[發明專利]基于算法和手機的商場智能疏散系統

有效

• 申請號: 201811439336.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109543000B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 蘇華;張天一
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06F16/2458;G06F16/28;G06K9/62;H04W4/024;H04W4/029;H04W4/33;H04W4/90;G06Q50/26
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種基于算法和手機的商場智能疏散系統，其特征在于，包括控制端、用戶端APP；所述控制端包括主控制模塊、數據庫存儲模塊、算法處理模塊；所述用戶端APP運行于用戶手機上，所述用戶端APP包括：用戶登陸部分和主程序部分；所述用戶登陸部分需要用戶通過手機號進行注冊與登陸，方便在緊急情況下通過手機與用戶聯系；所述主程序部分包括APP可視化地圖界面和軟件功能設置按鈕；所述APP可視化地圖界面用于顯示包括室內地圖、撤離路線、緊急事件地點；所述功能設置按鈕具有讓用戶選擇地圖顯示的模式，以及讓用戶選擇開啟自動獲取疏散路線的功能或選擇手動獲取疏散路線的功能；當需要疏散撤離時，用戶端APP會以彈窗、短信的形式告知用戶，同時會進行包括震動和鈴聲的報警提示；

所述算法處理模塊實現方式如下：

算法處理模塊采用監督學習算法-隨機森林，并在該算法處理模塊中建立多個決策樹；利用大量的模擬用戶數據對算法進行訓練，每位模擬用戶對應一組數據、一個疏散出口以及一條撤離線路，將這些模擬數據組建成訓練集、測試集，訓練集和測試集中對應的每個疏散出口和撤離路線為一種分類結果，算法特征值包括發生緊急事件的坐標、人員的分布狀況、用戶實時位置、用戶體質狀況；將模擬數據傳入算法進行訓練，算法完成訓練后，對算法的準確性進行評估，模擬商場內發生緊急事件，同時將模擬的特征值數據集傳入算法，將計算出的各個人員的疏散出口、疏散線路與正確的結果進行對比，直至準確率達到預期準確率，完成算法模型；算法訓練的具體步驟如下：

(1)從原始訓練集中使用Bootstraping方法隨機有放回采樣選出m個樣本，共進行n_tree次采樣，生成n_tree個訓練集；

(2)對于n_tree個訓練集，分別訓練n_tree個決策樹模型；

(3)對于單個決策樹模型，訓練樣本特征的個數為4，每次分裂時根據信息增益選擇最好的特征進行分裂；在計算信息增益之前首先需要計算信息熵，信息熵表示不確定度，均勻分布時，不確定度最大，此時熵最大；當選擇某個特征對數據集進行分類時，分類后的數據集信息熵會比分類前小，而前后信息熵的差值表示為信息增益，用來衡量某個特征對分類結果的影響大小；

劃分前的信息熵計算公式如下：

其中，D表示訓練數據集，c表示數據類別數，在該算法處理模塊中類別為各個出口及其對應的撤離路線，因此類別數c會根據各個商場的不同而不同，Pi表示最終分類結果為第i個類別的數量與所有分類結果數量的比值；

劃分后的信息熵計算公式如下：

其中，A表示訓練樣本4個特征中的其中一個，計算特征A的信息熵，k表示此時特征A的類別數，|Dj|表示特征A的第j個類別出現的數量，|D|表示特征A所有類別出現的總數量，因此|Dj|/|D|表示特征A的第j個類別占總類別的比重；Info(Dj)表示特征A的第j個類別對應的信息熵，通過在該類別下對應的各個分類結果的比重帶入劃分前的信息熵計算公式計算即可；

信息增益表示訓練數據集D在特征A的作用后，其信息熵減少的值；公式如下：

Gain(A)＝Info(D)-Info_A(D)

同理計算出其他特征的Gain值，找出Gain值最大的特征值作為根節點，因為Gain值最大，即在該特征下，信息熵下降得最快，重復以上步驟計算出剩下特征的Gain值，選出最大Gain值的特征作為下一層節點，依此類推，構建決策樹；

(4)每棵樹都一直這樣分裂下去，直到該節點的所有訓練樣例都屬于同一類；在決策樹的分裂過程中不需要剪枝；

(5)將生成的多棵決策樹組成隨機森林；按多棵樹分類器投票決定最終分類結果進行分類，分類結果包括一條撤離路線和一個對應的疏散出口；

當發生緊急事件時，將各個用戶真實的算法特征值傳入算法處理模塊，算法處理模塊根據每位用戶的特征值信息計算出對應的疏散出口、撤離線路，并將各個用戶的疏散出口、撤離線路發送至對應用戶的手機上，并為其進行導航；

所述主控制模塊由緊急事件信息欄、主控制模塊可視化地圖界面、需撤離用戶信息欄組成；當發生緊急事件時，緊急事件信息欄會加載出發生事件的詳細信息，同時主控制模塊上的指示燈由綠色變為紅色；所述主控制模塊可視化地圖界面能夠在發生緊急事件后顯示出商場內所有用戶的實時位置、發生緊急事件的地點，所述需撤離用戶信息欄能夠顯示出商場內部需要疏散的用戶，當用戶安全離開時，相應用戶的信息即從該需撤離用戶信息欄刪除，若需撤離用戶信息欄上顯示有用戶持續未離開該商場，控制端將會進行電話詢問，根據該用戶在商場內的具體位置進行精準救援；

所述數據庫存儲模塊利用MySQL數據庫進行各類數據的存儲，包括用戶的注冊信息、緊急事件信息具體細節，方便相關部門調查事件的起因、經過。