技术领域
[0001] 本
发明涉及防灾减灾技术领域，具体涉及基于移动终端的逃生路径规划系统。
背景技术
[0002] 在现代化的大型建筑中，一旦发生火灾、
地震、恐怖袭击等突发性灾难事件，被困者若无法得到及时有效的逃生引导，极易造成大量人员的混乱拥挤，甚至丧失生命。
[0003] 如何应对在大型建筑内部可能发生的火灾、地震、恐怖袭击等突发性灾难事件，安装可靠的应急信息服务系统，对被困群众进行高效的应急管理，在尽可能短的时间里使
建筑物内的受困人群转移至安全地带，最大限度地减少突发事件造成的人员伤亡和财产损失，已成为世界各国亟待解决的一类重大问题。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明提供基于移动终端的逃生路径规划系统。
[0005] 本发明的目的采用以下技术方案来实现：
[0006] 提供了基于移动终端的逃生路径规划系统，包括：
[0007] 环境监测模
块，用于利用无线
传感器网络进行灾情区域内的环境信息
数据采集；
[0008] 救援终端，用于将现场救援数据发送至应急指挥平台；
[0009] 应急指挥平台，用于根据所述环境信息数据和现场救援数据，分析灾害现场的实况和灾情演变趋势，规划出最优逃生路径并发送至群众的移动终端。
[0010] 优选地，所述应急指挥平台包括
数据库、分析模块和发送模块，所述的数据库包括地理信息数据库、气象信息数据库、历史灾害信息数据库、救灾经验数据库、救灾资源数据库；所述分析模块根据所述环境信息数据和现场救援数据以及数据库中的相关信息，分析灾害现场的实况和灾情演变趋势，规划出最优逃生路径；所述发送模块与群众的移动终端进行通信连接，将最优逃生路径发送至群众的移动终端。
[0011] 优选地，所述的环境监测模块包括汇聚
节点和多个传感器节点，传感器节点负责采集所监测
位置的环境信息数据，汇聚节点汇聚各传感器节点的环境信息数据，并将汇聚的环境信息数据发送至应急指挥平台。
[0012] 优选地，所述传感器节点包括
温度检测模块、湿度检测模块、烟雾传感器；其中，[0013] 温度检测模块，用于采集所监测位置的温度参数；
[0014] 湿度检测模块，用于采集所监测位置的湿度参数；
[0015] 烟雾传感器，用于采集所监测位置的烟雾参数。
[0016] 本发明的有益效果为：将
无线传感器网络应用于大型建筑灾难应急救援系统，通过利用建筑物内预先部署的传感器节点在突发灾难初期获取灾难现场的全区域和局部实时信息，系统根据灾难现场的全局环境信息和变化趋势，可以准确的规划出最优逃生路径，并发送至群众的移动终端，从而能够最大可能地帮助建筑物内人员及时疏散，减少人员伤亡，提高火灾救援的救援效率。
附图说明
[0017] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的
实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0018] 图1是本发明一个示例性实施例的基于移动终端的逃生路径规划系统的结构示意
框图；
[0019] 图2是本发明一个示例性实施例的应急指挥平台的结构示意框图。
[0020] 附图标记：
[0021] 环境监测模块1、救援终端2、应急指挥平台3、数据库10、分析模块20、发送模块30。
具体实施方式
[0022] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0023] 参见图1，本发明实施例提供了基于移动终端的逃生路径规划系统，包括：
[0024] 环境监测模块1，用于利用无线传感器网络进行灾情区域内的环境信息数据采集；
[0025] 救援终端2，用于将现场救援数据发送至应急指挥平台3；
[0026] 应急指挥平台3，用于根据所述环境信息数据和现场救援数据，分析灾害现场的实况和灾情演变趋势，规划出最优逃生路径并发送至群众的移动终端。
