高层建筑火灾预警逃生线路设计系统

1、.PAGE ：.；PAGE 9江苏省高等学校大学生实际创新训练方案工程恳求表工程称号高层建筑火灾预警逃生线路设计系统工程所属一级专业门工学工程所属二级专业类电气信息类工程类型 团队工程工程实施时间起始时间： 2021年5月 完成时间：2021 年 5月恳求人或恳求团队姓名年级学校所在院系/专业联络主持人刘峰良大二南京航空航天大学信息科学与技术学院/电子信息科学与技成 员李渊大二南京航空航天大学航天学院/探测制导与控制技术航天工程025-81593850774398311李林剑大二南京航空航天大学信息科学与技术学院/信息工/p>

2、taiping.xiaosheng163董小勇大二南京航空航天大学信息科学与技术学院/电子信息科学与技术15850675695352807573导师姓名周建江年龄47单位信息科学与技术学院/研讨生院行政职务/专业技术职务研讨生院副院长主要成果共发表学术论文60多篇，参编出版教材4部，参编学术专著1部。先后获得国家科技提高二等奖1项、省部级科技提高一等奖1项、二等奖6项、三等奖1项、教育部科技提高二等奖1项、国家级教学成果二等奖1项、省级教学成果特等奖、二等奖各1项。航空部二、三等功各1个，光华基金三等奖1项。共指点博士后1名、博士生26名、硕士生73名。一、恳求理由包括本身具备的知识条件、本人

3、的专长、兴趣、已有的实际创新成果等1.恳求人简介工程担任人刘峰良同窗现就读于电类强化班，平均学分绩点为3.842，有扎实的数理根底和专业根底。自大一就参与了学校科技中心的电子任务室，并利用任务室的平台进展学习实际，拥有了51单片机的根底实际知识和一定的实际阅历，进展了一系列的实物制造，相继组装了三用表，修缮过耳机，指点过学生组装三用表，做过单片机最小系统实验板，参与过校第三届电子电路设计大赛全国电子电路设计竞赛预选赛，并且获得了三等奖，做过51单片机的小型运用实例，如：流水灯实验、数码管实验，数字钟实验，参与了院科创基金工程无线传感器网络运用。如今正在学习MSP430单片机，并预备学习ARM,

4、DSP。对单片机开发具有极大兴趣，并擅长电路硬件设计与调试。李渊同窗平均绩点3.647，大二参与过本科生学术论坛，对程序设计有比较深的了解，比较擅长于C+程序设计，曾经开发过基于树构造的最优线路查询系统，并有一定的硬件设计根底，对单片机有一定了解；董小勇同窗平均绩点3.48，现任04071(2)中心组生活部副部长，如今正在做院科创工程基于PSoC的迷他冰箱，具有一定的科创阅历与根底。李林剑同窗平均绩点4.0，曾获校一等奖学金，国家励志奖学金，拥有良好的数理和电路分析根底，正在做院科创基金工程基于51单片机的电梯仿真与制造。2.问题提出背景针对当今社会在火灾救援过程中存在的问题，如由于逃生者对于

5、逃生道路不明确，短时的信息中断而呵斥的恐慌、混乱和盲目，进而呵斥宏大的人员伤亡和财富损失，我们以高效指点火灾救援逃生为目的和根本切入点恳求该工程，以求开发出火灾发生时在线路选择方面能给予逃生者以最强技术支持，从而有效减少人员伤亡和物质损失的逃生道路指点系统。3.可行性分析如今市场上曾经有感烟型、感温型及火焰型传感器等器件；南京航空航天大学曾经拥有了无线传感器网络-WSN平台和相应的软、硬件设备；工程的中心是建立一个适宜的数学模型，并设计提出针对该模型的算法，以处理逃生线路最优化问题；工程开发过程中可以自创WSN平台的开发思想及国内外在火灾逃生指点研讨上的一些研讨方法和研讨成果，经过技术改良和算

6、法改良，以设计出满足以上功能要求的火灾逃生指点系统。经过前期预备任务，工程恳求人对国内外研讨背景曾经有所了解，对工程中的各项技术难题都有一定的了解，并且提出了相应的处理思绪。工程拟采用集成的系统化设计方法，将系统的设计思想贯穿于整个设计过程，利用现有的实验设备和元器件，参考国内外在相关方面获得的研讨成果，设计出功能模块化，系统集成化的系统。工程恳求人在电子电路设计方面和软件设计曾经具有一定的根底，具有进展单片机运用设计和软件设计的才干。工程指点教师在信号处置方面做过很多工程工程，指点过很多学生进展相关方面的研讨学习，阅历非常丰富。二、工程方案包括工程的训练目的、前期预备、组织实施、过程管理、实

