ20091009803
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者宦若虹, 洪卫丹, 莫建华, 蔡韶华, 陈庆章 申请人:浙江工业大学
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