[0027] 在一种能够实现的方式中，所述应急指挥平台3包括数据库10、分析模块20和发送模块30，所述的数据库10包括地理信息数据库、气象信息数据库、历史灾害信息数据库、救灾经验数据库、救灾资源数据库；所述分析模块20根据所述环境信息数据和现场救援数据以及数据库10中的相关信息，分析灾害现场的实况和灾情演变趋势，规划出最优逃生路径；所述发送模块30与群众的移动终端进行通信连接，将最优逃生路径发送至群众的移动终端。其中，所述分析模块20可根据现有的火灾分析模型进行数据分析。本实施例对具体的火灾分析模型不作限定。
[0028] 在一种能够实现的方式中，所述的环境监测模块1包括汇聚节点和多个传感器节点，传感器节点负责采集所监测位置的环境信息数据，汇聚节点汇聚各传感器节点的环境信息数据，并将汇聚的环境信息数据发送至应急指挥平台3。
[0029] 在一种实施方式中，所述传感器节点包括温度检测模块、湿度检测模块、烟雾传感器；其中，
[0030] 温度检测模块，用于采集所监测位置的温度参数；
[0031] 湿度检测模块，用于采集所监测位置的湿度参数；
[0032] 烟雾传感器，用于采集所监测位置的烟雾参数。
[0033] 本发明上述实施例将无线传感器网络应用于大型建筑灾难应急救援系统，通过利用建筑物内预先部署的传感器节点在突发灾难初期获取灾难现场的全区域和局部实时信息，系统根据灾难现场的全局环境信息和变化趋势，可以准确的规划出最优逃生路径，并发送至群众的移动终端，从而能够最大可能地帮助建筑物内人员及时疏散，减少人员伤亡，提高火灾救援的救援效率。
[0034] 其中，网络初始化时，各传感器节点通过信息交互获取邻居节点的相关信息，所述的相关信息包括邻居节点的ID号以及位置信息，其中所述的邻居节点为位于传感器节点的通信范围内的其余传感器节点。
[0035] 在一种能够实现的方式中，汇聚节点和多个传感器节点通过自组织形成无线传感器网络，网络初始化时，各传感器节点通过信息交互获取邻居节点的相关信息，所述的相关信息包括邻居节点的ID号以及位置信息，其中所述的邻居节点为位于传感器节点的通信范围内的其余传感器节点。
[0036] 在一种能够实现的方式中，多个传感器节点被分为多个簇，其中每个簇包括一个簇首节点，簇首节点用于收集簇内各传感器节点采集的环境信息，并将收集的环境信息传送至汇聚节点；完成分簇后，簇首节点对簇内的各传感器节点进行依次冗余检测，对检测出的冗余节点进行休眠，包括：
[0037] (1)簇首节点根据距离由近到远的顺序对簇内各传感器节点进行排序，构建成员节点列表，设成员节点列表中的传感器节点数量为Z，并初始化参数m＝1；
[0038] (2)簇首节点对成员节点列表中的第m个传感器节点进行冗余检测，若第m个传感器节点满足下列冗余判定公式，则令该第m个传感器节点进入休眠状态，否则对该第m个传感器节点不作处理，执行(3)：
[0039]
[0040] 式中，Hm为所述第m个传感器节点的
感知区域，m≠j；T0为所述成员节点列表中的传感器节点集合，T为所述成员节点列表中已休眠的传感器节点集合，(T0-T)表示所述成员节点列表中除去所述第m个传感器节点外的未休眠传感器节点集合；Hj为所述未休眠传感器节点集合中的第j个传感器节点的感知区域；
[0041] (3)令m＝m+1，执行(2)，直至m＝Z。
[0042] 本实施例中，簇首节点对簇内的各传感器节点进行依次冗余检测，对检测出的冗余节点进行休眠，有利于提高簇内传感器节点分布均匀性，在满足簇内
覆盖率要求的前提下尽量降低簇内处于工作状态的传感器节点数量，从而降低簇内的传感器节点能耗。本实施例创新性地给出了冗余检测的方法，其中设定了冗余判定公式。
[0043] 簇首节点根据距离由近到远的顺序依次对传感器节点进行冗余检测，能够避免已休眠的传感器节点对后续冗余节点的判定产生影响，从而进一步提高了冗余检测的
精度；由于先对离簇首节点较近的冗余节点进行休眠，有利于避免较多传感器节点聚集在簇首节点附近，以进一步提高簇内传感器节点的覆盖
质量，从而更好地对灾情区域环境进行感知。
