一種建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)，屬于建筑火災(zāi)應(yīng)急疏散【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型包括發(fā)聲模塊和疏散導(dǎo)向控制器，發(fā)聲模塊通過音頻數(shù)據(jù)線和通信總線與疏散導(dǎo)向控制器相連，疏散導(dǎo)向控制器通過通信總線與火災(zāi)報(bào)警控制器相連；疏散導(dǎo)向控制器包括控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、通信單元、存儲(chǔ)單元等，控制單元輸出端經(jīng)音頻信號(hào)處理單元與音頻功率放大單元輸入端相連，音頻功率放大單元輸出端通過音頻數(shù)據(jù)線與發(fā)聲模塊輸入端相連；發(fā)聲模塊和火災(zāi)報(bào)警控制器通過通信總線與通信單元相連，控制單元與通信單元、存儲(chǔ)單元及人機(jī)交互單元相連；電源電路與控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、人機(jī)交互單元及通信單元相連。
【專利說明】一種建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于建筑火災(zāi)應(yīng)急疏散【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人員密集場(chǎng)所往往建筑空間大、著火源多、火災(zāi)蔓延快、使用的可燃物品多，一旦發(fā)生火災(zāi)，極易造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，合理布置安全疏散路線，制定應(yīng)急疏散策略，對(duì)于在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能夠迅速的將人員疏散至安全場(chǎng)所至關(guān)重要。
[0003]消防應(yīng)急照明系統(tǒng)主要包括事故應(yīng)急照明、疏散出口標(biāo)志及指示燈，是在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，為引導(dǎo)被困人員疏散或展開滅火救援行動(dòng)而設(shè)置的。國家標(biāo)準(zhǔn)GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定了消防應(yīng)急照明和消防疏散指示標(biāo)志的設(shè)置場(chǎng)所和部位、照度、安裝位置、安裝間距、備用電源供電時(shí)間等要求。
[0004]然而這種疏散指示方式存在一些問題。如在購物中心等場(chǎng)所，疏散指示標(biāo)志常常被淹沒在眾多的廣告牌、布告欄及其他宣傳圖版中。此外，火災(zāi)時(shí)，疏散指不標(biāo)志往往由于煙氣的存在而受到阻擋，妨礙人們逃生。
[0005]聲音導(dǎo)向技術(shù)是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以在火災(zāi)警報(bào)響起后指示人們找到最近的安全出口，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)逃離大樓。這種方法在視線不佳時(shí)尤為有效，可以幫助人們準(zhǔn)確找到最近的安全出口。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)，該導(dǎo)向系統(tǒng)使人們能夠較清楚的聽到疏散路徑上的聲音及其聲源方向，從而幫助人們?cè)诰o急情況時(shí)能夠快速的找到安全出口。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型米用如下技術(shù)方案,一種建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)，包括若干個(gè)發(fā)聲模塊和疏散導(dǎo)向控制器，所述發(fā)聲模塊通過音頻數(shù)據(jù)線和通信總線與疏散導(dǎo)向控制器相連接，所述疏散導(dǎo)向控制器通過通信總線與火災(zāi)報(bào)警控制器相連接;
[0008]所述疏散導(dǎo)向控制器包括控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、通信單元、存儲(chǔ)單元、人機(jī)交互單元及電源電路，所述控制單元的輸出端經(jīng)音頻信號(hào)處理單元與音頻功率放大單元的輸入端相連接，音頻功率放大單元的輸出端通過音頻數(shù)據(jù)線與發(fā)聲模塊的輸入端相連接；發(fā)聲模塊和火災(zāi)報(bào)警控制器分別通過通信總線與通信單元相連接，所述控制單元分別與通信單元、存儲(chǔ)單元及人機(jī)交互單元相連接；所述電源電路分別與控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、人機(jī)交互單元及通信單元相連接。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果:
[0010]本實(shí)用新型的導(dǎo)向系統(tǒng)在疏散時(shí)，使人們能夠較清楚的聽到疏散路徑上的聲音及其聲源方向，從而幫助人們?cè)诰o急情況時(shí)能夠快速的找到安全出口?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)的電路原理框圖；
[0012]圖2為疏散導(dǎo)向控制器的電路原理框圖；
[0013]圖3為發(fā)聲模塊的電路原理框圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型的導(dǎo)向方法在疏散路徑中的導(dǎo)向示意圖；
[0015]圖5為疏散導(dǎo)向控制器中電源電路的電路原理圖；
[0016]圖6為疏散導(dǎo)向控制器中通信單元的電路原理圖；
[0017]圖7為疏散導(dǎo)向控制器中存儲(chǔ)單元的電路原理圖；
[0018]圖8為疏散導(dǎo)向控制器中音頻信號(hào)處理單元和音頻功率放大單元的電路原理圖；
[0019]圖9為疏散導(dǎo)向控制器中控制單元的電路原理圖；
[0020]圖10為疏散導(dǎo)向控制器中人機(jī)交互單元的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]如圖1、圖2所75,—種建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng),包括若干個(gè)發(fā)聲模塊和疏散導(dǎo)向控制器，所述發(fā)聲模塊通過音頻數(shù)據(jù)線和通信總線與疏散導(dǎo)向控制器相連接，所述疏散導(dǎo)向控制器通過通信總線與火災(zāi)報(bào)警控制器相連接。
[0023]所述疏散導(dǎo)向控制器包括控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、通信單元、存儲(chǔ)單元、人機(jī)交互單元及電源電路，所述控制單元的輸出端經(jīng)音頻信號(hào)處理單元與音頻功率放大單元的輸入端相連接，音頻功率放大單元的輸出端通過音頻數(shù)據(jù)線與發(fā)聲模塊的輸入端相連接；發(fā)聲模塊和火災(zāi)報(bào)警控制器分別通過通信總線與通信單元相連接，所述控制單元分別與通信單元、存儲(chǔ)單元及人機(jī)交互單元相連接；所述電源電路分別與控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、人機(jī)交互單元及通信單元相連接。
[0024]本實(shí)用新型的疏散導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理為:由疏散導(dǎo)向控制器通過音頻數(shù)據(jù)線將存儲(chǔ)在疏散導(dǎo)向控制器存儲(chǔ)單元中的聲音信號(hào)，經(jīng)音頻信號(hào)處理單元處理、音頻功率放大單元放大后傳送給發(fā)聲模塊，再通過通信總線控制相應(yīng)的發(fā)聲模塊將聲音信號(hào)播放出去。
[0025]I)疏散導(dǎo)向控制器
[0026]疏散導(dǎo)向控制器是整個(gè)聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)的核心，其采用大屏幕液晶顯示，模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)實(shí)際需要擴(kuò)展回路板，易于安裝使用和維護(hù)。
[0027]疏散導(dǎo)向控制器共可配接32條通信回路，每條通信回路可配接64只發(fā)聲模塊，通過通信總線完成疏散導(dǎo)向控制器與發(fā)聲模塊之間的通訊。通信總線包括RS485、CAN等開放式總線及特殊通信總線。此外，疏散導(dǎo)向控制器還可通過外部通信總線與火災(zāi)報(bào)警控制器通訊，接收火災(zāi)報(bào)警控制器信息，根據(jù)相關(guān)指令，發(fā)送聲音信號(hào)，控制相應(yīng)發(fā)聲模塊發(fā)聲完成疏散引導(dǎo)。
[0028]疏散導(dǎo)向控制器的整個(gè)硬件系統(tǒng)主要由控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、通信單元、存儲(chǔ)單元及人機(jī)交互單元六個(gè)部分組成，其具體電路原理圖如圖5所
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[0029]a)控制單元[0030]控制單元的電路原理圖，如圖9所示，其采用RISC架構(gòu)的ARM Cortex-MO內(nèi)核的ARM微處理器，支持Thumb (16位)/ARM (32位)雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件，尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高，指令長(zhǎng)度固定。該微處理器具有集成度高、低功耗的特點(diǎn)，能夠很好的完成各單元間的控制和數(shù)據(jù)的處理，控制單元負(fù)責(zé)各單元間的控制和數(shù)據(jù)的處理。
