一种基于BIM的智能化消防管理系统及方法与流程

一种基于bim的智能化消防管理系统及方法
技术领域
1.本发明涉及智能化消防技术领域，尤其是一种基于bim的智能化消防管理系统及方法。


背景技术：

2.现有技术中，虽然有火灾防控系统，如有基于烟感探头和喷头的楼宇自动化智能系统，室内消防系统指安装在室内，用以扑灭发生在建筑物内初起的火灾的设施系统。它主要有室内消火栓系统、自动喷水消防系统、水雾灭火系统、泡沫灭火系统、二氧化碳灭火系统、卤代烷灭火系统、干粉灭火系统等。根据火灾统计资料证明，安装室内消防系统是有效的和必要的安全措施。但是传统的消防装置基本基于人为控制，缺乏智能性。
3.bim技术和物联网的出现解决了人为控制的问题，用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
4.现有的消防系统监控能力弱，输送能力不足。


技术实现要素：

5.本发明的首要目的在于提供一种无需人为控制，具有较强的智能性、用途广泛的基于bim的智能化消防管理系统。
6.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于bim的智能化消防管理系统，包括：
7.空间构建模块，用于构建空间坐标系，将通过bim构建的监控区域模型置入空间坐标系中，获得分流节点、通道、访问目的坐标p；
8.视频监控模块，安装在监控区域的入口处，用于获取进入监控区域的人员视频，并对人员视频进行截取获得图片帧；
9.图片处理模块，用于对图片帧进行分析获得图片信息，并通过图片信息获得访问目的坐标p；
10.坐标统计分析模块，用于实时对同一访问目的坐标p进行统计获得访问目的坐标p对应的人员数量n，人员数量n为进入人员减去外出人员，并将访问目的坐标p-人员数量n植入到空间坐标系中；
11.火灾检测模块，设置在检测节点位置处，用于实时监测检测节点位置处的火情；
12.灾情分析模块，用于对检测节点位置处的火情进行分析，获得火情影响范围坐标即逃生阻断节点坐标；
13.路线分析模块，用于接收逃生阻断节点坐标和分流节点坐标，对并分流节点坐标进行连接获得逃生通道线坐标，并根据逃生阻断节点坐标距离li计算各个逃生通道线坐标的安全系数si,对逃生通道线坐标的安全系数si从大到小进行排序；所述逃生阻断节点坐标
距离li为逃生阻断节点坐标与逃生通道线坐标之间的垂直距离；
14.疏散指示模块，安装在分流节点上，用于对人员进行疏散进行指示。
15.所述图片处理模块包括：
16.信息对比模块，通过图片信息查找一个预先设置的图片信息-人员信息表进行对比，判断是否属于图片信息-人员信息表，若判断结果为是，则判定为编内人员，否则，判定为编外人员；
17.目的获取模块，当判定为编内人员，目的获取模块通过图片信息查找图片信息-人员信息表，获得访问目的坐标p；当判定为编外人员，进行报警，提醒安保人员进行询问。
18.所述检测节点位置处是房屋的房顶、走廊房顶、房间顶的易于发生灾情的地方，检测模块采用烟雾感应器、温度感应器、红外线感应器。
19.所述疏散指示模块采用指示牌、指示屏幕、对监控区域模型进行三维显示。
20.所述目的获取模块包括：
21.语音交互终端，当判定为编外人员，语音交互终端用于输出语音询问编外人员登记问题，获取答复语音，将答复语音转化为文本信息；
22.信息查找模块，从文本信息中提取关键字获取访问目的，并通过目的查找一个预先设置的目的-登记信息记录表，获得登记信息，判断文本信息与登记信息是否匹配，若判断结果为是，则从登记信息获得访问目的坐标p并放行，否则，发送询问信号，安保人员接收到询问信号后进行人员盘问登记。
23.本发明的另一目的在于提供一种基于bim的智能化消防管理系统的消防管理方法，该方法包括下列顺序的步骤：
24.(1)构建空间坐标系；
25.(2)获取进入监控区域的人员视频，并对人员视频进行截取获得图片帧；
26.(3)对图片帧进行分析获得图片信息，并通过图片信息获得访问目的坐标p；
27.(4)实时对同一访问目的坐标p进行统计，获得访问目的坐标p对应的人员数量n；
28.(5)实时监测检测节点位置处的火情；
29.(6)对检测节点位置处的火情进行分析，获得火情影响范围坐标即逃生阻断节点坐标；
30.(7)接收逃生阻断节点坐标和分流节点坐标，对并分流节点坐标进行连接获得逃生通道线坐标，并根据逃生阻断节点坐标距离li计算各个逃生通道线坐标的安全系数si,逃生阻断节点坐标距离li为逃生阻断节点坐标与逃生通道线坐标之间的垂直距离；
