面向火災救援的室內定位與逃生路徑規劃系統分析

銀航

摘 要：火災會給人們的生命財產安全帶來極大的威脅，我國每年都會因為火災造成巨大的經濟損失和人員傷亡，為了能夠減輕火災帶來的危害，必須加強消防救援工作的效率，同時防止火災事故的發生。我國擁有者數量眾多、個人素質出眾的消防員，能夠在火災發生后第一時間趕赴事故現場，并且及時的挽救被困人群，降低火災事故帶來的損失。消防員在火災過程中的逆行是他們的責任與擔當，正是這份擔當讓無數年輕的生命停留在了最美好的青春之際?；馂木仍倘恢匾诨馂默F場保證這些為了人民的生命財產安全而不顧個人安危的消防指戰員的生命同樣重要。本文針對火災救援過程中存在的室內定位困難，消防救援人員面臨的危險性大的特點，設計制訂了用于火災室內定位與逃生路徑規劃的系統。

關鍵詞：火災救援;消防員;室內定位;逃生規劃

分類號：TP212.91

引言：隨著現代科技的不斷發展，城市建設速度也在不斷加快，鱗次櫛比的高樓大廈成為現代化城市的重要標志。但是，在發展過程中面臨的威脅也越來越大，而城市建筑最大的威脅便是火災。眾所周知，高層建筑的火災救援較為困難，一方面，樓層越高、救援越不方便，而建筑中的居民疏散工作也異常困難;另一方面，在建筑物內的火災往往會造成大量的濃煙，導致室內定位困難，同時對于火勢發展狀況的不確定性，會給逃生路徑規劃帶來諸多困難。這不僅僅是對于普通的人群來說，即使對于訓練有素的消防救援人員而言也是一個巨大的難題。因此，在這種情況之下，保障群眾和消防員的安全將會面臨巨大的困難。尤其是對于消防員來說，為了保護群眾，他們往往會選擇最后撤離，這給后續的工作帶來了更大的阻礙。要想保證在一線奮戰的消防員的生命安全，必須利用現代科技，制定合理的室內定位和逃生路徑規劃方案。

一、火災室內定位系統的分析

消防員在進行室內救火工作的過程中，會面臨瞬息萬變的情況，有些可能會出現坍塌，而有些可能會存在較為濃烈的煙霧。此時，現場狀況較為混亂，彼此之間難以實現有效的救援幫助，因此，要想確保消防員的安全，讓消防員能夠在救援工作中順利的撤離，就要做好彼此之間的定位工作。

當今社會，定位大多數通過運營商基站定位、GPS系統定位或北斗定位系統實現，但是在進行室內火災事故處置過程中，由于建筑物的遮擋以及室內位置的狹窄，通過這些方法實現定位顯然難度很大且誤差很大。因此，就需要利用其他設備進行室內定位，以確保消防員之間的位置關系。在參與救援的過程中，消防員身上會攜帶發射WiFi或者藍牙的信號的設備，這些設備的信號會隨著距離的增加而逐漸減弱。每個WiFi信號的發射點便是消防員所在的位置，設該位置為AP，不同的信號發射點之間也會產生一定的干擾作用，產生多徑效應，使得空間任意一個位置的信號強度（RSSI）具備唯一性。而不同信號發射點的信號強度大小所組成的集合便能夠標定消防員所在的位置。

在進行定位應用之前，應該建立信號強度與位置距離之間的關系。將空間中的信號強度作為一個集合Ii=（rssi1，rssi2，...，rssin），其中rssii為其中一個AP的信號強度值，記錄集合為set=（I1，I2，...，Im），并對應真實的位置向量L（x，y）。在實際的救援現場，通過建立好的模型與實際的信號強度值進行對比，能夠得到每個消防員之間的相對位置，通過這種相對位置變化實現在室內的定位。

二、火災逃生路徑規劃系統的分析

消防員單兵定位系統除了能夠實現對人員位置的確定之外，還應該能夠通過現場對火災狀況的判斷，及時的做好撤離路徑規劃，以便消防員能夠在火災較輕的地方以最短的時間撤離出危險場所。

1.基于WSN網絡的火勢探測

（1）分布在樓宇內的telosb節點不斷地采集溫度、濕度、光照強度信息，節點之間通過標準的zigbee協議通信，所有節點采集到的信息最終發送給匯聚節點;

（2）匯聚節點連接中央服務器，轉發采集到的節點信息，交付給中央服務器進行處理;

（3）中央服務器實現數據提取、數據分析、數據匹配的工作。首先獲取串口緩沖中的數據，依據協議字段對數據進行提取，根據設置的溫度、濕度、光照等閾值綜合判斷此節點是否為火源點，將此信息結合節點號存入MySQL數據庫;

（4）數據庫中預先存儲節點位置信息，按照此前的判斷將相應節點號的火情標識符flag置位，為后續路徑選擇提供依據。

2.最短路徑規劃

建筑物內的網絡通信設備能夠實現對建筑物火勢的探測狀況，消防員能夠通過自身攜帶的設備接收這些信息，可以為消防員的任務執行提供依據。同時當火勢發展到一定狀態之后，為了保證消防員的安全，必須撤離出建筑物內。在這個過程中，網絡信號所提供的火勢信息能夠為路徑規劃提供一定的參考。規劃路徑過程中，除了要選擇最短撤離路線之外，還應該避免較大的火勢，此時，網絡傳輸的火勢信息能夠提供幫助。在進行路徑選擇的過程中，將消防員所在建筑物內的位置作為一個參考點，其中的可以使用路徑作為一個可選集合，通過計算參考點與可選集合之間的距離能夠選擇出最近的路徑，結合火勢信息最終規劃處最優路徑。

三、結束語

火災建筑物內往往會充滿濃煙，給室內的定位和人員的逃生工作帶來巨大的困難。這也是我國每年會有消防員在救援現場犧牲的原因之一。針對火災過程中室內定位困難的特點，本文提出了基于節點安全的路徑規劃方案，通過這種方式能夠幫助消防救援人員從火災現場中快速撤離，避免出現人員傷亡，提高火災現場救援的效率。

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（新疆巴州消防救援支隊 新疆庫爾勒 841000）