一种基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置，属于救援设备技术领域。包括佩戴装置和数据采集及传输装置；通过将建筑的BIM模型存储在佩戴装置的微型电脑内，在建筑内部的适当位置布设一定数量的传感器单元、数据传输基站和定位基站，当需要紧急疏散时，各传感器单元采集建筑内的实时数据，通过放大、模/数转换，将数据传送至第二通讯模块和数据传输基站，通过定位基站与定位模块实时监测逃生者的位置和速度，所有逃生者可以实时共享数据或者获取来自数据传输基站的数据，通过增强现实技术，实时显示在AR眼镜上，从而寻找最合适的逃生路径。

An Escape Rescue Assistant Device Based on BIM and AR Technology

The invention discloses an escape rescue auxiliary device based on BIM and AR technology, which belongs to the technical field of rescue equipment. Including wearing device and data acquisition and transmission device; by storing the BIM model of the building in the wearing device's micro-computer, and installing a certain number of sensor units, data transmission base stations and positioning base stations in the appropriate location of the building, when the need for emergency evacuation, each sensor unit collects real-time data in the building, and transmits the data through amplification, analog/digital conversion. To the second communication module and data transmission base station, through the location base station and location module to monitor the location and speed of the escapees in real time, all the escapees can share data in real time or obtain data from the data transmission base station. Through augmented reality technology, real-time display on AR glasses, so as to find the most suitable escape path.