31.(8)对安全系数si最大的逃生通道线坐标进行指示。
32.在步骤(6)中，所述火情影响范围坐标的计算方法为：判断火灾检测模块检测的温度ti是否大于一个预先设置的设定温度t’，若判断结果为是，则获得对应检测节点的位置坐标，并将该坐标依次进行连接形成闭合空间；所述闭合空间为一个平面的圆形结构，或者为一个球形或扁形的立体结构，所述闭合空间的形成方法为对节点位置坐标两两进行连接，计算获得各个线段的长度lc
ij
,其中i、j为节点位置坐标编号，且i≠j,计算获得min{lc
ij
},并将min{lc
ij
}依次进行连接获得闭合空间；
33.计算辐射距离：
[0034][0035]
其中，t为人体耐受温度，λ为热辐射损失系数；计算获得通道坐标与闭合空间的交叉点坐标，并沿着通道坐标向闭合空间中心反方向延伸，且延伸量为辐射距离d，从而获得逃生阻断节点坐标；逃生阻断节点坐标即为火情影响范围坐标。
[0036]
在步骤(7)中，所述的安全系数si的计算公式为：
[0037][0038]
其中，li为逃生阻断节点坐标距离，a为火灾扩散因子，s为逃生行程。
[0039]
由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：本发明通过构建空间坐标系，获取进入监控区域的人员视频，并对人员视频进行截取获得图片帧，对图片帧进行分析获得图片信息，并通过图片信息获得访问目的坐标p，实时对同一访问目的坐标p进行统计，获得访问目的坐标p对应的人员数量n，实时监测检测节点位置处的火情，对检测节点位置处的火情进行分析，获得火情影响范围坐标和逃生阻断节点坐标；接收逃生阻断节点坐标和分流节点坐标，对并分流节点坐标进行连接获得逃生通道线坐标，并根据逃生阻断节点坐标距离li计算各个逃生通道线坐标的安全系数si,对安全系数si最大的逃生通道线坐标进行指示，整个过程无需人工参与，智能化较强，用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测等领域。
附图说明
[0040]
图1是本系统的电路结构框图；
[0041]
图2是图1中图片处理模块的电路结构框图；
[0042]
图3是本方法的流程图。
具体实施方式
[0043]
如图1所示，一种基于bim的智能化消防管理系统，包括：
[0044]
空间构建模块，用于构建空间坐标系，将通过bim构建的监控区域模型置入空间坐标系中，获得分流节点、通道、访问目的坐标p；监控区域包括露天面积、建筑、建筑物内部的环境，并将各个访问目的坐标p、分流节点、通道植入到空间坐标系中，例如各个楼栋坐标，楼栋中各个业主的地址坐标等。
[0045]
视频监控模块，安装在监控区域的入口处，用于获取进入监控区域的人员视频，并对人员视频进行截取获得图片帧；所述视频监控模块采用摄像头。
[0046]
图片处理模块，用于对图片帧进行分析获得图片信息，并通过图片信息获得访问目的坐标p；
[0047]
坐标统计分析模块，用于实时对同一访问目的坐标p进行统计获得访问目的坐标p对应的人员数量n，人员数量n为进入人员减去外出人员，并将访问目的坐标p-人员数量n植入到空间坐标系中；例如，到1809号室的人员数量为18，其中上班进入21人，中途外出3人，剩余18人，则在写字楼空间坐标系中1809号室坐标位置标定为18；
[0048]
火灾检测模块，设置在检测节点位置处，用于实时监测检测节点位置处的火情；
[0049]
灾情分析模块，用于对检测节点位置处的火情进行分析，获得火情影响范围坐标即逃生阻断节点坐标；
[0050]
路线分析模块，用于接收逃生阻断节点坐标和分流节点坐标，对并分流节点坐标进行连接获得逃生通道线坐标，并根据逃生阻断节点坐标距离li计算各个逃生通道线坐标的安全系数si,对逃生通道线坐标的安全系数si从大到小进行排序；所述逃生阻断节点坐标距离li为逃生阻断节点坐标与逃生通道线坐标之间的垂直距离；
[0051]
疏散指示模块，安装在分流节点上，用于对人员进行疏散进行指示。
[0052]
如图2所示，所述图片处理模块包括：
[0053]
信息对比模块，通过图片信息查找一个预先设置的图片信息-人员信息表进行对比，判断是否属于图片信息-人员信息表，若判断结果为是，则判定为编内人员，否则，判定为编外人员；
[0054]
目的获取模块，当判定为编内人员，目的获取模块通过图片信息查找图片信息-人员信息表，获得访问目的坐标p；当判定为编外人员，进行报警，提醒安保人员进行询问。
[0055]
