一种特殊人群路线应急智能指引系统及方法

本发明属于智能应急疏散，具体涉及一种特殊人群路线应急智能指引系统及方法。

背景技术：

1、随着社会的快速发展和城市化进程的加速，突发事件情景下的安全疏散问题逐渐受到人们的重视。在突发事件情景下，特殊人群往往面临着与成年人不同的疏散挑战。特殊人群通常指的是老年人、儿童等需要特别关照和照顾的人群。由于生理和心理的特点，这两类人群在突发事件情景下的疏散均具有一定的特殊性，在疏散过程中往往需要更多的关注和照顾。首先，对于老年人来说，随着其年龄的增长，身体机能和反应速度在逐渐下降，行动变得愈发迟缓。在面临火灾、地震等突发事件时，大多数老年人通常无法迅速做出正确的行动，尤其是对于一些患有慢性疾病(如心脏病、高血压等)的老年人。同时，所遇到的突发事件状况可能会导致疾病的加重，进一步增加了疏散的风险。其次，对于儿童来说，其通常缺乏独立应对突发事件情景的能力，往往需要成年人的引导和保护。在疏散过程中，儿童可能会因为恐慌、害怕而失去正确的方向感，甚至会发生与家人走散的情况。此外，由于儿童的身高和体型较小的特点，可能无法顺利通过一些疏散通道或障碍物。

2、早期，对于特殊人群的应急疏散并没有专门的规划和措施，也并未受到足够的重视。在灾害发生时，往往是通过现场工作人员的临时安排和指引来进行疏散。这种方式存在着很大的不确定性和风险性，很难保证特殊人群的安全和疏散的顺利进行。随着社会的持续发展和科技的进步，人们开始意识到特殊人群应急疏散的重要性，并开始探索更加科学和有效的疏散方法。为了有效应对特殊人群应急疏散问题，部分国家和地区开始制定了相关的法律法规，明确了特殊人群应急疏散的标准和要求。同时，也涌现出了专业的应急疏散机构和志愿者组织，为特殊人群提供疏散服务和帮助。现阶段，人们开始尝试利用现代技术手段来提高特殊人群应急疏散的效率和安全性。例如，通过智能传感器、物联网等技术手段，可以对特殊人群的身体状况和活动情况进行实时监测，进而能及时发现异常情况并采取相应的措施。此外，虚拟现实、人工智能等技术也能为特殊人群提供更加真实、逼真的疏散演练和培训，提高了他们的应急反应能力和自救互救能力。

3、通过大量研究发现，不论是年长的群体还是年幼的儿童，普遍缺乏运用电子地图进行导航的技能，甚至在面对文字指引及陌生环境时难以准确地辨识出方向。研究表明，如果事故灾难或是自然灾害事件的地点处于或是靠近人口密集的区域，会使大量人口暴露在突发灾害的威胁当中，此时，需要让附近的大量居民及时撤离。对于撤离过程中路线的安全合理选择，除了需要考虑行进路线的时间成本、路线长度以及道路是否拥堵等状况外，还需要考虑道路的安全性。另外，在地震等自然灾害，以及爆炸、交通事故等灾害发生时常常伴有火灾等次生灾害的发生。在危化品泄漏等灾害场景中，还可能会释放液化石油气、甲烷等易燃气体，一旦遇到明火，也可能会引发火灾或者爆炸等次生灾害。火灾中的高温、高浓度烟气以及能见度极低等情况可能让道路变得危险，这无疑增加了特殊人群疏散的难度。为了进行更高加效的疏散作业，灾害场景中往往需要配备应急引导人员来辅助人群进行疏散。因此，应急引导员需要实时获得安全可行的行进路线，然而，传统的手机地图软件所推荐的路线通常无法实时规避上述危险因素。

