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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 大中型客輪的動(dòng)態(tài)逃生引導(dǎo)系統(tǒng)及設(shè)備模型制作
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品是基于船舶中人員、通道與煙火狀態(tài)分布的動(dòng)態(tài)逃生引導(dǎo)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括探測、通信、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算與顯示設(shè)備，可以實(shí)時(shí)改變顯示信息以動(dòng)態(tài)引導(dǎo)人員分散逃生，并遠(yuǎn)離危險(xiǎn)源。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品所設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)逃生引導(dǎo)系統(tǒng)主要包括：火情傳感器、人員傳感器、通信設(shè)備、綜合信息數(shù)據(jù)庫、計(jì)算中心、逃生路徑指示裝置與監(jiān)控界面。作為逃生路徑指示裝置的動(dòng)態(tài)引導(dǎo)牌包含可變化的通行方向指示和允許通行人數(shù)的顯示，可以精確引導(dǎo)到個(gè)人，從宏觀上將逃生疏散的效率最大化。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本作品的動(dòng)態(tài)逃生引導(dǎo)系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的靜態(tài)引導(dǎo)裝置不能引導(dǎo)人員避火逃生、現(xiàn)有的智能逃生引導(dǎo)系統(tǒng)不能區(qū)分不同人員分布下的合理逃生路線的不足。系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示不同逃生方向和每條通道最多允許通過的逃生人數(shù)，動(dòng)態(tài)地引導(dǎo)人員完成高效逃生，即使人員初期沒有按照系統(tǒng)所指示的最佳路線逃生，動(dòng)態(tài)引導(dǎo)裝置的顯示內(nèi)容也會立即改變?yōu)楫?dāng)前狀態(tài)下最適合的逃生路徑策略。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品的目的是解決大中型客輪人員在緊急逃生疏散時(shí)出現(xiàn)迷路、擁擠堵塞而導(dǎo)致通道利用率低的問題。 基本思路是設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)引導(dǎo)系統(tǒng)的架構(gòu)，主要包括火情與人員探測設(shè)備、綜合信息數(shù)據(jù)庫、計(jì)算中心、逃生路徑指示裝置與監(jiān)控界面。其核心引導(dǎo)算法以人員逃生移動(dòng)規(guī)律為依據(jù)，建立用于逃生疏散的勢矩陣及相應(yīng)算法，使其能夠計(jì)算復(fù)雜空間與復(fù)雜人員分布下的最快逃生路徑，動(dòng)態(tài)地引導(dǎo)人員盡量分散地逃往各個(gè)逃生出口，并在該過程中遠(yuǎn)離危險(xiǎn)源。 由于所建立的勢矩陣算法適用于解決空間中的到達(dá)問題，本作品還可用于消防、急救或一般移動(dòng)的高效動(dòng)態(tài)引導(dǎo)。 創(chuàng)新點(diǎn)主要有： 1，基于人、火、通道狀態(tài)傳感的動(dòng)態(tài)引導(dǎo)方法； 2，全船通道狀態(tài)顯示終端; 3，多功能數(shù)字化逃生引導(dǎo)裝置。 技術(shù)關(guān)鍵包括兩部分：一是動(dòng)態(tài)引導(dǎo)核心算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；二是引導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì) (將在技術(shù)說明書中詳述)。 本作品的主要技術(shù)指標(biāo)之一是系統(tǒng)最快響應(yīng)時(shí)間，該時(shí)間約等于核心運(yùn)算中耗時(shí)最多的勢矩陣運(yùn)算時(shí)間。在示例中，勢矩陣運(yùn)算時(shí)間在0.1秒至0.2秒之間(PC機(jī))，可以滿足動(dòng)態(tài)引導(dǎo)。 引導(dǎo)方向與流量的正確性也是本作品的主要技術(shù)指標(biāo)之一。作者進(jìn)行了算法總體設(shè)計(jì)并通過大量測試對決策結(jié)果進(jìn)行定性檢驗(yàn)，證實(shí)在存在逃生出口的情況下引導(dǎo)系統(tǒng)均能作出正確的指示。 此外，系統(tǒng)工作可靠性和疏散引導(dǎo)效率也是重要的非可量化指標(biāo)，本作品也通過理論檢驗(yàn)與定性分析評估了作品在這些方面的性能。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品首次實(shí)現(xiàn)基于人員位置與煙火狀態(tài)傳感監(jiān)控的數(shù)字化動(dòng)態(tài)引導(dǎo)技術(shù)，作品不是現(xiàn)有技術(shù)的改良，其設(shè)計(jì)理念與目前建筑中最新使用的避火智能逃生引導(dǎo)系統(tǒng)相比具有實(shí)質(zhì)性突破。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的靜態(tài)引導(dǎo)裝置不能引導(dǎo)人員避火逃生、現(xiàn)有的智能逃生引導(dǎo)系統(tǒng)不能區(qū)分不同人員分布下的合理逃生路線的不足。系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示不同逃生方向和每條通道最多允許通過的逃生人數(shù)，動(dòng)態(tài)地引導(dǎo)人員完成高效逃生，即使人員初期沒有按照系統(tǒng)指示的最佳路線逃生，動(dòng)態(tài)引導(dǎo)裝置的顯示內(nèi)容也會立即改變?yōu)楫?dāng)前狀態(tài)下最適合的逃生路徑策略。 