例如，李四上班到公司，公司在一家24层的写字楼上，通过门闸时，通过视频监控模块获取了李四的面部图片帧，图片处理模块将李四的面部图片帧进行处理，获得图片信息，图片信息-人员信息表可以是李四入职是构建，里面包括李四的图片信息、姓名、年龄、家庭住址、工作单位、工作地址(此栋楼1809号)等。经过对比获得李四为此楼栋人员即编内人员，并且访问目的坐标p为1809号室。
[0056]
所述检测节点位置处是房屋的房顶、走廊房顶、房间顶的易于发生灾情的地方，检测模块采用烟雾感应器、温度感应器、红外线感应器。
[0057]
所述疏散指示模块采用指示牌、指示屏幕、对监控区域模型进行三维显示。三维显示对监控区域模型内部最佳逃生通道进行显示，通过三维显示，可以更好的对逃生路线进行显示，指示能力强，逃生路线一目了然。
[0058]
所述目的获取模块包括：
[0059]
语音交互终端，当判定为编外人员，语音交互终端用于输出语音询问编外人员登记问题，获取答复语音，将答复语音转化为文本信息；
[0060]
信息查找模块，从文本信息中提取关键字获取访问目的，并通过目的查找一个预先设置的目的-登记信息记录表，获得登记信息，判断文本信息与登记信息是否匹配，若判断结果为是，则从登记信息获得访问目的坐标p并放行，否则，发送询问信号，安保人员接收到询问信号后进行人员盘问登记。
[0061]
例如，一外来人员张三通过门闸时，经过视频监控模块获取人员面部的图片帧，并进行处理获得图片信息，且判定为编外人员。语音交互终端询问外来人员姓名、年龄、访问的门牌号、事由、目的人员姓名等，访问的目的是一个门牌号，通过门牌号查找一个预先设置的门牌号-登记信息记录表，获得登记信息。登记信息为业主的姓名、职业等，并判断目的人员姓名与业主的姓名是否相同，判定为不相同，则安保人员进行人工盘问，盘问通过后可以输入访问目的，访问目的可以语音输入。
[0062]
如图3所示，本方法包括下列顺序的步骤：
[0063]
(1)构建空间坐标系；
[0064]
(2)获取进入监控区域的人员视频，并对人员视频进行截取获得图片帧；
[0065]
(3)对图片帧进行分析获得图片信息，并通过图片信息获得访问目的坐标p；
[0066]
(4)实时对同一访问目的坐标p进行统计，获得访问目的坐标p对应的人员数量n；
[0067]
(5)实时监测检测节点位置处的火情；
[0068]
(6)对检测节点位置处的火情进行分析，获得火情影响范围坐标和逃生阻断节点坐标；
[0069]
(7)接收逃生阻断节点坐标和分流节点坐标，对并分流节点坐标进行连接获得逃生通道线坐标，并根据逃生阻断节点坐标距离li计算各个逃生通道线坐标的安全系数si,逃生阻断节点坐标距离li为逃生阻断节点坐标与逃生通道线坐标之间的垂直距离；
[0070]
(8)对安全系数si最大的逃生通道线坐标进行指示。
[0071]
在步骤(6)中，所述火情影响范围坐标的计算方法为：判断火灾检测模块检测的温度ti是否大于一个预先设置的设定温度t’，若判断结果为是，则获得对应检测节点的位置坐标，并将该坐标依次进行连接形成闭合空间；所述闭合空间为一个平面的圆形结构，或者为一个球形或扁形的立体结构，所述闭合空间的形成方法为对节点位置坐标两两进行连接，计算获得各个线段的长度lc
ij
,其中i、j为节点位置坐标编号，且i≠j,计算获得min{lc
ij
},并将min{lc
ij
}依次进行连接获得闭合空间；
[0072]
计算辐射距离：
[0073][0074]
其中，t为人体耐受温度，λ为热辐射损失系数；计算获得通道坐标与闭合空间的交叉点坐标，并沿着通道坐标向闭合空间中心反方向延伸，且延伸量为辐射距离d，从而获得逃生阻断节点坐标；逃生阻断节点坐标即为火情影响范围坐标。在这里，通道坐标是指空间构建模块所获得的通道的坐标。
[0075]
在步骤(7)中，所述的安全系数si的计算公式为：
[0076][0077]
其中，li为逃生阻断节点坐标距离，a为火灾扩散因子，可以通过经验获得，主要影响为烟雾浓度、火灾扩散速度等，s为逃生行程。
[0078]
路径分析模块通过访问目的坐标p和人员数量n，计算访问目的坐标p与安全系数si的逃生通道线坐标之间的行程ti，并计算获得通道抵达时间其中，v为逃生平均速度，b为调整系数，并对ti±
t0的逃生人员进行统计获得逃生流量q,其中t0为一个预设的时间误差。判断逃生流量q是否大于一个预先设置的q’，q’可以通道宽度进行确定，若判断结果为是，则疏散指示模块对安全系数si的逃生通道线坐标进行指示，否则，疏散指示模块对超出q’的访问目的坐标p进行安全系数s
i+1
的逃生通道线坐标指示。