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置
本专利技术属于救援设备
，具体涉及一种基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置。
技术介绍
在目前建筑工程领域中，BIM(通常理解为建筑信息模型)技术的研究尚处于初级阶段，该技术通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。而AR(AugmentedReality，即增强现实)技术也处于起步阶段，AR是所有关于虚拟和物理空间的协同定位，或者是虚拟数据导入到现实的物理空间，不管使用的是什么样的显示设备，只要通过它，便可以在物理空间里面准确的协同定位数据，这涉及到位置跟踪，定位跟踪以及比例问题。BIM技术和AR技术结合能够助力设计、建造、检查、操作和维护等工作，并且最大限度地变革建造运维过程。高层建筑消防系统以灭火和安全疏散为主，现有的安全疏散系统大都为人员自发的由安全通道疏散。安全通道一般为楼梯，楼层较多时人们慌乱容易迷失。并且，现有的火灾监控报警系统，仅通过检测温度进行火灾监控报警，检测项目单一、不符合现在火灾发生情况下的复杂性，报警系统具有局限性。CN201210032822-一种基于BIM的智能消防系统，涉及一种基于BIM的智能消防系统，包括火灾报警子系统、计算服务器、数据库服务器、监控室显示器和动态消防指示牌，所述的计算服务器分别与火灾报警子系统、数据库服务器、监控室显示器、动态消防指示牌连接。最后采用Dijkstra算法计算出最短的逃生路线。该技术方案中，由于楼层较多，虽然有安全疏散通道，但在火灾下人们的慌乱导致人员的疏散容易盲目，迷失方向，并且所有被困人员的安全疏散通道没有差异，无法控制疏散人流量，不利于人流量较大时的疏散。CN201520716946-多维BIM建筑消防系统，公开了一种多维BIM建筑消防系统，包括设置在不同楼层的个人救助定位装置以及信息采集装置、BIM模型仿真装置、控制中心和终端；所述个人救助定位装置上设有按键和位置信息发送模块，触发按键，位置信息发送模块发送个人救助定位装置的位置和求救信号；所述信息采集装置采用标准接口实时采集建筑动态火情信息和建筑消防安全防护信息；所述BIM模型仿真装置建立建筑动态火情信息和建筑消防安全防护信息的多维立体消防仿真模型；所述控制中心在所述终端上显示所述消防仿真模型以及火情位置、发送求救信号的个人救助定位装置的位置。本专利技术建立多维建筑模型，方便消防救助，并通过个人救助定位装置达到快速准确找到并救助被困人员的效果。该技术方案只是对于被困人员进行信息采集，但个人自救却无法获取相应信息，未能充分发挥火灾现场被困人员的主观能动性。而目前，关于BIM+AR技术在高层建筑应急疏散方面的研究几乎没有。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于BIM和AR技术的逃生救援辅助系统，通过将建筑空间布局和消防监控系统数据有效地结合起来，在灾难来临时准确、高效地指引人们逃生。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开的一种基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置，包括佩戴装置和数据采集及传输装置；佩戴装置包括头盔和AR眼镜；头盔中集成了微型电脑、电源、定位模块和第一通讯模块；其中，微型电脑中存储有建筑的BIM数据，微型电脑分别与AR眼镜、定位模块和第一通讯模块电连接，佩戴装置通过电源供电；数据采集及传输装置包括电连接的传感器单元、数据传输基站、定位基站和第二通讯模块，第二通讯模块与第一通讯模块通信互联，定位基站与定位模块通信互联；传感器单元包括依次电连接的传感器、放大模块和A/D转换模块，传感器单元与数据传输基站连接，若干传感器单元和定位基站布设在建筑内部。优选地，传感器包括烟雾传感器、温度传感器、气压传感器和图像传感器。优选地，佩戴装置还包括支持通信对讲的语音对讲系统。优选地，第一通讯模块和第二通讯模块为具有多动态协议的蓝牙/ZigBee组合通信模块。可以采用HC-05主从机一体蓝牙模块通信系统与2.4Gzigbee无线串口收发模块通信系统通过SiliconLabs的多动态协议调度传输。优选地，定位模块和定位基站采用I-UWB技术。优选地，佩戴装置还包括求助系统，求助系统与定位模块连接，能够发送求助信号和位置。优选地，佩戴装置还包括能够提供照明的照明设备。优选地，佩戴装置还包括能够防止烟雾吸入的防烟面具。优选地，微型电脑中内置有迪杰斯特拉最短路径算法。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置，通过将建筑的BIM模型存储在佩戴装置的微型电脑内，在建筑内部的适当位置布设一定数量的传感器单元、数据传输基站和定位基站，当需要紧急疏散时，各传感器单元采集建筑内的实时数据，通过放大、模/数转换，将数据传送至第二通讯模块和数据传输基站，通过定位基站与定位模块实时监测逃生者的位置和速度，所有逃生者可以实时共享数据或者获取来自数据传输基站的数据，通过增强现实技术，实时显示在AR眼镜上，从而寻找最合适的逃生路径。进一步地，传感器单元包括烟雾传感器、温度传感器、气压传感器和图像传感器，分别获得烟雾、温度、气压、人流量数据，数据面广，信息多元化。进一步地，语音对讲系统可以使逃生者互相传递有用的信息，增加逃生的几率。进一步地，采用多动态协议的蓝牙/ZigBee组合通信模块进行数据传输，因为火灾发生时通常会造成线路损坏，影响数据的传输，本系统设计采用的蓝牙、Zigbee多协议动态调度数据传输方案，具有低功耗、低复杂度、可快速大范围覆盖等特点，既可以实现普通传感器的信息采集功能，又可以转发蓝牙网络传送的消息或文件，能很好的实现火灾中数据信息的快速、稳定传输。另外，Zigbee的数据传输速度有限，仅供传输简单数据。每一层楼都会布设足够的数据传输基站，基站内含有Zigbee无线串口收发模块，用于接收本楼层各传感器收集的数据，同时接入蓝牙通信模块，由多动态协议对两个模块中的不同协议进行调度。通过蓝牙，对楼层内的数据传输基站联网，使得本楼层传感器接收的数据得以通过蓝牙联网共享，再通过蓝牙模块传输到各逃生者的佩戴装置中的第一通讯模块。进一步地，求助系统可以在逃生者失去行动能力等突发事件时向其他逃生者进行求助，并通过定位模块发送自己的位置，便于其他逃生者施救。进一步地，照明设备可以在断电情况下进行照明。进一步地，防烟面具可以防止吸入烟雾。进一步地，微型电脑中内置有迪杰斯特拉最短路径算法，可在火灾发生时迅速将接收到的本楼层烟雾监测值、温度监测值、气压监测值、人流量监测值以及个人定位、速度等数据，利用Dijkstra算法加权计算得到实施最优路径，且随着火灾蔓延时烟雾、温度、气压、人流量数据的实时更新值得到实时最优逃生路径。对于求得的最佳路径，利用AR技术，结合微型电脑中预留的BIM数据，将最优逃生路径在建筑的BIM模型中标出，并且通过AR眼镜显示在逃生者眼前，同时辅助以相应的增强现实效果下的路标指引，快速指导逃生。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的工作原理示意图；图中，1为头盔，2为AR眼镜，3为照明设备，4为防烟面具。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构和工作原理做进一步详细描述：如图1，本专利技术的基于BIM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置，其特征在于，包括佩戴装置和数据采集及传输装置；佩戴装置包括头盔(1)和AR眼镜(2)；头盔(1)中集成了微型电脑、电源、定位模块和第一通讯模块；其中，微型电脑中存储有建筑的BIM数据，微型电脑分别与AR眼镜(2)、定位模块和第一通讯模块电连接，佩戴装置通过电源供电；数据采集及传输装置包括电连接的传感器单元、数据传输基站、定位基站和第二通讯模块，第二通讯模块与第一通讯模块通信互联，定位基站与定位模块通信互联；传感器单元包括依次电连接的传感器、放大模块和A/D转换模块，传感器单元与数据传输基站连接，若干传感器单元和定位基站布设在建筑内部。

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置，其特征在于，包括佩戴装置和数据采集及传输装置；佩戴装置包括头盔(1)和AR眼镜(2)；头盔(1)中集成了微型电脑、电源、定位模块和第一通讯模块；其中，微型电脑中存储有建筑的BIM数据，微型电脑分别与AR眼镜(2)、定位模块和第一通讯模块电连接，佩戴装置通过电源供电；数据采集及传输装置包括电连接的传感器单元、数据传输基站、定位基站和第二通讯模块，第二通讯模块与第一通讯模块通信互联，定位基站与定位模块通信互联；传感器单元包括依次电连接的传感器、放大模块和A/D转换模块，传感器单元与数据传输基站连接，若干传感器单元和定位基站布设在建筑内部。2.根据权利要求1所述的基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置，其特征在于，传感器包括烟雾传感器、温度传感器、气压传感器和图像传感器。3.根据权利要求1所述的基于BIM和AR技术的逃生救援辅助装置，其特征在于，佩戴装置还包括支持通信对讲的语音对讲系统。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晟威，张乐乐，葛玉洲，杨丽萍，阳若淼，金彦林，张欣，董萍，韩佳芮，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61