一种基于BIM模型和视频图像分析的地铁防汛应急系统和方法与流程

本发明涉及一种城市轨道交通地铁车站防汛监测及应急处理技术，尤其涉及一种基于建筑信息模型(building information modeling，bim)和视频图像分析的地铁防汛应急系统和方法。

背景技术：

1、地铁是公众出行的重要交通工具，然而大多数的地铁车站建设在城市地下，地势低，因此是防汛重点区域。由强降雨导致的地铁站进水和停运事件，凸显地铁防汛安全的极端重要性。特大暴雨，造成多个车站、停车场严重积水，一列列车整体被困。城市轨道交通防汛防涝工作事关人民群众生命财产安全和社会稳定发展。当地铁车站发生汛情灾害时，相比于防倒灌及紧急排水操作，秉承以人为本的精神及时的发现站内滞留乘客、引导乘客安全疏散、保障乘客的生命安全更为重要。但现有的地铁车站中，当严重的汛情灾害发生时，滞留乘客的发现主要依靠人工巡视、疏散主要通过公共广播系统(publicaddress，pa)广播通知，站务值班员不能清楚知道车站内滞留乘客的数量及位置，不能全局把握当前站内的积水点位置，更不能引导站内乘客有效规避危险地点，进行高效的疏散逃生。因此一套能够及时发现潜在的汛情风险，并能够在灾害发生初期提供妥善处理、保障地铁乘客生命财产安全的防汛辅助应急方法及系统，对于地铁车站的运营至关重要。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是为了提高地铁车站的防汛监测预警能力，在灾害发生时提高应急处理能力、及时疏导滞留乘客，提供了一种基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急系统和方法。

2、技术方案：本发明的所述的基于bim和视频图像分析的地铁防汛应急系统，包括：车站bim模型获取模块用于获取防汛相关的站厅、站台、设备间、出站闸机、集水坑水泵、物资存放、通道和摄像机信息，将车站划分成若干逻辑区域生成防汛应预案；视频图像分析模块用于识别车站内淹水状态和滞留乘客的数量与位置并标注在bim模型中；环境监测模块用于检测车站的降雨量、积水量和积水速度标注在bim模型并进行预警和应急排水；实时联动模块获取汛情灾害信息，联动控制其他系统做出相应的应急救援措施；终端模块用于获取汛情、滞留乘客的信息以及救援疏散信息，指挥现场救援。

3、进一步的，实时联动模块包含环境与设备监控系统(buildingautomatic system，bas)、公共广播系统pa、乘客信息显示系统(passenger information display system，pis)、自动售检票系统(auto fare collection，afc)以及地铁物资管理系统。

4、一种基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，包括如下步骤：

5、(a)车站bim模型获取模块，筛选提取与防汛相关的站厅、站台、设备间、出站闸机、集水坑水泵、物资存放、通道和摄像机信息，将车站划分成若干逻辑区域；

6、(b)视频图像分析模块分析判断发生淹水区域发出预警信息，并将滞留的乘客数量和位置实时标注到车站bim模型中；

7、(c)环境监测模块收集车站内的降雨量、积水量和积水速度标注在车站bim模型；

8、(d)车站bim模型获取模块提取该模型中离散的数据元素，以各数据元素之间的通道距离作为拓扑图连接线中的权值，拟合成加权拓扑关系图，在离散数据之间显示通行状态和通行距离；

9、(e)根据车站的具体运营要求，在系统中录入汛情发展划分的不同阶段生成防汛应急预案；

10、(f)环境监测模块实时接收站内检测数据，统计分析数据的涨跌幅，进行防汛应急排水和预警；

11、(g)汛情灾害发生时根据车站bim模型中展示的站内乘客滞留位置及数量、站内各区域的淹水状态，在拓扑图中查询最便捷安全的疏散逃生路线，高亮显示在bim模型中，并发送到终端模块以指挥现场救援；

12、(h)汛情灾害发生时根据车站各区域的淹水状态判断汛情发展的阶段，获取当前阶段应急预案中的所需物资位置及数量，生成物资调配方案，高亮显示在bim模型中，并发送到终端模块以方便现场应急处置。

13、进一步的，步骤(a)包括从bim模型中提取需要的设备，将从bas系统中获取设备状态及故障信息与bim中的设备模型双向绑定；从地铁物资管理系统中筛选出归属于本车站且与防汛相关的物资，按照存放地点分类，与bim模型中的物资存放点双向绑定，标记该物资存放点存放的物资类型、型号及库存数量；根据摄像机的位置和朝向将车站划分为若干逻辑区域并对不同的区域进行着色或变形操作。

14、进一步的，步骤(d)中离散的数据元素包括车站公共区划分的各逻辑区域、物资存放位置及设备间。

15、进一步的，步骤(e)包括按照汛情发展划分不同防汛阶段录入：雨水淹没出入口→雨水侵入出入口通道→雨水侵入站厅→雨水侵入站台→雨水侵入轨道；根据摄像机的位置，匹配监控不同汛情发展阶段。