7、际环节、教师指点、工程结题等1.工程训练目的1.1 经过本工程提高全体组员的动手才干，实际联络实际的才干，系统工程的概念，掌握必要的科研方法和习得一定的科研阅历，为以后的学习任务打下坚实的根底，为更好地实现大学的培育目的提高实际条件。1.2 最重要的是针对如今的高层建筑火灾防护逃生系统遇到的问题，提出相应的可行性方案，处理这一具有艰苦实践运用价值的问题。旨在经过本工程开发研讨出一套适用的火灾预警逃生线路设计系统，提高对火灾的预警才干；在火灾发生时可以指示最正确逃生途径，降低火灾发生时的人员伤亡，降低火灾对国民经济呵斥的宏大损失。1.3 当今，高层建筑火灾的发生是困扰人们的一大问题，很多时候由于

8、没有逃生道路指点，人们往往慌乱地逃生，呵斥了不用要的伤亡，设计一个可以指点人们逃生的系统是市场的需求所在，是减少火灾呵斥的人员伤亡的有效方法。 2.前期预备2.1国内国际研讨背景针对高层建筑火灾救援逃生系统这一关系到人民生活的艰苦问题，国内外在相关方面曾经做了很多研讨，并且获得了一定的研讨成果。台湾在这方面做的比较好，智慧建筑曾经得到广泛运用，基于智慧建筑建立了建筑物管系统搭配火灾报警系统来处理火灾救援这一问题，智慧建筑是以电脑运用及网络技术为根底，结合数字化设计自动控制单元和资料搜集及影视监控的对楼层全方位的监控系统。【1】另外，无线传感器网络技术也运用到了火灾的救援系统。针对当前建筑火灾救

9、援中存在的诸多亟需处理的问题, 提出将先进的无线传感器网络(WSN) 技术运用于建筑平安领域的能够性和必要性; 分析了无线传感器网络在建筑火灾救援运用中的详细技术需求, 根据运用需求重点研讨了运用于建筑火难救援的无线传感器网络最优覆盖战略、网络与传统平安系统交融技术、定位与救援算法、节能战略、动态管理以及数据管理等关键技术, 并讨论了网格化的分簇拓扑构造及相应路由协议、二次定位机制, 监听式动态节点管理方法等技术详细实现方法。【2】“火灾时制止运用电梯的警示标志目前存在于世界上几乎每一部电梯的旁边，这一国际消防逃生理念未来能够遭到颠覆。公安部上海消防研讨所与上海科委正式签署协议，的课题曾经过专

10、家评审等程序正式立项，进入科研阶段。这也意味着高层建筑发生火灾后，在一定条件下，电梯将能够作为一种有效的逃生手段。 虽然国内外曾经有很多研讨，并且在这方面获得了不菲的成果，但是假设可以在此根底上进展改良，将各种方案的优点进展综合，设计一个功能更加强大的系统，那么这个系统的市场需求将更大，适用性也更大。我们小组基于这种思想提出本人的设计方案，这也是我们工程的最大的特征之一。 参考文献 【1】高层建筑消防救灾道路模拟之研讨以台中市中兴地政事务所为例 台中市政府95年度自行研讨开展报告【2】无线传感器网络在建筑火难救援中的运用 纪鹏 (东北大学人工智能与机器人研讨所, 辽宁沈阳110004) 计算机

11、丈量与控制 CNKI2.2系统总体设计2.2.1本系统初步分为以下四部分a.信息采集部分这部分采用一系列的传感器节点，这些节点担任采集楼层的温度、气体、火光等有效信息。这部分可以利用市场上现有的感烟型、感温型及火焰型传感器实现。b.信息综合传输部分这是将节点信息汇总到中心处置控制单元的接纳发送模块。这部分拟采用无线传输技术，可以运用我校赵国安教师等开发的无线传感器网络平台。数据传输采用ZigBee协议，运用时分复用技术，运用需求时唤醒任务方式，以最有效地，最低功耗地发送接纳数据。c.信息综合处置和控制决策部分这部分是本工程研讨开发的重点。一切的有效信息均聚集到本单元，然后经过本单元的处置，进展

12、适当的决策，得出相应信息，并将信息经过传输部分传输到相应的效应显示部分，对人群进展道路指示。本部分采用PC机来实现信息的处置。本部分拟采用软件模拟和硬件实现相结合的研讨方式来实现。先对这个系统构筑一数学模型，然后针对这一数学模型进展算法设计，并将算法经过编写相应程序进展软件仿真，在软件仿真阶段进展最优化算法选择。然后将仿真过的最优算法移植到硬件平台上。d.信息显示，道路指点部分本部分主要是将处置后得到的正确的逃生信息反响给被困人群指点人群正确逃生。可以经过小型显示器或扬声器实现，只需运用一语音芯片结合相应的扬声器即可实现本功能。2.2.2系统模型构造我们计划采用先构造火灾发生逃生系统的平面模型

13、，设计算法进展道路最优化设计，然后在逐渐将模型扩展到空间立体。采用先构造空间定位信息，然后不断地将传感器节点采集的信息参与到动态变化的可以实时更新空间信息资料库中的研讨方法。2.2.3系统拟处理问题由于本系统该当具有一定的适用性和可靠性，经济性，因此数据采集节点该当想方设法降低功耗，可以采用需求时唤醒方式的器件，拟采用低功耗的需求唤醒方式的MSP430MCU系列单片机来进展数据采集节点的简单信息处置，采用低功耗的需求唤醒方式的收发器件CC2420来实现数据的发送和接纳。本系统的关键是如何设计有效的具有自顺应思想的算法及构造适宜的模型来处理信息有效快速处置这一问题，并进展决策，得出最优化逃生道路