4、综上所述，为了能在突发事件下更加有效地疏散这些特殊人群，以充分保障他们的生命安全，亟需提供一种用于特殊人群的路线应急智能指引系统及方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种特殊人群路线应急智能指引系统及方法，该系统智能化程度高，使用过程简单，不需要待疏散人员掌握专业的逃生技能，仅需要识别直观的指示信息便能获取科学合理的路线指引，便能显著提高意外灾害下的逃生几率，同时，能便于相关人员实时了解到待疏散人员的位置信息，有利于在突发情况下及时采取有效的应对措施；该方法步骤简单、自动化程度高，其能较为自动化地为灾害中待疏散或救援的人员提供及时有效的指引路线，能极大提高灾害事件中特殊人群的逃生几率。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种特殊人群路线应急智能指引系统，包括便捷式手持终端和远程控制终端；

3、所述便捷式手持终端包括电池模块一、无线通信模块一、烟雾传感器、温度传感器、gps定位模块、报警模块、显示模块一、舵机模块、红色指示灯模块、前行绿色指示灯模块、左转绿色指示灯模块、右转绿色指示灯模块和微处理器；所述舵机模块的摆臂上安装有方向指针；所述前行绿色指示灯模块、左转绿色指示灯模块和右转绿色指示灯模块分别分布在方向指针外围的前侧、左侧和右侧；所述微处理器分别与电池模块一、无线通信模块一、烟雾传感器、温度传感器、gps定位模块、报警模块、显示模块一、舵机模块、红色指示灯模块、前行绿色指示灯模块、左转绿色指示灯模块和右转绿色指示灯模块连接；

4、所述远程控制终端包括电源模块二、无线通信模块二、显示模块二和数据处理模块；所述数据处理模块包括数据收集单元、路径筛选单元和核心控制单元；所述数据处理模块分别与电源模块二、无线通信模块二和显示模块二连接；

5、所述无线通信模块二和无线通信模块一之间通过无线网络连接，以建立远程控制终端和便捷式手持终端之间的交互通信连接。

6、进一步，为了增加终端的集成度，以便于携带和使用，所述便捷式手持终端还包括壳体一，所述电池模块一、无线通信模块一、gps定位模块和微处理器安装在壳体一的内部；所述烟雾传感器、温度传感器、报警模块、显示模块一、舵机模块、红色指示灯模块、前行绿色指示灯模块、左转绿色指示灯模块和右转绿色指示灯模块嵌设在壳体一的表面。

7、进一步，为了增加终端的集成度，以便于携带和使用，所述远程控制终端还包括壳体二，所述电池模块二、无线通信模块二和数据处理模块安装在壳体二的内部；所述显示模块二嵌设在壳体一的表面。

8、进一步，为了相关人员直接利用远程控制终端向便携式手持终端发出指引信号，所述远程控制终端还包括前进指引按钮、左转指引按钮和右转指引按钮，所述前进指引按钮、左转指引按钮和右转指引按钮均嵌设在壳体二的表面，并均与数据处理模块连接。

9、进一步，为了使终端具有较好的续航能力，同时，为了能使终端的整体重量较轻，以便于携带，所述电池模块一和电源模块二均为锂离子电池组。

10、进一步，为了能更有效地确保佩戴者的人身安全，所述温度传感器的设定温度阈值为60℃。

11、进一步，为了能方便向远程控制终端中输入指令，同时，也为了能方便下载远程控制终端中的数据，所述远程控制终端还包括接口模块，所述接口模块与数据处理模块连接；接口模块包括ubs接口、i2c接口和spi接口。