16、进一步的，视频图像分析模块实时分析不同区域内的摄像机画面信息发出淹水报警时，认为汛情灾害发展到相应区域阶段。

17、进一步的，步骤(f)的检测数据包括降雨量和积水量，使用lua脚本创建逻辑公式，将车站实时的降雨量、站内集水坑水位高度、站内集水坑水位上涨速度和视频图像分析的结果作为参数参与逻辑运算，并进行应急排水和预警。

18、进一步的，步骤(f)应急排水自动开启单泵或多泵排水，直到水位高度低于到预设值。

19、进一步的，应急排水的同时实时综合计算当前水位高度、水位涨跌幅数据，预估排水时效并更新当前集水坑水量的预计排空时间；当开启最大排水，水位高度仍在上涨，则进行预警。

20、进一步的，步骤(h)中还包括人工确认汛情发生后，触发实时联动模块开放出入口闸机、广播播放汛情疏散通知和播放滞留乘客救援画面。

21、进一步的，步骤(h)还包括辅助救援，根据视频分析得到的最新汛情进展，与防汛应急预案比对，更新当前阶段的应急处理方法；将当前防汛阶段需要用到的物资及其存放位置补充标注在车站bim模型中，向终端模块发送辅助救援信息。

22、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、通过实时视频分析第一时间对站内乘客的大致数量及分布情况有全局性的掌握，极大的方便用户在任何站内灾害发生时的疏散救援行动有更强的针对性和更高的效率，充分保障运营安全。2、自动触发联动控制相关设备，在汛情初期及时介入处理，保障运营安全的同时极大的提高应急处置效率；3、根据车站拓扑网络图综合制定最优路径，高效率、统筹组织救援，防止挤踏、保障乘客安全；4、将实时视频分析与车站防汛运营规则相结合，高效、准确、标准化的制定应急救援方案。

技术特征：

1.一种基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急系统，其特征在于，实时联动模块包含环境与设备监控系统、公共广播系统、乘客信息显示系统、自动售检票系统以及地铁物资管理系统。

3.一种基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，步骤(a)包括从bim模型中提取需要的设备，将从bas系统中获取设备状态及故障信息与bim中的设备模型双向绑定；从地铁物资管理系统中筛选出归属于本车站且与防汛相关的物资，按照存放地点分类，与bim模型中的物资存放点双向绑定，标记该物资存放点存放的物资类型、型号及库存数量；根据摄像机的位置和朝向将车站划分为若干逻辑区域并对不同的区域进行着色或变形操作。

5.根据权利要求3所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，步骤(d)中离散的数据元素包括车站公共区划分的各逻辑区域、物资存放位置及设备间。

6.根据权利要求3所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，步骤(e)包括按照汛情发展划分不同防汛阶段录入：雨水淹没出入口→雨水侵入出入口通道→雨水侵入站厅→雨水侵入站台→雨水侵入轨道；根据摄像机的位置，匹配监控不同汛情发展阶段。

7.根据权利要求3或6所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，视频图像分析模块实时分析不同区域内的摄像机画面信息发出淹水报警时，认为汛情灾害发展到相应区域阶段。

8.根据权利要求3所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，步骤(f)的检测数据包括降雨量和积水量，使用lua脚本创建逻辑公式，将车站实时的降雨量、站内集水坑水位高度、站内集水坑水位上涨速度和视频图像分析的结果作为参数参与逻辑运算，并进行应急排水和预警。

9.根据权利要求3所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，步骤(f)应急排水自动开启单泵或多泵排水，直到水位高度低于到预设值。

10.根据权利要求9所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，应急排水的同时实时综合计算当前水位高度、水位涨跌幅数据，预估排水时效并更新当前集水坑水量的预计排空时间；当开启最大排水，水位高度仍在上涨，则进行预警。

11.根据权利要求3所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，步骤(h)中还包括人工确认汛情发生后，触发实时联动模块开放出入口闸机、广播播放汛情疏散通知和播放滞留乘客救援画面。

12.根据权利要求3所述的基于bim模型和视频图像分析的地铁防汛应急方法，其特征在于，步骤(h)还包括辅助救援，根据视频分析得到的最新汛情进展，与防汛应急预案比对，更新当前阶段的应急处理方法；将当前防汛阶段需要用到的物资及其存放位置补充标注在车站bim模型中，向终端模块发送辅助救援信息。

技术总结
本发明公开了一种基于建筑信息模型BIM和视频图像分析的地铁防汛应急系统和方法，包括车站BIM模型获取模块用于获取防汛相关的站厅、站台、设备间、出站闸机、集水坑水泵、物资存放、通道和摄像机信息，将车站划分成若干逻辑区域生成防汛应预案；视频图像分析模块用于识别车站内淹水状态和滞留乘客的数量与位置并标注在BIM模型中；环境监测模块用于检测车站的降雨量、积水量和积水速度标注在BIM模型并进行预警和应急排水；实时联动模块获取汛情灾害信息，联动控制其他系统做出相应的应急救援措施；终端模块用于获取汛情、滞留乘客的信息以及救援疏散信息，及时、准确、高效、标准化的与实时联动模块组织现场救援。

技术研发人员：高昕,梁奕,张玲玲,段毅,丁志燕,李森林,黄真,徐冬,魏源,刘鹏宇,陆艮峰,徐宏伟,蒋涛
受保护的技术使用者：南瑞轨道交通技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6