Service client DIREXI
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Lorsqu’il s’agit de situations d’urgence dans les bâtiments, comme les incendies, les tremblements de terre ou les intrus actifs, chaque seconde compte. Aux États-Unis, le nombre d’incendies domestiques a diminué chaque année, mais le nombre de décès par incendie dus à des difficultés d’évacuation est en constante augmentation. Les traditionnels panneaux rouges SORTIE, qui constituent la principale infrastructure d’évacuation, sont apatrides et ne tiennent pas compte des voies d’accès telles que les escaliers qui deviennent inutilisables. Pour que les personnes puissent sortir efficacement des locaux, une solution en temps réel doit être mise en place pour tenir compte des chemins dangereux ou bloqués inattendus.
Ce qu’elle fait
DirExit n’est pas seulement une forme améliorée du panneau EXIT, mais aussi un système de sécurité entièrement complet conçu pour diriger le trafic humain hors des bâtiments, aider les intervenants d’urgence à évaluer les situations et aider à prioriser les voies de sortie. Le panneau physique DirExit peut accomplir de multiples tâches. Il est d’abord doté d’un indicateur LED pour signaler le chemin à suivre si une personne doit s’échapper. Il recueille également en permanence des informations sur l’environnement grâce à un large éventail de capteurs qui permettent d’indiquer si un chemin est jugé inutilisable par le feu ou les débris. En même temps, plusieurs panneaux DirExit placés sur des voies importantes téléchargeront ces données vers un serveur localisé. Le serveur calcule alors en temps réel la voie de sortie la plus rapide dans les plans d’étage du bâtiment pour chaque emplacement du panneau et renvoie ces informations nouvellement mises à jour au DirExit correspondant. Le panneau met alors à jour son indicateur LED si nécessaire vers une nouvelle direction si le chemin actuel est bloqué. En outre, toutes les données des capteurs DirExit sont envoyées à Google Cloud pour une analyse plus approfondie qui comprend la représentation graphique, le tracé et la visualisation de la circulation des incendies ou des dommages. Enfin, il existe une interface graphique en temps réel affichant les itinéraires calculés actuels pour un lieu donné, ce qui aidera les intervenants à évaluer leurs priorités en matière de sauvetage.
Comment nous l’avons construit
Le panneau DirExit est constitué de trois périphériques connectés (capteurs de température, de lumière et de distance) de la suite Grove sur une carte de multiplexage Grove fixée à un RaspberryPi. Avec ces trois capteurs récupérant des données ensemble, il devient possible de définir un critère pondéré pour déterminer si le chemin est obstrué. Le capteur de température vérifiera l’augmentation de la température due au feu, le capteur de lumière l’augmentation de l’intensité lumineuse et enfin le capteur de distance les obstructions physiques. Les données collectées par le prototype sont envoyées à un serveur distant où elles sont traitées, en utilisant une matrice de 1 et de 0 représentant le plan de l’étage pour que l’algorithme trouve un chemin d’évacuation. Un script Python séparé a été écrit pour convertir les images du plan d’étage en matrices.
Le serveur est écrit en Python avec des sockets UDP et TKInter pour communiquer avec un nombre quelconque de signes DirExit, tandis que l’algorithme de routage est inspiré de l’algorithme de Dijkstra. Lorsque le routage est réussi, le serveur renvoie les séquences d’éclairage appropriées pour les indicateurs LED de direction, qui font partie d’un simple circuit intégré dans le panneau DirExit. L’interface graphique actualisera également son cheminement visualisé si nécessaire pour les intervenants d’urgence.
En plus d’envoyer des données au serveur localisé, le RaspberryPi garde également une trace des données de ses capteurs avec un horodatage et envoie les informations à Google Cloud pour exploiter les services en nuage tels que la représentation graphique en temps réel et le contrôle de la propagation des dommages. Enfin, il est reconnu qu’une simple suite de capteurs peut ne pas suffire à déterminer une trajectoire dangereuse, en particulier lors de tremblements de terre où les débris sont très préoccupants. C’est pourquoi un programme d’apprentissage machine construit avec un flux tenseur qui prend des vidéos à partir d’une webcam a également été construit pour la preuve de concept. Le programme est conçu de telle sorte que le DirExit est connecté à une caméra et est capable de déterminer si un chemin est rendu dangereux à cause des décombres, ajoutant ainsi une puissante couche de détection d’obstruction.
Les défis que nous avons rencontrés
Bien qu’un script python ait été écrit pour convertir un plan de toute taille en une matrice de 1 et de 0, la taille du fichier, et donc de la matrice, devenait souvent trop importante pour être parcourue efficacement. Un algorithme de compression a été nécessaire pour réduire l’espace de recherche potentiel, sinon il peut exister des recherches redondantes pour des chemins triviaux. Malgré des tentatives répétées pour développer un tel algorithme, il n’a pas été possible de prendre en compte tous les cas de contournement dans le cadre du hackathon. L’équipe a dû recourir à des plans d’étage en bloc qui pouvaient être facilement conçus et modifiés.
Des difficultés ont également été rencontrées lors de la tentative d’exécuter un serveur UDP sur la machine locale avec TKInter, car chaque port ne peut être utilisé qu’une seule fois pour chaque serveur. L’installation des paquets Python nécessaires pour utiliser le Grove Base Hat pour le RaspberryPi afin de multiplexer différents capteurs a été particulièrement difficile en raison de la lenteur de l’internet, de la mauvaise documentation sur le Grove Base Hat et de la lenteur des vitesses de traitement
Des réalisations dont nous sommes fiers
L’équipe est fière d’avoir intégré toutes les composantes de base de notre projet, en ayant combiné des éléments disparates, notamment l’apprentissage machine, le matériel, les algorithmes de routage et les visualisations. Ce fut un travail immense que de peaufiner chaque aspect de notre solution de sécurité globale, puis de la créer physiquement à l’aide de la technologie.
Prochaines étapes pour DirExit
De nombreuses améliorations sont nécessaires pour que DirExit englobe pleinement notre solution globale. Sur le panneau DirExit, les prochaines étapes comprendront la mise à niveau vers des capteurs plus précis, la construction d’un prototype de circuit imprimé pour le matériel et la mise au point d’un microcontrôleur avec un facteur de forme plus petit. Les travaux futurs sur les logiciels comprendront l’introduction de mises à jour en direct pour chaque panneau, l’incorporation de nombreux panneaux DirExit pour le routage, l’avancement de la compression des images à la réception et la recherche d’algorithmes de recherche de chemin plus efficaces.
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Page de renseignement pour DIREXI crée le 7 novembre 2020