12、本发明中，利用无线网络建立远程控制终端和便携式手持终端之间的实时通信连接，可以提高便捷式手持终端佩戴的便利性。在便捷式手持终端中设置有烟雾传感器和温度传感器，可以便于实时采集环境中的烟雾浓度信号和温度信号，进而可以便于实时获取到环境中的烟雾浓度数据和温度数据。通过gps定位模块的设置，可以便于实时采集佩戴者的实时位置数据，进而能有利于远程控制终端实时获取到佩戴者的定位信息。通过报警模块的设置，可以在烟雾浓度数据超过设定烟雾浓度阈值或温度数据超过设定温度阈值时，或者便捷式手持终端收到来自于远程控制终端的告警信息后，通过微处理器的控制进行及时有效的报警动作，从而能有效地对佩戴者进行危险状况提醒，以便于其及时发现危险情况并及时采取应对措施。通过显示模块一的设置，可以便于根据微处理器的控制进行实时环境烟雾浓度数据、实时环境温度数据的实时显示，也能便于在便捷式手持终端接收到来自于远端控制终端的告警信息、行进方向的指引信息后，进行告警信息、行进方向的指引信息的实时显示。通过红色指示灯模块的设置，能便于在发生危险状况时，通过微处理器的控制来点亮红色指示灯，进而能利用红色灯光来有效提醒佩戴者及时采取应对措施。在舵机模块的摆臂上连接方向指针，可以在便携式手持终端接收到来自于远程控制终端的方向指示信号后，控制舵机模块的摆臂摆动设定角度，进而使方向指针能够指向前进方向、左转方向或右转方向，从而起到直观指引路线的效果。通过在方向指针的外围的前侧、左侧和右侧布置前行绿色指示灯模块、左转绿色指示灯模块和右转绿色指示灯模块，可以在方向指针指向对应方向的同时，通过同步点亮对应方向绿色指示灯的方式，来利用点亮状态下的绿色指示灯增强较暗灯光下的指示效果。通过显示模块二的设置，可以在远程控制终端接收到来自于便携式手持终端的环境烟雾浓度数据、环境温度数据后，对便携式手持终端处的环境烟雾浓度数据、环境温度数据进行实时显示。同时，显示模块二还能对核心控制单元根据危险区域数据匹配出的地图数据、远程控制终端接收到的便携式手持终端的定位信息进行实时显示，从而使远端控制中心处的相关人员能实时直观地观察到待疏散及救援人员的位置情况。

13、在数据处理模块中设置数据收集单元，可以便于利用数据收集单元预存便携式手持终端的编号信息和对应编号的佩戴者体征参数，同时，还能便于对来自于专业机构、部门、组织或个人提供的危险区域数据进行接收并存储，进一步能便于结合便捷式手持终端的定位信息对便携式手持终端的位置进行判断，当判断出便携式手持终端位于危险区域后，能将预存的便携式手持终端编号、对应编号的佩戴者体征参数、便捷式手持终端的定位信息和危险区域数据一同发送给路径筛选单元，以便于路径筛选单元筛选出合适的疏散路线。在数据处理模块中设置路径筛选单元，能便于从危险区域数据中分析获取出多条可行路线，还能进一步结合便捷式手持终端的定位信息、便捷式手持终端的编号、对应编号的佩戴者体征参数，于多条可行路线中筛选出适合佩戴者的最佳路线信息，从而能根据佩戴者不同体征情况为其量身筛选出最合适的路线信息，增加其逃生的几率。在数据处理模块中设置核心控制单元，能便于将远程控制终端所接收到的便携式手持终端的环境烟雾浓度数据和环境温度数据发送给显示模块二进行实时显示，同时，还能便于根据便携式手持终端的定位信息匹配出佩戴者所在地区的地图数据，并将地图数据和便携式手持终端的定位信息一同发送给显示模块二进行实时显示，从而能便于远端控制中心处的相关人员能直观地了解到待疏散人员的位置及所在位置的环境情况，以便于在出现突发情况时能制定出更合理的救援策略，更加有效地确保待疏散人员的人身安全。此外，核心控制单元还可以在接收到最佳路线信息、便捷式手持终端的定位信息后，结合上一时刻的定位信息和当前时刻的定位信息进行正确行进方向的确定，并在确定好行进方向后向便捷式手持终端发出行进方向指引信息、告警信息和方向指示信号，方向指示信号为前行指示信号或左转指示信号或右转指示信号，从而能科学合理地为待疏散人员提供疏散路线。该系统智能化程度高，使用过程简单，不需要待疏散人员掌握专业的逃生技能，仅需要识别直观的指示信息、指示方向及指示灯便能获取科学合理的路线指引，便能显著提高意外灾害下的逃生几率，同时，能便于相关人员实时了解到待疏散人员的位置信息，有利于在突发情况下及时采取有效的应对措施，进一步提高了疏散及救援的效率，通过该系统的使用，能够有效提高特殊人群在意外灾害中的逃生几率，确保了特殊人群的人身安全。