[0031]b)人機(jī)交互單元
[0032]人機(jī)交互單元的電路原理圖，如圖10所示，其由IXD、微型打印機(jī)、指示燈、喇叭和鍵盤組成。人機(jī)交互單元的控制器采用漢字微型打印機(jī)，用于引導(dǎo)、應(yīng)急、故障等信息的實(shí)時(shí)打印。指示燈、音響輸出通過通用I/o 口直接輸出。鍵盤管理采用專門的鍵盤管理器件，通過I2C串行接口與控制單元連接。人機(jī)交互單元用于接受用戶通過鍵盤輸入的信息，或者以圖文或聲光指示向用戶提供信息，也可通過微型打印機(jī)輸出。
[0033]c)通信單元
[0034]通信單元的電路原理圖，如圖6所示，其用于疏散導(dǎo)向控制器的內(nèi)部及外部通訊。
[0035]d)存儲(chǔ)單元
[0036]存儲(chǔ)單元的電路原理圖，如圖7所示，其是由RAM、EEPROM組成，用于本實(shí)用新型的疏散導(dǎo)向系統(tǒng)的程序、數(shù)據(jù)以及音頻文件的存儲(chǔ)和讀取，此外還能夠存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)的編程信息。
[0037]e)音頻信號(hào)處理單元
[0038]音頻信號(hào)處理單元的電路原理圖，如圖8所示，其由音頻信號(hào)前置放大電路和音頻信號(hào)濾波電路構(gòu)成。前置放大電路也稱為小信號(hào)放大電路，由于控制單元傳送出的音頻信號(hào)屬于單端方式傳輸，其中混有噪聲和其他頻率分量，故此前置放大電路可以抑制低頻分量和噪聲，放大有用信號(hào)。音頻信號(hào)濾波電路主要由低通濾波器和高通濾波器組成的帶通濾波電路構(gòu)成，其作用是濾掉上級(jí)信號(hào)中的噪聲和其他頻率分量，得到干凈的音頻信號(hào)。
[0039]f)音頻功率放大單元
[0040]音頻功率放大單元的電路原理圖，如圖8所示，其主要是用于將干凈的音頻信號(hào)進(jìn)行放大，并通過音頻數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳輸給發(fā)聲模塊。
[0041]g)電源電路
[0042]電源電路的電路原理圖，如圖5所示。
[0043]2)發(fā)聲模塊
[0044]發(fā)聲模塊的整個(gè)硬件系統(tǒng)主要由控制單元、通信單元及揚(yáng)聲器組成，如圖3所示。發(fā)聲模塊利用其通信單元接收疏散導(dǎo)向控制器的指令，其控制單元將聲音信號(hào)通過揚(yáng)聲器播放出去。發(fā)聲模塊安裝在疏散路徑上，在建筑中沿疏散通道每隔IOm間距設(shè)置一個(gè)發(fā)聲模塊。
[0045]所述疏散導(dǎo)向控制器的電路原理圖，如圖5?圖10所示，電源電路利用LM2576將24V分別轉(zhuǎn)換為5V和3.3V，提供給控制單元、通信單元及人機(jī)交互單元。24V則直接提供給音頻信號(hào)處理單元及音頻功率放大單元的LM381和MAX9713?？刂茊卧ㄟ^I/O 口 DO?D7來讀取存儲(chǔ)單元中的音頻信息，芯片MAX811負(fù)責(zé)ARM的睡眠復(fù)位喚醒功能。人機(jī)交互單元中端子JC3接喇叭，JC2則是打印機(jī)的接口端子，XS2是液晶顯示器的接口端子。通信單元通過CAN總線來完成疏散導(dǎo)向控制器與火災(zāi)報(bào)警控制器之間的通信，此外利用通信芯片來實(shí)現(xiàn)與發(fā)聲模塊之間的信息傳輸。[0046]采用所述的建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向方法，包括如下步驟:
[0047]步驟一:將所述發(fā)聲模塊沿疏散通道間隔設(shè)置；
[0048]步驟二:在所述疏散導(dǎo)向控制器的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)頻率為IKHz的單頻聲音信號(hào)；
[0049]IKHz?4KHz為人聽覺最敏感的頻率范圍，而由于低頻聲音給人的方向感好于高頻聲音，因此，本實(shí)施例選擇IKHz作為最終讓發(fā)聲模塊發(fā)出的聲音樣式；
[0050]步驟三:發(fā)生火災(zāi)時(shí)，疏散導(dǎo)向控制器的通信單元接收到火災(zāi)報(bào)警控制器傳來的報(bào)警信號(hào)，并傳遞給控制單元，控制單元開始動(dòng)作，并通過通信單元向發(fā)聲模塊傳遞控制信號(hào)，控制不同位置的發(fā)聲模塊的發(fā)聲次序；
[0051]不同位置的發(fā)聲模塊的發(fā)聲次序?yàn)?疏散通道內(nèi)距離安全出口最近的發(fā)聲模塊最先發(fā)聲，接著相鄰的下一個(gè)發(fā)聲模塊發(fā)聲，以此方式，所有發(fā)聲模塊依次發(fā)聲，越遠(yuǎn)離安全出口的發(fā)聲模塊越晚發(fā)聲。相鄰發(fā)聲模塊的發(fā)聲時(shí)間間隔為50ms?200ms，人走到某個(gè)發(fā)聲模塊附近時(shí)，遠(yuǎn)離安全出口的發(fā)聲模塊發(fā)聲較晚，被人所在位置的發(fā)聲模塊的聲音所掩蔽，人耳感覺不到，而安全出口方向的發(fā)聲模塊則由于先發(fā)聲，且人耳能夠感受到該導(dǎo)向聲音，并能夠確定聲源方向，因此人將沿著感受到的聲源方向移動(dòng)，并最終找到安全出口。