本作品建立人員在通道中移動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，以流體在空間中的運(yùn)動(dòng)比擬人流移動(dòng)建立三維勢矩陣算法，以人員的空間分布為計(jì)算依據(jù)，同時(shí)考慮不同人員（老幼、肥胖人員）的“勢”加權(quán)，計(jì)算最為分散的逃生路線。 在本作品的案例中，各種狀態(tài)下本系統(tǒng)的引導(dǎo)決策結(jié)果比現(xiàn)有的靜態(tài)路標(biāo)或避火智能引導(dǎo)系統(tǒng)的引導(dǎo)效果高出10%至100%以上，能夠極大提高通道的利用效率，顯著縮短逃生時(shí)間。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 目前未參加其他評審、展示等活動(dòng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作研發(fā)或面議
作品可展示的形式
- 部分產(chǎn)品、模型、圖片、視頻、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本動(dòng)態(tài)逃生引導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)雜空間中發(fā)生危險(xiǎn)需要緊急疏散的情況，可以通過數(shù)字化顯示設(shè)備實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)引導(dǎo)人員逃生，能為復(fù)雜空間中的大量人員精確指示最速逃生方案。 使用時(shí)，人員依據(jù)引導(dǎo)設(shè)備顯示的局部移動(dòng)方案(通行方向和人數(shù))或全局通道狀態(tài)，選擇最為合適的路徑逃生。 作品適用于大中型客輪、大型建筑、復(fù)雜地下結(jié)構(gòu)與人員密集的場所，引導(dǎo)人員快速疏散；也可以進(jìn)行消防、急救以及一般移動(dòng)的引導(dǎo)。 截止到 2007年底，世界1000總噸(GT)以上豪華游船保有量達(dá)到326 艘、1315萬GT、334.72萬客位，其接待人數(shù)與海上停留時(shí)間較以往猛增， 2006年接待的游客達(dá)到了1500萬人次。同時(shí)大型建筑數(shù)量劇增，緊急逃生疏散成為一個(gè)嚴(yán)峻的課題。因此，本作品設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)逃生引導(dǎo)系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。 本系統(tǒng)能夠引導(dǎo)人員迅速分散逃生，減小嚴(yán)重事故的人員傷亡，帶來巨大的社會效益與間接經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)引導(dǎo)系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)引導(dǎo)消防人員趕赴火場，提高消防反應(yīng)速度，減小經(jīng)濟(jì)損失。
同類課題研究水平概述
- 目前的逃生研究多集中在引導(dǎo)設(shè)備設(shè)計(jì)、災(zāi)害與逃生過程的模擬，逃生路徑規(guī)劃方面的研究較少，并且主要是避火逃生路徑的規(guī)劃，尚沒有基于人員分布的逃生路徑規(guī)劃。 1，逃生引導(dǎo)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 船上的傳統(tǒng)引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)備多為獨(dú)立型應(yīng)急疏散標(biāo)志燈，其功能單一，無法響應(yīng)人員的動(dòng)態(tài)分布，更無法指引滅火與起火時(shí)的逃生避繞，并且日常維護(hù)和檢修較困難。 建筑中最新使用的與火情聯(lián)動(dòng)的智能逃生引導(dǎo)系統(tǒng)與裝置，其相比于傳統(tǒng)引導(dǎo)設(shè)備有很大進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了引導(dǎo)系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，利于檢修，并依據(jù)火情傳感實(shí)時(shí)調(diào)整應(yīng)急指示方向引導(dǎo)逃生人員避煙避火。系統(tǒng)結(jié)合光流,語音,頻閃,借助消防報(bào)警的火災(zāi)信息,從聽覺、視覺等感觀上引導(dǎo)人們逃生。 盡管如此，目前的智能引導(dǎo)系統(tǒng)只能定性指引方向，無法針對人員的不同分布作出最優(yōu)化引導(dǎo)，無法有效解決大中型客輪上逃生人員擁擠堵塞通道或部分通道閑置的問題。 2，逃生行為模擬研究現(xiàn)狀 人員疏散模型研究現(xiàn)狀。目前的人員疏散模型建模方法大體上可分為3種：一種是宏觀的方法,即把行人視為連續(xù)流動(dòng)介質(zhì)；一種是微觀的方法,它把行人視為相互作用的粒子,其中最為著名的就是Helbing的社會力模型；再一種就是介觀的方法,它在宏觀和微觀中取折中,如格子氣模型。 3，國內(nèi)與智能逃生引導(dǎo)技術(shù)相關(guān)的專利情況 中國專利技術(shù)網(wǎng)的相關(guān)專利檢索顯示，已申請專利的智能逃生引導(dǎo)技術(shù)主要集中在：和火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)的智能避火疏散系統(tǒng)、雙向逃生指示燈，以及其他通過聲、光媒介的引導(dǎo)裝置。 目前尚沒有檢索到數(shù)字化逃生及疏散引導(dǎo)技術(shù)的專利，或基于人員分布的逃生引導(dǎo)技術(shù)專利。互聯(lián)網(wǎng)中也沒有檢索到類似技術(shù)信息。 4，系統(tǒng)所需設(shè)備技術(shù)情況 影像識別技術(shù)、基于RFID或ZigBee的無線識別技術(shù)、煙火探測技術(shù)、小型計(jì)算機(jī)或工作站技術(shù)、液晶顯示器或LED點(diǎn)陣的顯示技術(shù)，以及有線、無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的相關(guān)研究均相對成熟，有大量產(chǎn)品可供選擇。
