本發(fā)明涉及火災(zāi)救援,特別涉及一種火災(zāi)情況下電梯疏散救援系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、高層建筑通常具有較多的樓層數(shù)和高度,而樓梯可能無(wú)法滿足快速疏散的需求。使用樓梯逐層疏散需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間,特別是對(duì)于老年人、行動(dòng)不便的人員或攜帶兒童的家庭來(lái)說(shuō)更為困難。相比樓梯,電梯具有更高的運(yùn)輸能力和速度,可以更快速地將人員從火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)疏散到安全地帶,電梯能夠一次性運(yùn)送多人,并且可以在較短時(shí)間內(nèi)覆蓋大量樓層。在一些特殊情況下,樓梯可能不適用,例如有人員需要被擔(dān)架抬出、有大量?jī)和蚶夏耆诵枋枭⒌取6娞菰谶@些情況下能夠更好地提供支持和便利。合理的電梯疏散計(jì)劃和緊急措施能夠最大程度地降低這些風(fēng)險(xiǎn),并且能夠更有效地實(shí)現(xiàn)快速安全的疏散,因此需要一種火災(zāi)情況下電梯疏散救援系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決以上問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種火災(zāi)情況下電梯疏散救援系統(tǒng)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
3、一種火災(zāi)情況下電梯疏散救援系統(tǒng),包括如下步驟:
4、步驟1,根據(jù)電梯參與情況下的疏散策略,定義火災(zāi)不同時(shí)期電梯運(yùn)行模式;
5、步驟2:利用多源數(shù)據(jù)采集裝置,獲取現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)位置信息,電梯疏散環(huán)境信息及建筑物信息,其中,電梯疏散環(huán)境信息包括溫度、煙霧、一氧化碳,建筑物信息包括樓層布局、電梯數(shù)量、位置以及電梯容量;
6、步驟3:對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)位置信息、電梯疏散環(huán)境信息、建筑物信息,判斷是否采用電梯參與疏散;
7、步驟4:在電梯參與疏散的情況下,根據(jù)建筑物信息和火災(zāi)位置信息,建立疏散路徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型,規(guī)劃最優(yōu)疏散路徑,其中疏散路徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型是將疏散時(shí)間最小化作為目標(biāo)函數(shù);
8、步驟5:根據(jù)火災(zāi)位置和疏散環(huán)境的變化,電梯運(yùn)行模式轉(zhuǎn)化邊界條件,對(duì)電梯運(yùn)行模式進(jìn)行控制;
9、步驟6:根據(jù)火災(zāi)位置、各樓層疏散狀況、電梯運(yùn)行模式,實(shí)時(shí)更新疏散路徑;
10、步驟7:通過(guò)建筑物語(yǔ)音播報(bào)、視頻顯示方式,實(shí)時(shí)播報(bào)疏散路徑引導(dǎo)疏散人員撤離。
11、進(jìn)一步的:所述步驟4包括:
12、建立疏散路徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型:將建筑物抽象成有向圖,每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)樓層,邊表示樓層之間的連接關(guān)系,火災(zāi)位置作為源點(diǎn),安全樓層作為匯點(diǎn),電梯作為中間節(jié)點(diǎn),表示為:
13、g=(v,e)為建筑物的有向圖,其中v表示樓層節(jié)點(diǎn)集合,e表示樓層之間的連接關(guān)系,s為火災(zāi)位置,t為安全樓層,cij表示從樓層i到樓層j的容量限制,fij表示從樓層i到樓層j的流量;
14、從火災(zāi)位置出發(fā),通過(guò)數(shù)學(xué)模型找到從火災(zāi)位置到安全樓層的最短路徑:
15、將所有邊的流量fij初始化為0;
16、從源點(diǎn)s出發(fā),在有向圖g上尋找增廣路徑;
17、如果找到增廣路徑,則更新路徑上各邊的流量,即增加流量值δf;
18、根據(jù)找到的增廣路徑,更新路徑上各邊的流量;
19、對(duì)于路徑上的每條邊(u,v),增加流量δf,其中δf為路徑上最小的剩余容量;
20、更新路徑上各邊的流量fuv=fuv+δf,并更新反向邊f(xié)uv=fuv-δf;
21、得到最大流;
22、根據(jù)最大流的值,計(jì)算疏散時(shí)間,即火災(zāi)位置到安全樓層的最短路徑上的流量之和。
23、進(jìn)一步的:所述步驟4中規(guī)劃最優(yōu)疏散路徑包括:
24、使用以下啟發(fā)函數(shù)f(n)來(lái)估計(jì)從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)路徑成本:
25、f(n)=g(n)+h(n)
26、其中,g(n)為實(shí)際成本,表示從起始節(jié)點(diǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的實(shí)際成本,h(n)為預(yù)計(jì)成本,表示從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的估計(jì)成本;
27、對(duì)于每個(gè)樓層節(jié)點(diǎn)i和j,計(jì)算其曼哈頓距離hij,表示從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的曼哈頓距離,曼哈頓距離公式如下:
28、hij=|xi-xj|+|yi-yj|
29、其中(xi,xj)和(yi,yj)分別表示節(jié)點(diǎn)i和j的坐標(biāo);
30、對(duì)于每一對(duì)樓層節(jié)點(diǎn)i和j,如果路徑中需要經(jīng)過(guò)的電梯容量超過(guò)了電梯的容量限制,則將路徑的曼哈頓距離設(shè)為一個(gè)較大的值,以表示這條路徑不可行;
31、對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n,選擇到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最短曼哈頓距離作為其最優(yōu)路徑成本h(n);
32、如果存在多個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn),則選擇其中最小的曼哈頓距離作為最優(yōu)路徑成本;
33、將起始節(jié)點(diǎn)加入到優(yōu)先隊(duì)列中,并將其啟發(fā)函數(shù)值f(n)設(shè)為初始值;
34、從優(yōu)先隊(duì)列中取出優(yōu)先級(jí)最高的節(jié)點(diǎn),即具有最小f(n)值的節(jié)點(diǎn);
35、如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是目標(biāo)節(jié)點(diǎn),則搜索結(jié)束,找到最優(yōu)路徑;
36、否則,對(duì)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展,即計(jì)算其相鄰節(jié)點(diǎn)的f(n)值,并將其加入到優(yōu)先隊(duì)列中;
37、對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n,其f(n)值由啟發(fā)函數(shù)和已知的路徑成本決定;
38、對(duì)于每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)m,計(jì)算其實(shí)際成本g(m);
39、對(duì)于起始節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn),g(m)=g(n)+c(n,m),其中c(n,m)表示從節(jié)點(diǎn)n到節(jié)點(diǎn)\(m\)的路徑成本;
40、根據(jù)節(jié)點(diǎn)的f(n)值重新排序優(yōu)先隊(duì)列,確保具有最小f(n)值的節(jié)點(diǎn)在隊(duì)列頭部;
41、如果優(yōu)先隊(duì)列為空,則搜索失敗,不存在到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路徑;
42、如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是目標(biāo)節(jié)點(diǎn),則搜索成功,找到最優(yōu)路徑。
43、進(jìn)一步的:所述步驟6包括:
44、在發(fā)生火災(zāi)后,根據(jù)火災(zāi)位置、各樓層疏散狀況、電梯運(yùn)行模式,并根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行路徑規(guī)劃的更新,包括優(yōu)先選擇非火災(zāi)樓層???、提前到達(dá)指定樓層;
45、其中根據(jù)所在樓層、目標(biāo)樓層、火災(zāi)樓層信息,計(jì)算電梯的優(yōu)先級(jí):
46、priority=weight1×distance+weight2×firepriority
47、其中,weight1和weight2為權(quán)重系數(shù),用于平衡距離和火災(zāi)優(yōu)先級(jí)的影響;distance為電梯當(dāng)前位置與目標(biāo)樓層的距離;firepriority為火災(zāi)樓層的優(yōu)先級(jí)。
48、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,所取得的技術(shù)進(jìn)步在于:
49、本發(fā)明采用智能化的疏散路徑規(guī)劃算法,能夠考慮到電梯容量、樓層分布、火災(zāi)位置等因素,以及實(shí)時(shí)更新路徑規(guī)劃,從而有效地提高了疏散效率和安全性。本發(fā)明綜合考慮了多種因素,包括建筑物的樓層分布、電梯容量、火災(zāi)位置等,能夠根據(jù)實(shí)際情況制定最優(yōu)的疏散路徑,確保盡快安全疏散被困人員。本發(fā)明具有實(shí)時(shí)更新路徑規(guī)劃的功能,能夠根據(jù)火災(zāi)位置和疏散情況實(shí)時(shí)更新路徑規(guī)劃,保證了疏散方案的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性,提高了應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的能力。本發(fā)明采用智能化的路徑規(guī)劃算法,具有較強(qiáng)的靈活性和可調(diào)節(jié)性,能夠根據(jù)不同的情況制定不同的疏散策略,提高了系統(tǒng)的適用性和實(shí)用性。本發(fā)明在路徑規(guī)劃過(guò)程中充分考慮了安全因素,如電梯容量限制、火災(zāi)位置等,能夠確保被困人員在最短的時(shí)間內(nèi)安全疏散到安全樓層,最大程度地減少安全風(fēng)險(xiǎn)。
50、綜上所述,本發(fā)明在解決疏散路徑規(guī)劃問(wèn)題上具有智能化、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性高、靈活性和可調(diào)節(jié)性強(qiáng)、安全因素考慮全面等優(yōu)點(diǎn),能夠有效提高疏散效率和安全性。