一种基于数字孪生的消防演练方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的消防演练方法与系统，利用数字孪生技术和BIM建模技术构建建筑物的数字孪生模型，实现了现实世界到虚拟世界的实时映射，从而实时直观地、真实地反映建筑物内消防设施、安防设施和公共设施的运行状态以及人员的运动状态，更加真实地模拟了现实世界场景；利用数字孪生模型进行消防演练仅需要在方案设计和演练准备时投入少量的人力物力，大大降低了消防演练成本；通过重复利用数字孪生模型反复进行消防演练，进一步降低了消防演练成本，使社会单位更好地掌握消防四个能力，减少甚至避免火灾事件的发生。减少甚至避免火灾事件的发生。减少甚至避免火灾事件的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的消防演练方法与系统


[0001]本专利技术涉及建筑消防
，尤其涉及一种基于数字孪生的消防演练方法与系统。

技术介绍

[0002]“消防”即是消除隐患，预防灾患，当然狭义的意思在人们认识初期是：（扑灭）火灾的意思，而现在生活中消防的主要工作还是扑灭火灾。
[0003]社会单位的消防能力通常包括：检查消除火灾隐患的能力；组织扑救初起火灾的能力；组织人员疏散逃生的能力；消防宣传教育培训的能力。这四个能力都需要通过不断演练才能使相关人员具备相关能力，目前组织一次消防演练投入的成本高，准备的周期长，时间的间隔久，无法做到经常演练，最终的效果比较差，真正遇到火情处置很难得当。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于数字孪生的消防演练方法与系统，以降低社会单位进行消防演练的成本，能够通过不断演练，使社会单位能够真正掌握消防的四个能力，减少甚至避免火灾事件的发生。
[0005]本专利技术提供了一种基于数字孪生的消防演练方法，包括：采用3D激光测量技术对待消防演练的建筑物及其楼层结构、消防重点区域的室内结构、消防设施、安防设施和公共设施进行扫描；利用扫描获取的三维数据进行虚拟建筑模型的构建，再通过所述虚拟建筑模型构建出相应的BIM虚拟模型和BIM虚拟模型库；获取所述消防设施、安防设施、公共设施以及建筑物内人员的实时数据，对消防设施、安防设施和公共设施的实时数据进行处理，得到反映消防设施、安防设施和公共设施运行状态的状态数据；对人员的实时数据进行处理，得到人员在相应实时场景的特征数据；将所述状态数据和特征数据匹配到所述BIM虚拟模型中，得到相应的数字孪生模型，所述数字孪生模型随着状态数据和特征数据的变化而演变；设计消防演练方案以及相应的应急处理预案，根据所述消防演练方案在所述数字孪生模型中进行演练准备；其中演练准备包括制定演练计划、演练动员与培训、应急处理预案演练保障以及火情模拟，火情模拟参数包括火灾场景、可燃物、火情蔓延趋势和烟雾弥漫速度；当消防演练启动时，根据所述火情模拟参数在所述数字孪生模型中模拟火情发生，触发现实世界中相应的消防设施、安防设施、公共设施以及人员动作，所述数字孪生模型随着现实世界中消防设施、安防设施、公共设施以及人员的动作而演变，并在客户端展示；演练指挥人员根据客户端获取的人员位置、楼层分布信息和火情信息选择相应的应急处理预案，并根据所述应急处理预案在现实世界中进行应急处理。
[0006]进一步地，所述消防演练方法还包括：消防演练结束后，利用数字孪生模型重复整个演练过程，并对整个演练进行评价，输出消防演练总结报告。
[0007]进一步地，所述消防设施包括各类灭火器、消火栓、自动报警器、手动报警器、室内消防给水系统、消防广播系统、应急疏散系统、独立式消防传感器报警系统。
[0008]进一步地，所述安防设施包括视频摄像系统和门禁系统；所述公共设施包括照明系统和暖通系统。
[0009]进一步地，所述得到人员在相应实时场景的特征数据的具体实现过程为：通过三维扫描仪获取包含人员所在场景的人员图像；对所述人员图像进行处理，得出人体区域；基于所述人体区域构建人员的三维模型；基于人员所在场景和人体区域获取人员在场景中实际所处的位置，即获取人员在相应实时场景的特征数据。
[0010]进一步地，对所述人员图像的处理包括：对所述人员图像进行裁剪，得到第一图像；对所述第一图像进行滤波处理，得到第二图像；从所述第二图像中提取最大连通区域，得到第三图像；对所述第三图像进行插值处理，得到第四图像；对所述第四图像进行形态学处理，得到人体区域。
[0011]进一步地，所述消防演练方案包括消防演练的频次、规模、形式、地点和时间、以及消防演练的组织架构；所述组织架构包括领导组、策划组、保障组、评估组以及演练人员。
[0012]进一步地，通过UI可视化引擎在所述客户端展示。
[0013]进一步地，所述客户端为WEB端或手机端。
