一种基于BIM和被动式RFID的室内定位方法与流程

本发明涉及建筑室内定位，建筑消防技术，被动式rfid以及建筑信息模型应用领域，具体涉及一种基于bim和被动式rfid的室内定位方法。

背景技术：

大量研究和统计表明，消防员进入出现火灾或其他紧急情况的建筑物内部进行灭火和救援任务时，他们会面临很大的人生风险。每年都有大量的消防员在救灾过程中受伤甚至殉职。利用最新科技和理论，开发可以提高建筑物内消防和救灾过程效率和消防员安全的技术和系统，是十分紧迫和具有重要意义的。

尽管接受过特殊的训练，消防员在处于火灾或其他紧急情况下的建筑物中的行为有别于普通人，但如果没有对其所在位置的准确判断，也会做出错误的决定，导致自身受到伤害。尤其是在缺乏对建筑物整体情况的了解和预判时，很难做出最优的救灾操作。为了解决这个问题，需要对所有进入建筑物的消防员进行及时而准确的定位，并根据所有消防员的位置以及他们周围的情况，协调整体团队的行动。

定位技术已经发展得非常成熟，最简单的例子是gps和北斗导航系统。这些技术基于庞大而昂贵的基站网络，需要很大的初投资和运维成本。大多数现有或正在被开发的用于建筑室内定位的技术，都是采用类似的技术方案，即基于需要预先安装调试的基站网络。这些技术多数还没有达到实用的水平，而且，即使达到了，也不使用于建筑救灾过程。这是因为当建筑出现像火灾这样的紧急情况时，根本没有时间或条件来搭建所需要的基站网络。而由于基站网络的初投资和运维成本很高，不可能在所有的建筑里预先安装。

有鉴于此，本发明人（团队）提出了这个革命性的低成本室内定位系统，基于bim技术和传感器技术，被动式rfid和bim技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于bim和被动式rfid的室内定位方法，以解决的问题是：基于成熟的传感器技术，被动式rfid和bim技术，对进入出现火灾或其他危机情况的建筑物的消防员进行及时而精准的定位，对所有消防员所处空间的环境，风险，以及其身体状况进行评估预判，为统一协调救灾过程提供可靠的信息，最优化救灾过程的效率和人员的安全性。

为实现上述目的，本发明具体提供的技术方案为：第一步：借助诸如revit等软件平台以及辅助插件，建立单一建筑物的bim数据库，包含被动式rfid标签与实现室内定位相关的信息。并据此安装测试所有rfid标签。发明内容包括：ifc数据结构扩展，可方便调节覆盖范围和灵敏度的被动式rfid系统，可有效隔绝热源保障rfid标签在火灾情况下正常工作两小时以上的安装保护盒，可自动下载定位信息给rfid标签的与bim数据库相联的移动设备及应用；

第二步：按照第一步的过程，建立消防站辖区里所有建筑物的子系统，并整合辖区建筑物bim数据库和相关服务支撑工具。发明内容包括：火灾报警反应系统，自动数据加载，单一建筑物快速火焰及烟雾模拟器自动生成，以及现场指挥中心平台优化；

第三步：当消防站接到火灾报警，自动启动火灾警报反应系统，快速整合并下载相关建筑的bim数据，rfid数据，火焰烟雾快速模拟器参数等到现场指挥中心的计算机和待使用的所有穿戴设备。发明内容同第一步；

第四步：救灾过程中，消防员在建筑物内部的行动轨迹，身体状况，以及室内环境，尤其是火焰与烟雾的状况，由穿戴设备监测并通过双通道无线传感器网络，传输到现场指挥中心，由其对建筑物的整体情况进行实时评估和危机预判，并最优化救灾过程。发明内容包括：多参数传感器模块，基于微计算机的穿戴设备，双通道（一个高速小范围，一个低速大范围）无线电传感器网络；

第五步：救灾过程后，自动生成救灾报告，为后期改善救灾过程提供大数据支持。

进一步的，所述的系统在会记录所有配备穿戴设备的消防员在行动过程中的轨迹以及他们所处的室内环境，身体状况，为后期总结经验，设计更好的救灾策略和过程提供科学依据。

进一步的，所述的系统可以根据所记录的实测信息和bim数据库，自动生成救灾过程报告。

工作原理：

消防员穿戴设备利用所配备的无线射频读取器激活小范围内预置于建筑室内关键位置的被动式rfid，并依据bim数据判断出所处的位置。该位置信息与其他环境参数和消防员身体参数，由无线电网络，经网关传输到现场指挥中心。基于这些实时的现场信息，指挥中心对建筑物内的火灾状况做出准确及时的评估，并对所有消防员的行动进行协调，达到高效和安全的目的。本发明仅限于建筑室内的定位系统，现场指挥中心的相关技术细节另有专利涵盖。

与现有技术相比，本发明所提供的系统具有以下优点：

一、创新地应用成熟的rfid，传感器技术和bim技术，提供低成本而可靠的室内定位策略。

二、基于revit等软件平台，为工程应用提供简洁有效的实用工具，有利于技术的推广应用。

三、室内定位精度高，满足提高消防救灾过程效率和人员安全性的要求。

四、不依赖复杂而昂贵的基站网络，实现建筑物室内人员精准定位，以及相关人员身体状况和所处空间的环境的监测。

高度模块化的结构，可分区实现单一建筑物里，逐步实现一个消防站辖区里所有建筑物里，该系统的建设。

附图说明

图1为本发明的系统流程图。

其中附图中的英文翻译：

buildinginterior建筑室内

centralstation现场指挥中心

bim(buildinginformationmodeling)建筑信息模型

quicksmoke/firesimulator快速火焰烟雾模拟器

operationcoordinatingcentre现场指挥协调机制

gateway无线通讯网关

wd(wearabledevices)消防员穿戴设备。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种基于bim技术和被动式rfid的智能室内定位方法，包括如下步骤：

第一步：建立单一建筑物的bim数据库，其中包含可足以提供必要室内定位所需的所有rfid标签；

第二步：根据第一步产生的bim数据库，安装单一建筑所需的所有rfid标签。所有单一标签的设置是经由一个与建筑物bim数据库相联的移动终端设备实现的；

第三步：依据第一，二步，在消防站辖区里所有建筑物里安转该系统，并完善消防站里的数据库；

第四步：当某一个单体建筑发生火灾或其他危机情况时，消防站自动下载相关bim数据到将要作为现场指挥中心的计算机，以及所有的待使用的穿戴设备；

第五步：配备穿戴设备的消防员进入建筑物室内，rfid射频读取器激活范围内的rfid标签，并根据bim数据，对消防员进行定位，该信号与消防员的身体参数以及其所处空间的环境参数，经由双通道无线电网络，传输到现场指挥中心的计算机；

第六步：现场指挥中心的计算机，根据所有穿戴设备的实时数据，建筑物bim数据，更新快速火焰/烟雾模拟器数据，对建筑火灾现状和发展趋势进行评估和预判，并据此优化救灾策略；

第七步：现场指挥中心向每一位配备穿戴设备的消防员发出实时行为指引，保障团队行动的整体协调和个体的安全。

以上对本发明的具体实施进行了介绍。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。