[發(fā)明專利]一種基于物聯(lián)網(wǎng)和BIM的室內(nèi)動態(tài)安防疏散系統(tǒng)

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• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110853314A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉占省;張安山;黃春;霍紅元;王京京;邢澤眾;劉習(xí)美;蔣安桐;王宇波;孫佳佳;史國梁;劉子圣;孟鑫桐;矯悅悅;白文燕;侯笑;曹存發(fā);藺宏遠;李文杰;楊希溫;陳飛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G08B25/10
• 分類號: G08B25/10;G08C17/02;H04L29/08;G01D21/02;G06F30/13;G06Q10/04;G16Y10/30;G16Y10/80
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)和BIM的室內(nèi)安防疏散系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)基于BIM系統(tǒng)進行搭建，形成的是完整的BIM模型，包括室內(nèi)人員定位系統(tǒng)、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)、一套動態(tài)疏散路徑優(yōu)化算法和三維動態(tài)可視系統(tǒng)；室內(nèi)人員定位系統(tǒng)、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)通過一套動態(tài)疏散路徑優(yōu)化算法與三維動態(tài)可視系統(tǒng)進行連接；

所述室內(nèi)定位系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對室內(nèi)人員位置的精確定位，并實時獲得人員的位置信息；

所述室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)被安裝在建筑物的房間內(nèi)，用于實時監(jiān)測室內(nèi)的環(huán)境變化；

所述的建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)被安裝在建筑物的梁、柱、樓板、墻體內(nèi)或表面，用于監(jiān)測建筑物的結(jié)構(gòu)受力情況；

所述的動態(tài)疏散路徑優(yōu)化算法根據(jù)所述室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)采集的室內(nèi)環(huán)境信息和所述建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)采集的結(jié)構(gòu)受力信息，對室內(nèi)布局進行危險區(qū)域和安全區(qū)域的劃分；結(jié)合所述室內(nèi)定位系統(tǒng)采集的人員位置信息及劃分區(qū)域后的室內(nèi)布局，得出針對受困人員的疏散路徑優(yōu)化方案；

所述三維動態(tài)可視系統(tǒng)能夠結(jié)合動態(tài)疏散路徑優(yōu)化算法實現(xiàn)在BIM系統(tǒng)中對人員位置、室內(nèi)布局、危險區(qū)域、安全區(qū)域和疏散路徑的三維可視。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和BIM的室內(nèi)安防疏散系統(tǒng)，其特征在于：通過UWB定位技術(shù)實時獲取人室內(nèi)人員位置，UWB定位系統(tǒng)由定位標簽和定位基站組成，定位標簽事先放在人員的身上，在每個房間的角落分別放上定位基站，并把人員位置信息傳輸?shù)紹IM模型中，使人員位置信息在BIM模型中實現(xiàn)動態(tài)可視。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和BIM的室內(nèi)安防疏散系統(tǒng)，其特征在于：所述室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)借助傳感器網(wǎng)絡(luò)采集室內(nèi)環(huán)境信息，通過LoRa技術(shù)組網(wǎng)進行無線傳輸，傳感器包括溫度傳感器、氧氣濃度傳感器、一氧化碳濃度傳感器、視頻傳感器，并把環(huán)境信息傳輸?shù)紹IM模型中，使室內(nèi)環(huán)境信息在BIM模型中得到展示。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和BIM的室內(nèi)安防疏散系統(tǒng)，其特征在于：所述建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)借助傳感器網(wǎng)絡(luò)采集建筑結(jié)構(gòu)信息，通過LoRa技術(shù)組網(wǎng)進行無線傳輸，傳感器包括應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器、傾角傳感器和位移傳感器，并把結(jié)構(gòu)受力和變形信息傳輸?shù)紹IM模型中，使室內(nèi)環(huán)境信息在BIM模型中得到展示。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和BIM的室內(nèi)安防疏散系統(tǒng)，其特征在于：結(jié)合人員的位置、室內(nèi)環(huán)境信息、結(jié)構(gòu)受力信息和室內(nèi)布局，運用優(yōu)化算法進行最佳疏散路徑的優(yōu)化，并使最佳疏散路徑在BIM模型中得到展示。

6.一種室內(nèi)動態(tài)安防疏散方法，其特征在于：該方法包括如下步驟，

S1、建立針對建筑物安防疏散的BIM模型，BIM模型中需要包括建筑物的墻體、門、窗、消防通道和消防設(shè)施；如果建筑物已存在BIM模型，則對BIM模型進行簡化，只需選取墻體、梁、柱、樓板、門、窗、消防通道、消防設(shè)施信息；

S2、根據(jù)室內(nèi)各房間的連通關(guān)系，得到簡化的邏輯拓撲圖；

S3、信息采集：包括對室內(nèi)環(huán)境信息的采集、建筑結(jié)構(gòu)受力信息采集和室內(nèi)人員位置信息的采集；

室內(nèi)環(huán)境信息采集：通過布置于室內(nèi)的所述室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采集室內(nèi)環(huán)境信息，并通過LoRa網(wǎng)絡(luò)傳回，并在BIM模型中展示；所述室內(nèi)環(huán)境信息包括：室內(nèi)溫度、氧氣濃度、一氧化碳濃度、視頻信息，用于劃分室內(nèi)布局的安全區(qū)域和危險區(qū)域；

建筑結(jié)構(gòu)受力信息采集：通過布置于建筑結(jié)構(gòu)中的所述建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)采集建筑結(jié)構(gòu)受力信息，并通過LoRa網(wǎng)絡(luò)傳回，并在BIM模型中展示；所述室內(nèi)環(huán)境信息包括：結(jié)構(gòu)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)變、結(jié)構(gòu)傾角、結(jié)構(gòu)位移，用于劃分室內(nèi)布局的安全區(qū)域和危險區(qū)域；

室內(nèi)人員位置采集：通過UWB定位系統(tǒng)采集室內(nèi)人員位置信息，并在BIM模型中展示用于確定Dijkstra算法的起始計算位置；

S4、根據(jù)所述室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采集的室內(nèi)環(huán)境信息和所述建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)采集的建筑結(jié)構(gòu)受力信息劃分建筑物內(nèi)的危險和安全區(qū)域：當某些位置采集上來的環(huán)境指標達到威脅人員安全的值域時，或當某些位置采集上來的結(jié)構(gòu)監(jiān)測指標超過安全的值域時，這些位置劃分為危險區(qū)域；當某些位置采集上來的環(huán)境指標未達到威脅人員安全的值域時，或當某些位置采集上來的結(jié)構(gòu)監(jiān)測指標未超過安全的值域時，這些位置劃分為安全區(qū)域；并使危險和安全區(qū)域的劃分在BIM模型中展示；

S5、對拓撲圖進行修正和更新，當某些位置被劃分為危險區(qū)域時，對拓撲圖的相應(yīng)位置做出不可通行的處理；

S6、根據(jù)更新的拓撲圖和室內(nèi)人員位置信息，采用Dijkstra算法得到室內(nèi)人員的最佳疏散路徑，并在BIM模型中展示。