[0014]本专利技术还提供一种基于数字孪生的消防演练系统，包括：第一数据采集单元，用于采用3D激光测量技术对待消防演练的建筑物及其楼层结构、消防重点区域的室内结构、消防设施、安防设施和公共设施进行扫描；第二数据采集单元，用于采集并获取所述消防设施、安防设施和公共设施以及建筑物内人员的实时数据；模型构建单元，用于利用扫描获取的三维数据进行虚拟建筑模型的构建，再通过所述虚拟建筑模型构建出相应的BIM虚拟模型和BIM虚拟模型库；数据处理单元，用于对消防设施、安防设施和公共设施的实时数据进行处理，得到反映消防设施、安防设施和公共设施运行状态的状态数据；对人员的实时数据进行处理，得到人员在相应实时场景的特征数据；匹配单元，用于将所述状态数据和特征数据匹配到所述BIM虚拟模型中，得到相应的数字孪生模型，所述数字孪生模型随着状态数据和特征数据的变化而演变；设计单元，用于设计消防演练方案以及相应的应急处理预案；设置单元，用于根据所述消防演练方案在所述数字孪生模型中进行演练准备；其中演练准备包括制定演练计划、演练动员与培训、应急处理预案演练保障以及火情模拟，火情模拟参数包括火灾场景、可燃物、火情蔓延趋势和烟雾弥漫速度；展示单元，用于当消防演练启动时，展示所述数字孪生模型随着现实世界中消防
设施、安防设施、公共设施以及人员的动作而演变的过程，并根据展示获取人员位置、楼层分布信息和火情信息；评估单元，用于消防演练结束后，利用数字孪生模型重复整个演练过程，并对整个演练进行评价，输出消防演练总结报告。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的一种基于数字孪生的消防演练方法与系统，利用数字孪生技术和BIM建模技术构建建筑物的数字孪生模型，实现了现实世界到虚拟世界的实时映射，从而实时直观地、真实地反映建筑物内消防设施、安防设施和公共设施的运行状态以及人员的运动状态，更加真实地模拟了现实世界场景；利用数字孪生模型进行消防演练仅需要在方案设计和演练准备时投入少量的人力物力，大大降低了消防演练成本；通过重复利用数字孪生模型反复进行消防演练，进一步降低了消防演练成本，使社会单位更好地掌握消防四个能力，减少甚至避免火灾事件的发生；消防演练后的评估能够及时了解消防演练中执行情况、预案的合理性与可操作性、各演练人员的处理能力等，对于薄弱环节可以加强演练，对于不合理或操作性差的预案进行改进等等，使演练方案和预案更加完善，提高了演练人员消防方面的能力。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例中基于数字孪生的消防演练方法流程图；图2为本专利技术实施例中基于基于数字孪生的消防演练系统架构图。
具体实施方式
[0018]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的消防演练方法，其特征在于，包括：采用3D激光测量技术对待消防演练的建筑物及其楼层结构、消防重点区域的室内结构、消防设施、安防设施和公共设施进行扫描；利用扫描获取的三维数据进行虚拟建筑模型的构建，再通过所述虚拟建筑模型构建出相应的BIM虚拟模型和BIM虚拟模型库；获取所述消防设施、安防设施、公共设施以及建筑物内人员的实时数据，对消防设施、安防设施和公共设施的实时数据进行处理，得到反映消防设施、安防设施和公共设施运行状态的状态数据；对人员的实时数据进行处理，得到人员在相应实时场景的特征数据；将所述状态数据和特征数据匹配到所述BIM虚拟模型中，得到相应的数字孪生模型，所述数字孪生模型随着状态数据和特征数据的变化而演变；设计消防演练方案以及相应的应急处理预案，根据所述消防演练方案在所述数字孪生模型中进行演练准备；其中演练准备包括制定演练计划、演练动员与培训、应急处理预案演练保障以及火情模拟，火情模拟参数包括火灾场景、可燃物、火情蔓延趋势和烟雾弥漫速度；当消防演练启动时，根据所述火情模拟参数在所述数字孪生模型中模拟火情发生，触发现实世界中相应的消防设施、安防设施、公共设施以及人员动作，所述数字孪生模型随着现实世界中消防设施、安防设施、公共设施以及人员的动作而演变，并在客户端展示；演练指挥人员根据客户端获取的人员位置、楼层分布信息和火情信息选择相应的应急处理预案，并根据所述应急处理预案在现实世界中进行应急处理。2.如权利要求1所述的基于数字孪生的消防演练方法，其特征在于，还包括：消防演练结束后，利用数字孪生模型重复整个演练过程，并对整个演练进行评价，输出消防演练总结报告。3.如权利要求1所述的基于数字孪生的消防演练方法，其特征在于，所述消防设施包括各类灭火器、消火栓、自动报警器、手动报警器、室内消防给水系统、消防广播系统、应急疏散系统、独立式消防传感器报警系统。4.如权利要求1所述的基于数字孪生的消防演练方法，其特征在于，所述安防设施包括视频摄像系统和门禁系统；所述公共设施包括照明系统和暖通系统。5.如权利要求1~4中任一项所述的基于数字孪生的消防演练方法，其特征在于，所述得到人员在相应实时场景的特征数据的具体实现过程为：通过三维扫描仪获取包含人员所在场景的人员图像；对所述人员图像进行处理，得出人体区域；基于所述人体区域构建人员的三维模型；基于人员所在场景和人体区域获取人员在场景中实际所处的位置，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：石卉，戴晓莹，徐海峰，王泉，陆启媛，施永红，王凤宏，张桃玲，
申请(专利权)人：江苏有熊安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：