面向火灾救援的室内定位与逃生路径规划系统分析

银航

摘 要：火灾会给人们的生命财产安全带来极大的威胁，我国每年都会因为火灾造成巨大的经济损失和人员伤亡，为了能够减轻火灾带来的危害，必须加强消防救援工作的效率，同时防止火灾事故的发生。我国拥有者数量众多、个人素质出众的消防员，能够在火灾发生后第一时间赶赴事故现场，并且及时的挽救被困人群，降低火灾事故带来的损失。消防员在火灾过程中的逆行是他们的责任与担当，正是这份担当让无数年轻的生命停留在了最美好的青春之际。火灾救援固然重要，而在火灾现场保证这些为了人民的生命财产安全而不顾个人安危的消防指战员的生命同样重要。本文针对火灾救援过程中存在的室内定位困难，消防救援人员面临的危险性大的特点，设计制订了用于火灾室内定位与逃生路径规划的系统。

关键词：火灾救援;消防员;室内定位;逃生规划

分类号：TP212.91

引言：随着现代科技的不断发展，城市建设速度也在不断加快，鳞次栉比的高楼大厦成为现代化城市的重要标志。但是，在发展过程中面临的威胁也越来越大，而城市建筑最大的威胁便是火灾。众所周知，高层建筑的火灾救援较为困难，一方面，楼层越高、救援越不方便，而建筑中的居民疏散工作也异常困难;另一方面，在建筑物内的火灾往往会造成大量的浓烟，导致室内定位困难，同时对于火势发展状况的不确定性，会给逃生路径规划带来诸多困难。这不仅仅是对于普通的人群来说，即使对于训练有素的消防救援人员而言也是一个巨大的难题。因此，在这种情况之下，保障群众和消防员的安全将会面临巨大的困难。尤其是对于消防员来说，为了保护群众，他们往往会选择最后撤离，这给后续的工作带来了更大的阻碍。要想保证在一线奋战的消防员的生命安全，必须利用现代科技，制定合理的室内定位和逃生路径规划方案。

一、火灾室内定位系统的分析

消防员在进行室内救火工作的过程中，会面临瞬息万变的情况，有些可能会出现坍塌，而有些可能会存在较为浓烈的烟雾。此时，现场状况较为混乱，彼此之间难以实现有效的救援帮助，因此，要想确保消防员的安全，让消防员能够在救援工作中顺利的撤离，就要做好彼此之间的定位工作。

当今社会，定位大多数通过运营商基站定位、GPS系统定位或北斗定位系统实现，但是在进行室内火灾事故处置过程中，由于建筑物的遮挡以及室内位置的狭窄，通过这些方法实现定位显然难度很大且误差很大。因此，就需要利用其他设备进行室内定位，以确保消防员之间的位置关系。在参与救援的过程中，消防员身上会携带发射WiFi或者蓝牙的信号的设备，这些设备的信号会随着距离的增加而逐渐减弱。每个WiFi信号的发射点便是消防员所在的位置，设该位置为AP，不同的信号发射点之间也会产生一定的干扰作用，产生多径效应，使得空间任意一个位置的信号强度（RSSI）具备唯一性。而不同信号发射点的信号强度大小所组成的集合便能够标定消防员所在的位置。

在进行定位应用之前，应该建立信号强度与位置距离之间的关系。将空间中的信号强度作为一个集合Ii=（rssi1，rssi2，...，rssin），其中rssii为其中一个AP的信号强度值，记录集合为set=（I1，I2，...，Im），并对应真实的位置向量L（x，y）。在实际的救援现场，通过建立好的模型与实际的信号强度值进行对比，能够得到每个消防员之间的相对位置，通过这种相对位置变化实现在室内的定位。

二、火灾逃生路径规划系统的分析

消防员单兵定位系统除了能够实现对人员位置的确定之外，还应该能够通过现场对火灾状况的判断，及时的做好撤离路径规划，以便消防员能够在火灾较轻的地方以最短的时间撤离出危险场所。

1.基于WSN网络的火势探测

（1）分布在楼宇内的telosb节点不断地采集温度、湿度、光照强度信息，节点之间通过标准的zigbee协议通信，所有节点采集到的信息最终发送给汇聚节点;

（2）汇聚节点连接中央服务器，转发采集到的节点信息，交付给中央服务器进行处理;

（3）中央服务器实现数据提取、数据分析、数据匹配的工作。首先获取串口缓冲中的数据，依据协议字段对数据进行提取，根据设置的温度、湿度、光照等阈值综合判断此节点是否为火源点，将此信息结合节点号存入MySQL数据库;

（4）数据库中预先存储节点位置信息，按照此前的判断将相应节点号的火情标识符flag置位，为后续路径选择提供依据。

2.最短路径规划

建筑物内的网络通信设备能够实现对建筑物火势的探测状况，消防员能够通过自身携带的设备接收这些信息，可以为消防员的任务执行提供依据。同时当火势发展到一定状态之后，为了保证消防员的安全，必须撤离出建筑物内。在这个过程中，网络信号所提供的火势信息能够为路径规划提供一定的参考。规划路径过程中，除了要选择最短撤离路线之外，还应该避免较大的火势，此时，网络传输的火势信息能够提供帮助。在进行路径选择的过程中，将消防员所在建筑物内的位置作为一个参考點，其中的可以使用路径作为一个可选集合，通过计算参考点与可选集合之间的距离能够选择出最近的路径，结合火势信息最终规划处最优路径。

三、结束语

火灾建筑物内往往会充满浓烟，给室内的定位和人员的逃生工作带来巨大的困难。这也是我国每年会有消防员在救援现场牺牲的原因之一。针对火灾过程中室内定位困难的特点，本文提出了基于节点安全的路径规划方案，通过这种方式能够帮助消防救援人员从火灾现场中快速撤离，避免出现人员伤亡，提高火灾现场救援的效率。

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（新疆巴州消防救援支队 新疆库尔勒 841000）