[0052]如圖4所示，為沿疏散路徑相鄰設(shè)置的三個(gè)發(fā)聲模塊，I號(hào)發(fā)聲模塊離安全出口最近，3號(hào)發(fā)聲模塊離安全出口最遠(yuǎn)。相鄰兩個(gè)發(fā)聲模塊的發(fā)聲時(shí)間間隔為h，可取50ms?200ms,該發(fā)聲時(shí)間間隔的選取要能夠保證，人站在2號(hào)發(fā)聲模塊位置時(shí)，能夠聽到I號(hào)發(fā)聲模塊的聲音，但卻聽不到3號(hào)發(fā)聲模塊的聲音。人在走到2號(hào)發(fā)聲模塊位置時(shí)，由于I號(hào)發(fā)聲模塊的發(fā)聲時(shí)間早于2號(hào)發(fā)聲模塊，人能夠聽到I號(hào)發(fā)聲模塊的聲音，并感受到I號(hào)發(fā)聲模塊的位置；而3號(hào)發(fā)聲模塊由于晚于2號(hào)發(fā)聲模塊發(fā)聲，其聲音信號(hào)被2號(hào)發(fā)聲模塊所掩蔽。人在3號(hào)發(fā)聲模塊與2號(hào)發(fā)聲模塊之間時(shí)，將感受到2號(hào)發(fā)聲模塊，并向2號(hào)發(fā)聲模塊移動(dòng)；人在I號(hào)發(fā)聲模塊與2號(hào)發(fā)聲模塊之間時(shí),將感受到I號(hào)發(fā)聲模塊，并向I號(hào)發(fā)聲模塊移動(dòng)。人將沿著感受到的聲源方向移動(dòng)并最終找到安全出口。
[0053]由以上分析可知，本實(shí)用新型使人在疏散路徑上任一點(diǎn)都能夠聽到安全出口方向聲音信號(hào)的指引，并能夠辨別其方向，而同時(shí)不受后方火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域中的聲音信號(hào)的影響，使人能夠沿疏散路徑迅速的找到安全出口并逃生。
[0054]疏散導(dǎo)向控制器控制向發(fā)聲模塊傳遞聲音信息的方式為:疏散導(dǎo)向控制器的控制單元從存儲(chǔ)單元中讀取IKHz的單頻聲音信號(hào)，然后首先通過音頻信號(hào)處理單元進(jìn)行處理，抑制低頻分量和噪聲，得到干凈的音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)再進(jìn)入音頻功率放大單元進(jìn)行放大，之后通過音頻數(shù)據(jù)線傳遞給發(fā)聲模塊，發(fā)聲模塊的發(fā)聲強(qiáng)度可設(shè)置為75?IlOdB,或高于背景環(huán)境發(fā)聲強(qiáng)度聲強(qiáng)10dB。
[0055]發(fā)聲模塊通過通信總線獲得了疏散導(dǎo)向控制器傳來的發(fā)聲次序控制信號(hào)，并通過音頻數(shù)據(jù)線獲得了聲音信號(hào)，從而發(fā)聲模塊將按照一定的時(shí)間次序依次發(fā)聲。
[0056]可以通過人機(jī)交互單元獲得疏散導(dǎo)向控制器和發(fā)聲模塊的工作狀態(tài)、改變存儲(chǔ)單元中的聲音信號(hào)和發(fā)聲模塊的發(fā)聲次序等。
[0057]發(fā)生火災(zāi)時(shí)，疏散導(dǎo)向控制器通過火災(zāi)報(bào)警控制器或者人機(jī)交互單元獲取疏散路線或方向信息。疏散導(dǎo)向控制器通過通信單元根據(jù)發(fā)聲模塊地址發(fā)送時(shí)序信息，控制各個(gè)發(fā)聲模塊的發(fā)聲次序及時(shí)間間隔。
【權(quán)利要求】
1.一種建筑火災(zāi)中聲音疏散導(dǎo)向系統(tǒng)，其特征在于包括若干個(gè)發(fā)聲模塊和疏散導(dǎo)向控制器，所述發(fā)聲模塊通過音頻數(shù)據(jù)線和通信總線與疏散導(dǎo)向控制器相連接，所述疏散導(dǎo)向控制器通過通信總線與火災(zāi)報(bào)警控制器相連接； 所述疏散導(dǎo)向控制器包括控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、通信單元、存儲(chǔ)單元、人機(jī)交互單元及電源電路，所述控制單元的輸出端經(jīng)音頻信號(hào)處理單元與音頻功率放大單元的輸入端相連接，音頻功率放大單元的輸出端通過音頻數(shù)據(jù)線與發(fā)聲模塊的輸入端相連接；發(fā)聲模塊和火災(zāi)報(bào)警控制器分別通過通信總線與通信單元相連接，所述控制單元分別與通信單元、存儲(chǔ)單元及人機(jī)交互單元相連接；所述電源電路分別與控制單元、音頻信號(hào)處理單元、音頻功率放大單元、人機(jī)交互單元及通信單元相連接。
【文檔編號(hào)】A62B3/00GK203503074SQ201320487800
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】宋洋, 吳小川, 于春雨 申請(qǐng)人:公安部沈陽消防研究所