14、本发明还提供了一种特殊人群路线应急智能指引方法，采用一种特殊人群路线应急智能指引系统，包括以下步骤：

15、步骤一：为佩戴者所佩戴的便携式手持终端进行编号，在远程控制终端中输入便捷式手持终端的编号、对应编号的佩戴者体征参数，并建立二者之间的联系；

16、步骤二：将便捷式手持终端佩戴于特殊人群，并将远程控制终端置于远端控制中心；使无线通信模块一和无线通信模块二通过无线网络进行连接，以确保便捷式手持终端与远端控制终端之间能够实时通信；

17、步骤三：在危险性突发事件发生时，对于便捷式手持终端的一侧，利用烟雾传感器实时采集环境中的烟雾浓度信号，并发送给微处理器，利用温度传感器实时采集环境中的温度信号，并发送给微处理器，利用gps定位模块获取佩戴者的实时位置数据，并发送给微处理器；

18、微处理器根据烟雾浓度信号获得环境烟雾浓度数据，并将所获得的环境烟雾浓度数据发送给显示模块一进行实时显示，同时，将所获得的环境烟雾浓度数据通过无线网络发送给远程控制终端，同时，在环境烟雾浓度数据超过设定烟雾浓度阈值时控制红色指示灯模块点亮、控制报警模块进行蜂鸣报警动作，以提醒佩戴者及时采取正确的自救措施；微处理器根据温度信号获得环境温度数据，并将所获得的环境温度数据发送给显示模块一进行实时显示，同时，将所获得的环境温度数据通过无线网络发送给远程控制终端，同时，在环境温度数据超过设定温度阈值时控制红色指示灯模块点亮、控制报警模块进行蜂鸣报警动作，以提醒佩戴者及时采取正确的自救措施；微处理器根据实时位置数据获得便捷式手持终端的定位信息，并通过无线通信模块一发送给远程控制终端；

19、步骤四：在发生危险性突发事件时，专业机构、部门、组织或者个人主动从危险区域发生地全面地采集危险区域数据，并利用具有无线通信功能的智能终端将危险区域数据发送至远程控制中心的远程控制终端；

20、数据收集单元在接收到危险区域数据后，结合远程控制终端所接收到的便捷式手持终端的定位信息，对便携式手持终端的位置进行判断，当便携式手持终端的位置位于该危险区域中时，调取出该便捷式手持终端的编号、对应编号的佩戴者体征参数，并将危险区域数据、该便捷式手持终端的编号、便捷式手持终端的定位信息、对应编号的佩戴者体征参数一同发送给路径筛选单元；

21、路径筛选单元对危险区域数据进行分析处理，并获取出规避危险区域的多条可行路线，再结合便捷式手持终端的定位信息、便捷式手持终端的编号、对应编号的佩戴者体征参数，于多条可行路线中筛选出适合佩戴者的最佳路线信息，再将最佳路线信息、便捷式手持终端的定位信息一同发送给核心控制单元；

22、核心控制单元根据所接收到的便捷式手持终端的定位信息匹配出便捷式手持终端所在区域的地图数据，并将所匹配出的地图数据和便捷式手持终端的定位信息一同发送给显示模块二进行实时显示；同时，核心控制单元在接收到最佳路线信息、便捷式手持终端的定位信息后，结合上一时刻的定位信息和当前时刻的定位信息进行正确行进方向的确定，并在确定好行进方向后向便捷式手持终端发出行进方向指引信息、告警信息和方向指示信号，方向指示信号为前行指示信号或左转指示信号或右转指示信号；

23、步骤五：微处理器将便捷式手持终端所接收到的行进方向指引信息及告警信息发送给显示模块一进行信息的实时显示，同时，控制报警模块进行蜂鸣报警以进一步提醒佩戴者及时采用行动；