14、，最后经过显示器件或扬声器进展道路指示。这将是我们研讨的重点。 经过前期研讨预备，针对在系统空间构建中从一点到多点和多点到多点的问题，提出了采用基于Floyd算法的最短途径算法的设计思想。其主要思想为针对多点对多点的问题，将逃生途径的节点和途径本身，经过途径的权值，以图的方式进展存储。每次记录一个节点，并思索该节点到其他节点的累积最短间隔 ，利用永久性和暂存性标志，反复地将累积间隔 最小的节点由暂存标志挪动至永久标志，直到暂存标志没有节点为止。 2.3研讨方法拟采用现有的感烟型、感温型及火焰型传感器作为无线传感网络采集节点，结合WSN平台，运用ZigBee协议组建自组织式具有自顺应思想的无线传

15、感器拓扑网络，采用低功耗的需求唤醒方式的MSP430MCU单片机进展采集节点的数据处置，并采用低功耗的需求唤醒方式的收发器件CC2420，采用PC机进展数据处置。数据处置中采用Floyd算法实现道路的最优化设计和自顺应性调整。然后将处置后的信息反响到各节点，并指点人群正确选择逃生道路。工程的一大难题是如何构建高层建筑的资料库，并且可以有效地组织本资料库。我们拟采用先构建平面资料库，然后再添加一个坐标，构造空间资料库的方法初始化资料库。然后再经过无线传感器网络节点的参与，将高层建筑里的实况信息不断地经过无线传输参与到资料库中。资料库构造好后再设计算法，拟采用Floyd算法，在空间资料库的根底上进

16、展线路最优化设计。系统的整体设计中最关键的是决策系统的设计，我们初步计划采用模型参考自顺应设计方法来构造设计本系统。系统的最终效应部分采用语音芯片结合扬声器或显示器进展线路指示。2.4工程创新点本工程将无线传感器网络技术和先进的自顺应控制原理的中心思想“以变制变相结合以到达系统最优化设计。本系统可以及时发现异常的能够引发火灾的景象，并在火灾发生时及时的发出警告，并指示正确的途径，有助于最大限制地降低火灾带来的人员伤亡。本系统的信息采集节点均采用低功耗且需求唤醒方式的器件，大大地降低了系统的整体功耗，提高了系统的运用寿命及稳定性，使得系统更具有经济性和适用性。高效的具有自顺应思想的算法使得信息可

17、以得到最有效地综合处置，得出最正确逃生道路，指点人群逃生。2.5系统运用前景可以处理现今高层建筑火灾逃生系统的弊端，使被困人群最大限制地被救出火灾现场，提高了救灾的效率，减少了火灾呵斥的人员伤亡。同时本系统的功耗低，运用寿命长，可以大大的扩展运用范围。具有很大的适用性和很好的市场运用前景。3.组织实施 3.1工程分软件模拟和硬件实现两部分，拟按如下思绪进展工程研讨模型建立模型建立硬件实现现场调试算法设计软件模拟3.2 成员分工，详细规划刘峰良和董小勇担任硬件设计，李渊和李林剑担任软件设计与模拟。模型建立和算法设计及接口与调试由一切成员协作完成。按照工程方案，自恳求胜利起，软件模拟和硬件设计同时

18、进展。4.过程管理4.1过程方案学生全面地投入工程的研讨和开发中，及时导游师汇报研讨进展，积极和导师沟通研讨过程中遇到的问题，并积极讨论处理方案，导师对工程进展全方位指点，学校正工程进展全程式检查。学校在工程开场半年内组织中期检查，在工程到期时组织结题验收。4.2工程研讨方案研讨阶段研讨成果成果方式2021.5-2021.10模型建立，采集节点集成论文，简单实物2021.10-2021.1软件模拟软件2021.1-2021.5硬件实现实物系统，软件，论文5.实际环节 在实际分析设计及软件模拟完成后进展相应的详细电路设计，并结合实践情况决议能否设计印制电路板，将硬件电路进展现场调试和系统集成化处置。6.教师指点在学生进展工程研讨的过程中，指点教师进展全程指点，给予学生方法上，系统上的指点，随时关注学生的研讨进展，指点学生进展创新性研讨。7.工程结题在学生工程研讨到期后一年，学校进展结题验收。三、学校提供条件包括工程开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等学校的电工电子实验室可以提供实验室平台，可以提供硬件平台及单片机开发平台，WSN无线传感器网络平台可以提供整体设计开发平台，另外信息科学与技术学院实验室还具有ARM及DSP的实验平台。充足的实验开发平台加上一流的实验室可以处理我们工程研讨过程中的后顾之忧。