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引言：随着我国国民经济的飞速发
展，各种高层建筑不断涌现。2010年11月15日14时，上海余姚路胶州路一栋高层公寓起火。公寓内住着不少退休教师，起火点位于10-12层之间，整栋楼都被大火包围着，楼内还有不少居民没有撤离。至11月19日10时20分大火已导致58人遇难，另有70余人正在接受。高层建筑的数量和高度快速增长，人员密集程度越来越高，建筑结构和功能十分复杂，可燃物极多，带来非常大的火灾隐患。当火灾发生时，一个安全、可靠的逃生规划系统就显得尤其重要，由此高层建筑火灾救援与逃生规划系统应运而生。 系统设计方案的拓扑图见下图1所
示，整个设计系统包括Zigbee 定位系统
设计、智能手环设计、手机APP 设计、服务器系统设计、数据库、网页设计、云服务器设计。
二、Zigbee 定位系统设计
Zigbee 定位系统是根据RSSI 值，通过公式转化为距离，从而获得位置信息。Zigbee 节点的设计我们选用每个房间安装四个，楼道内以10m 为块每块四个，那些不足10m 但与上一块区域加和小于16m 的按一块定位区域安装Zigbee。我们的Zigbee 采用电池供电，稳定高效，能够在断电的情况的下依然正常使用，保证了我们楼宇应对多种变化的能力。 图1系统架构图
三、智能手环设计
我们选用STM32f103C8T6作智能手环主控芯片，上边需要搭载蓝牙模块负责和手机APP 通信。对于心率传感器我们选用MAX30102，结合我们设计的融合了多种数学模型，手环能够稳定准确的测量用户的身体信息。我们还设计了小型Zigbee 让它同时能够和固定Zigbee 节点之间进行通信，而且智能手环上我们还安装了一块0.96寸的液晶屏，让手环很有现代感，在屏上我们还能显示逃生路径、心率血氧等。电源设计我们选用两节CR2032纽扣电池来供电做为产品初期的能量来源。
四、手机APP 设计
设计手机APP 主要是实现手机和手环之间传输信息，以及手机和服务器之间的数据共享。手机在这里
起到一个桥梁作用，目的是解决手环和服务器之间的矛盾点，从而保证火灾救援和逃生系统正常运行，并能够应对突发状况做出快速的反应。我们把手机APP 分为正常模式和火灾救援模式两种。在正常模式下只显示佩戴手环的人的心率和血氧值。而在发生火灾时，手环的救援模式则能够及时发出声光报警并定位受困人员位置，方便消防人员进行救护。同时，也为受困人员提供逃生路径，当受困人员等待救援时还可显示救援进度。
五、服务器系统设计
我们使用的芯片的内核是ARM Cor-tex A9，芯片型号为EXYNOS4412，是一款采用了三星的设计工艺，是三星的一款四
核处理器，有304个多功能I/O 端口，164个存储引脚，37组通用口，2组存储口。这么多引脚做裸机开发的话很难实现对引脚的管理和分配，所以我们必须引入一个操作系统来辅助我们进行开发。这里我们选用Linux 操作系统，系统具有Linux 进程、线程、共享内存、和网络编程，能够提高编程效率，系统具有开放性，能够自由的对内核进行修改和裁剪。Linux 还具备独立性，能够将外部设备当做文件来看，只要安装驱
动程序就可以使用。Linux 具有丰富的网络功能，内置网络完善，更重要的是还具观测值
防静电鞋有良好的可移植性。
六、数据库、网页设计
数据库我们采用SQLite3，SQLite3是一款轻型的数据库，是遵守ACID 的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C 库中。它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K 的内存就够了。网页服务器我们选择Boa 服务器，Boa 是一种非常小巧的Web 服务器，其可执行代码只有大约60KB 左右。作为一种单任务Web 服务器，Boa 支持CGI，能够为CGI 程序fork 出一个进程来执行。Boa 的设计目标是速度和安全。同时我们在Web 浏览器上开发了一套简单明了，方便管理和控制的前端用户平台，让使用人员能够快速掌握我们整个系统，让所有复杂的算法，操作系统简单化，适合广大用户的使用，这就是我们设计Web 前端的终极目的。这个Web 前端就相当于一个总司令一样控制这整个系统，系统每个部分的数据都能够在Web 浏览器上显示、调用和修改。网页上包括人员定位显示、自救与被救、楼内情况预览；没有危险时管理人员还能够监控楼内灯光、电梯，同时可获取楼内温湿度、防火卷帘、排烟风机等设备的工作数据。
七、云服务器设计新型广告媒介
云服务器我们选用阿里云的ECS 服务器，用来接收各个子服务器发来的数据，并处理分析，为每位用户规划最佳逃生路径。
八、结语本系统以“人”出发，目的是在不可避免的火灾发生时，能最大可能的让人安全逃出大楼，努力降低高层建筑物火灾的伤亡率，同时降低高层建筑物火灾发生率，并使本系统尽最大限度平稳运行，保障更多人的生命安全。
作者简介：
程鑫：吉林建筑大学2016级本科学生所学专业：建筑电气与智能化。
李玉丽：（1973-），女，高级实验师，硕士，主要从事电气工程教学工作。
本论文依托于吉林建筑大学大学生创新创业训练计划（项目编号201810191048rna测序
）
高层建筑火灾救援与逃生规划系统设计
（作者单位：吉林建筑大学）
程鑫李玉丽张涛高昊赵玉泽
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