[發(fā)明專利]一種建筑狀態(tài)監(jiān)測和逃生指引系統(tǒng)及其方法

無效

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• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103024064A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 李建清;吳劍鋒;李小敏;杜莉;毛志鵬;徐高志
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W4/02;H04W84/18;G08C17/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發(fā)明涉及運用無線傳感器網絡進行監(jiān)測的技術，尤其涉及一種建筑狀態(tài)監(jiān)測和逃生指引系統(tǒng)及其方法，屬于傳感器網絡技術領域。

背景技術

隨著我國經濟的高速發(fā)展，大型建筑不斷增多，建筑室內結構復雜，在正常狀態(tài)下，一般人員都需要借助各種指示標志才能找到目標位置(如廁所、電梯等)，在火災、地震或建筑結構破壞等災害發(fā)生時，人們由于驚慌或害怕判斷能力下降，如果沒有合理的逃生指引系統(tǒng)，顯然會造成不必要的人員傷亡。

建筑狀態(tài)監(jiān)測包括建筑內環(huán)境參數監(jiān)測和建筑結構變形監(jiān)測，建筑內環(huán)境參數監(jiān)測包括室內溫度、濕度、光照度、噪聲、有害氣體濃度和煙霧濃度等；建筑結構變形監(jiān)測包括沉降、傾斜、位移、撓曲、振動等。建筑內環(huán)境監(jiān)測可以監(jiān)測室內環(huán)境的舒適度，并能通過溫度、有害氣體和煙霧傳感器監(jiān)測火災的發(fā)生和發(fā)展。高層建筑的地基所承受荷載不斷增加，就會引起建筑基礎及其四周低層的變形，而建筑物因外力和內部應力的作用，也要發(fā)生形變。建筑的結構變形從成因上可分為兩類：一類是由于自然溫濕度變化、地殼運動、地質條件等積累效果引起的累積變形，又稱為靜態(tài)變形，它只是時間的函數；一類是受到風、地震、交通引起的地面振動等載荷力及自重荷載的作用，為受力變形，又稱為動態(tài)變形，它是以外力為函數來表示系統(tǒng)對于時間的變化。建筑物的沉降、傾斜和位移等觀測屬于測繪學科，一般由測繪人員通過設立參考點，利用精密測繪儀進行人工觀測，國家有強制性條文約束和監(jiān)督。而建筑振動、結構受力和建筑內環(huán)境參數監(jiān)測多采用傳感器進行自動或人工測量。

目前，建筑內應急疏散系統(tǒng)技術已經發(fā)展得比較成熟，但都是針對火災情景的，如果是發(fā)生地震，或建筑由于沉降不均勻發(fā)生傾斜甚至倒塌，建筑內的疏散系統(tǒng)將很難起到作用。雖然同為逃生疏散指引，但針對地震、坍塌等建筑結構變形災害和火災燈不同情境的系統(tǒng)有很大不同。首先，建筑結構變形和火災災害的發(fā)展過程不同：火災發(fā)展模型一般是從起火點、煙和溫度以一定的規(guī)律向空間擴散；但是建筑結構破壞，對整個建筑的影響幾乎是同時的。其次，選擇的逃生方法也不同：火災疏散中的基本途徑是根據火源位置、強度和火災發(fā)展模型，指引人們遠離火源；建筑結構破壞時，更加需要注意是逃生路徑上突然出現的火災、傾塌等二次災害。而且，火災的發(fā)生和發(fā)展是一個漸變過程，發(fā)展成為大規(guī)模火災往往需要半小時左右；而建筑結構破壞引起的災害具有突發(fā)性，可能很快造成大范圍破壞，所以精確的建筑狀態(tài)信息和正確的逃生指引顯得更加重要和有效。其次，現有的逃生疏散指引系統(tǒng)大多為總線方式，而在舊樓的安全改造和現有系統(tǒng)升級上，無線方式的靈活性更高；在實際的災害發(fā)生時，總線方式的線路損害對整體系統(tǒng)的影響很大，而單個節(jié)點的損壞，無線傳感器網絡還可以通過其他相鄰節(jié)點轉發(fā)信息，故無線方式的魯棒性更高。

發(fā)明內容：

根據現有技術的不足，本發(fā)明的目的是旨在提供一種建筑狀態(tài)監(jiān)測和逃生指引系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明結合無線傳感器網絡技術、建筑狀態(tài)監(jiān)測技術和智能疏散技術，為復雜建筑內的人員提供建筑狀態(tài)信息和逃生路徑指引。該方法的災害警報來源有兩種：一種來自建筑內，通過無線感知網絡構成的建筑狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)自動判斷建筑狀態(tài)異常，并將狀態(tài)信息和異常警報上傳到監(jiān)控中心；另一種來自網絡，為與監(jiān)控中心相連的其他服務器提供的災害信息，如地震、臺風警報或鄰近建筑的大火警報。監(jiān)控中心得到災害警報，立即判定災害等級和逃生方式，結合建筑狀態(tài)信息決策逃生路徑，指示建筑內逃生指引系統(tǒng)為室內的受災人員提供聲光逃生指引。本系統(tǒng)有電池電壓自檢和燈光自檢系統(tǒng)，確保當災害發(fā)生時，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。

本發(fā)明采用如下技術方案：一種建筑狀態(tài)監(jiān)測和逃生指引系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)基于無線傳感器網絡，包括無線節(jié)點、本地基站和遠程監(jiān)控中心，其中，無線節(jié)點包括無線傳感節(jié)點、無線燈光指示節(jié)點和路由節(jié)點，本地基站包括前端無線接口和本地監(jiān)控中心，無線節(jié)點布置在監(jiān)測區(qū)域，無線傳感節(jié)點、無線燈光指示節(jié)點和路由節(jié)點之間以及無線節(jié)點與本地基站前端之間通過樹狀聯網的ZigBee多跳路由協(xié)議進行通信，無線傳感節(jié)點將監(jiān)測區(qū)域內的建筑環(huán)境信息和建筑結構信息通過無線信道傳遞到本地基站前端，本地基站前端通過串口轉發(fā)到基站監(jiān)控中心，基站監(jiān)控中心的命令信息通過前端無線接口進行廣播，遠程監(jiān)控中心通過局域網訪問本地基站監(jiān)控中心，與無線網絡建立通信連接；