24、微处理器在便捷式手持终端接收到前行指示信号时控制前行绿色指示灯模块点亮，同时控制舵机模块上的摆臂带动方向指针转动设定角度，使方向指针指向绿色指示灯模块的方向；微处理器在便捷式手持终端接收到左转指示信号时控制左转绿色指示灯模块点亮，同时控制舵机模块上的摆臂带动方向指针转动设定角度，使方向指针指向左转指示灯模块的方向；微处理器在便捷式手持终端接收到右转指示信号时控制右转绿色指示灯模块点亮，同时控制舵机模块上的摆臂带动方向指针转动设定角度，使方向指针指向右转指示灯模块的方向；

25、步骤六：当佩戴者的位置离开危险区域后，结束指引过程。

26、进一步，为了能全面地反应佩服者的身体状态，在步骤一中的体征参数包括佩戴者的身高信息、年龄信息、体重信息和疾病史信息。

27、进一步，为了能全面地提供危险区域的信息，在步骤四中，危险区域数据包含文字信息和图片信息。

28、本发明在突发事件发生时，利用烟雾传感器实时采集环境中的烟雾浓度信号，并发送给微处理器，利用温度传感器实时采集环境中的温度信号，并发送给微处理器，可以便于微处理器获得实时环境的烟雾浓度数据和温度数据，并可以通过显示模块一进行实时显示，从而能便于佩戴者实时了解所在环境的烟雾浓度和温度情况。在环境烟雾浓度数据超过设定烟雾浓度阈值后，微处理器控制红色指示灯模块点亮、控制报警模块进行蜂鸣报警动作，在环境温度数据超过设定温度阈值时，微处理器控制红色指示灯模块点亮、控制报警模块进行蜂鸣报警动作，这样，可以在烟雾浓度或温度任意一个数据超过对应的阈值后及时通过示警的方式提醒佩戴者，以便于佩戴者能及时采取出正确的自救措施，增加意外灾害下的逃生几率。利用gps定位模块获取佩戴者的实时位置数据，并发送给微处理器，可以便于微处理器将便捷式手持终端的定位信息发送到远程控制终端，从而便于远端的相关人员实时获取到佩戴者的位置信息。在突发事件发生时，使专业机构、部门、组织或者个人主动从危险区域发生地全面地采集危险区域数据，可以较为专业地从现场确定出危险区域的情况，再利用智能终端将危险区域数据发送给远程控制终端，能便于远程控制终端实时获取到危险区域情况，进而有利于远程控制终端结合危险区域的实际情况给出最合理的指引路线。同时，危险区域数据还能为远程控制终端提供危险区域的具体覆盖范围，有利于远程控制终端在接收到便携式手持终端的定位信息后，进一步判断出便携式手持终端是否位于危险区域中，由于事先在远程控制终端中预存了储便携式手持终端的编号、对应编号的佩戴者体征参数，从而能在便携式手持终端的位置位于该危险区域中时，调取出该便捷式手持终端的编号、对应编号的体征参数，这样，便能在后续的路径筛选过程中有效参考具体佩戴者个体的身体情况，从而能使筛选出的路线更适合具体佩戴者，有利于佩戴者快速顺利地通过逃生路线到达安全区域。利用核心控制单元根据定位信息匹配出便携式手持终端所在区域的地图数据，并将地图数据和定位信息一同发送给显示模块二进行实时显示，有利于远程控制中心的相关人员实时查看到佩戴者的位置信息及移动情况，从而可以在佩戴者发生意外时给予及时有效的救援，同时，也能便于相关人员结合危险区域的实时情况直接通过远程控制终端向便携式手持终端及时发出告警信息和指引信息。通过核心控制单元结合分析获得的最佳路线信息、不同时刻的定位信息确定出正确的行进方向，并根据所确定的正确行进方向向便携式手持终端发出方向指示信号，能使提指引过程更为自动化，显著提高了指引的效率。

29、该方法步骤简单、自动化程度高，其能较为自动化地为灾害中待疏散或救援的人员提供及时有效的指引路线，极大地提高了灾害事件中特殊人群的逃生几率。