[0044] 在一种能够实现的方式中，多个传感器节点被分为多个簇，包括：
[0045] (1)汇聚节点向网络各传感器节点发送分簇指令，所述分簇指令包括权值
阈值Qm，其中，Qm由下列公式确定：
[0046]
[0047] 式中，N为网络中已部署的传感器节点个数，rm为传感器节点的通信距离，其中每个传感器节点具有相同的通信范围；Y为所述监测区域的面积，Gmin为预设的成为簇首节点的最低
能量值，G1为传感器节点用于通信的每单位时间内的能量消耗，G2为传感器节点用于感知和计算的每单位时间内的能耗，G1、G2的值为固定设定值，p1、p2为预设的权重系数；
[0048] (2)各传感器节点接收到分簇指令后计算自己的权值，若传感器节点的权值大于权值阈值Qm，则该传感器节点成为备选簇首节点；其中，传感器节点的权值由下列公式确定：
[0049]
[0050] 式中，Qi为传感器节点i的权值，Zi为传感器节点i的邻居节点个数，Gi为传感器节点i的当前剩余能量；
[0051] (3)成为备选簇首节点的传感器节点向邻居节点广播簇首节点竞选消息，并启动计时器；若备选簇首节点在计时器结束前接收到其余备选簇首节点广播的簇首节点竞选消息，比较权值，权值最大的备选簇首节点当选为簇首节点，其余权值较小的备选簇首节点退出簇首节点竞选；若备选簇首节点在计时器结束前未接收到其余备选簇首节点广播的簇首节点竞选消息，则当选为簇首节点；
[0052] (4)未当选簇首节点的传感器节点作为成员节点，并加入到距离最近的簇首节点，进而完成分簇；
[0053] 本实施例提供了一种新的分簇路由
算法，该算法基于传感器节点的权值与权值阈值的比较结果来确定备选簇首节点。其中，由汇聚节点根据传感器节点的基本情况来确定合理的权值阈值。由设定的权值的计算公式可知，若传感器节点的当前剩余能量越大、周边聚集的传感器节点数量越多，则该传感器节点的权值越大，从而具有更大的概率成为备选簇首节点。
[0054] 本实施例使得当选的簇首节点能够满足必要的节点
密度条件以及维持较长生命周期的条件，相对于传统的LEACH分簇路由算法，更能够适应传感器节点的部署情况，保障分簇的
稳定性，以及避免生成无谓的簇首节点而产生不必要的能量消耗。本实施例能够节省基于移动终端的逃生路径规划系统在数据采集方面的能量成本。
[0055] 在一种实施方式中，在环境信息传输阶段，汇聚节点对各簇首节点定期进行
异常检测，并向检测出的异常簇首节点发送更新指令；接收到该更新指令的簇首节点在其簇内选择一个传感器节点作为该簇的新簇首节点，自己则从簇首节点
角色转换为该簇的成员节点角色；
[0056] 其中选择新簇首节点时，具体执行：
[0057] (1)计算簇内各传感器节点的优势值：
[0058]
[0059] 式中，X/表示簇内第b个传感器节点的优势值，Z/为所述第b个传感器节点的邻居节点个数，G/为所述第b个传感器节点的当前剩余能量，Wmax为预设的更新次数阈值，W/为所述第b个传感器节点到目前为止担任簇首节点的次数；
[0060] (2)选择优势值最大的传感器节点作为该簇的新簇首节点。
[0061] 其中，汇聚节点对各簇首节点进行异常检测，具体为：统计上一个设定周期内接收到的各簇首节点的数据包数量，根据该数据包数量得到各个簇首节点的数据传递次数，将数据传递次数大于或等于高频阈值的簇首节点标记为异常簇首节点。
[0062] 本实施例在选择新簇首节点时，对簇内各传感器节点进行优势值计算，并选择优势值最大的传感器节点作为该簇的新簇首节点，有利于保障新簇首节点也能够满足必要的节点密度条件以及维持较长生命周期的条件，并且能够避免同一个传感器节点始终担任簇首节点，有利于均衡簇内各传感器节点的能耗，延长环境信息采集的工作周期。本实施例对数据传输较为高频的簇首节点进行更新，有利于延长无线传感器网络的整体工作寿命，提高环境信息传输效率和监测效果。
[0063] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
