基于毒气扩散影响的疏散路径导航系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109141423A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201810860425.8(22)申请日2018.08.01(71)申请人中国建筑科学研究院有限公司地址100013北京市朝阳区北三环东路30号申请人北京交通大学(72)发明人孙旋陈一洲尹浩东吴建军詹子娜王大鹏袁沙沙晏风周欣鑫王志伟(74)专利代理机构北京格旭知识产权代理事务所(普通合伙)11443代理人雒纯丹冉晶(51)Int.Cl.G01C21/20(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称基于毒气扩散影响的疏散路径导航系统(57)摘要本发明涉及一种基于毒气扩散影响的疏散路径导航系统，其包括毒气泄漏数据采集终端、毒气扩散模拟计算模块、疏散路径解算模块、路径导航终端和信息传输模块。毒气泄漏数据采集终端将采集到的有毒气体相关数据传输到毒气扩散模拟计算模块进行解算，确定从集合点到安置点的最优疏散路径，并发送到路径导航显示终端，从而辅助人群安全高效疏散。本发明的疏散路径导航系统考虑了路径的受灾风险及其变化，能够为受灾人群转移提供动态的转移路径决策支持，减少人员受灾风险与伤亡，避免盲目转移与无序疏散。CN109141423ACN109141423A权利要求书1/3页1.一种基于毒气扩散影响的疏散路径导航系统，其特征在于，所述系统包括毒气泄漏数据采集终端、毒气扩散模拟计算模块、疏散路径解算模块、路径导航终端和信息传输模块。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述毒气泄漏数据采集终端包括有毒气体检测仪，优选的是，所述有毒气体检测仪设有信息传输模块a。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述毒气扩散模拟计算模块包括数据接收器、数据存储器和毒气扩散模拟计算单片机。4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其中，所述疏散路径解算模块包括具备疏散路径解算功能的单片机。5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其中，所述路径导航终端包括显示屏和信息传输模块b；优选的是，所述路径导航终端包括定位芯片。6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其中，所述信息传输模块包括无线传输模块和/或有线传输模块，优选的是，所述无线传输模块采用GPRS、3G、4G和/或WIFI通信方式。7.一种应用权利要求1-6任一项所述的系统导航的方法，包括以下步骤：步骤1：毒气泄漏数据采集终端，将采集到的有毒气体的种类、泄漏量和/或浓度，通过第一信息传输模块，传输到毒气扩散模拟计算模块；步骤2：所述毒气扩散模拟计算模块输出毒气扩散的全过程和/或不同时段的路段受灾风险值，通过第二信息传输模块，传输到路径解算模块；和步骤3：疏散路径解算模块，根据路段受灾风险值，解算输出从集合点到安置点的最优疏散路径，通过第三信息传输模块，传输到路径导航显示终端；所述方法可选择性的包括步骤4：导航终端向疏散路径解算模块发送路径查询请求，获取最优疏散路径。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述步骤2中，不同时段各路段的受灾风险值方法如下：(a)将地图网格化，统计t时刻每个网格内的毒气浓度，对于第k个网格，t时刻的毒气浓度记为ρ(k,t)；(b)将路段a网格化，路段对应的网格集合设为Gij；(c)路段a的受灾风险值rij计算公式为：其中λ是跟毒气种类毒性大小相关的系数。9.根据权利要求7-8任一项所述的方法，其中，步骤3中最优疏散路径的解算过程如下：(a)获取每个路段的受灾风险值，假定路段a的正常旅行时间为ta,那么路段a的出行阻抗为：cij＝rij·tij(b)根据出行阻抗，应用Dijkstra算法，计算从集合点到安置点的最短路径。2CN109141423A权利要求书2/3页10.根据权利要求9所述的方法，其中，根据灾害实时影响针对所述出行阻抗建立数学模型如下：11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述Dijkstra算法如下：Step1:初始化，算法迭代步数i＝0，令S0＝{v1}，Q(v1)＝0，对于令T(vk)＝+∞，ζ(vk)＝M，令m＝1；Step2:如果vn∈Si，则算法终止，此时Q(vn)即为从v1至vn所需的最短疏散时间，Un表示从v1至vn的最小综合阻抗值，对应的路径即为最佳疏散路径，否则转入Step3；Step3:对且的节点vj，令tm＝Q(vm)，若Uj＜T(vj)，则令T(vj)＝Uj，ζ(vj)＝M，转入Step4，否则直接转入Step4；Step4:取令转入Step2。12.根据权利要求9所述的方法，其中，根据灾害模拟预测结果针对所述出行阻抗建立数学模型如下：13.根据权利要求12所述的方法，其中，Dijkstra算法如下：Step1:初始化，算法迭代步数i＝0，令S0＝{v1}，Q(v1)＝0，对