基于空间认知的室内消防地图的设计方法技术

本发明专利技术提供基于空间认知的室内消防地图的设计方法，涉及消防安全领域。该基于空间认知的室内消防地图的设计方法，具体包括以下步骤，S1.BIM模型搭建，S2.GIS数据集成，S3.表达室内空间划分，S4.表达消防专题要素，S5.设计消防地图，S6.规划撤离路线，S7.构建辅助管理系统，S8.模拟火灾仿真实验，S9.制定应急处置预案。通过将BIM模型通过语义提取和几何转换为符合OGC标准的三维GIS的3DTiles数据格式，同时通过数据库建立数据映射保证了完整地集成了BIM的数据，大大减小了模型渲染的强度，以及提高了数据的稳定性，并且通过属性特征设计的不同的地图元素，配合消防人员认知特点，为室内救援作业的消防人员撤离提供有效的动态路线，大大保障了人员的生命安全。大大保障了人员的生命安全。大大保障了人员的生命安全。

【技术实现步骤摘要】
基于空间认知的室内消防地图的设计方法


[0001]本专利技术涉及消防安全领域，具体为基于空间认知的室内消防地图的设计方法。

技术介绍

[0002]近几年来，大型城市综合体，TOD社区等大体量且内部结构复杂的建筑纷纷涌现，这些建筑结构多样、功能复杂、材料新颖、需要配备的消防设置点位多、总量大，消防安全通道拓扑结构复杂，给突发火灾时消防人员的救援和撤离疏散带来了全新的挑战，所以需要一种室内消防地图的设计方法。
[0003]现有室内消防地图建立的模型，通常其渲染任务量大，以及信息容易丢失，因此，提出了基于空间认知的室内消防地图的设计方法，以解决上述的问题。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于空间认知的室内消防地图的设计方法，解决了模型渲染任务大，加载困难，数据易丢失的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于空间认知的室内消防地图的设计方法，具体包括以下步骤：
[0008]S1.BIM模型搭建
[0009]通过实地踏勘与收集CAD图纸，实际地对试验区的具体情况进行了解，建立BIM模型，并且选取必须的部分进行最简化的构建，尽可能达到最简化的比例，再根据研究的需求加入必要族类构件，同时纹理贴图也要尽可能达到最简化的比例，得到BIM模型；
[0010]S2.GIS数据集成
[0011]将S1中所述BIM模型使用IFC数据格式导出并分析，得到标准格式IFC，通过文本语义解析简化几何语义删除不必要的属性信息，结合已有标准筛选出简化之后文本的关键文本特性和空间信息特性，最后根据自定义的可视化渲染规则对混合模型瓦片元数据进行设计、运用元数据易扩展的特点对场景内的建筑元数据进行空间嵌套，从而实现对混合模型各层级瓦片的空间合理组织，最终得到混合模型3DTiles；
[0012]S3.表达室内空间划分
[0013]通过对室内主通道形状的分析，使用明显的线状符号和箭头突出表示室内主要通道和出口位置，不同危险等级的室内空间采用不同的底部衬色表示，可使用浅红色表示轻度危险室内空间，使用粉红色表示显著危险空间，使用深红色表示高度危险空间，使用大红色表示极其危险空间，对于基于可通行情况的室内空间划分，可使用不同的线性边界来表达，使用实线边界表达不可通行区域，使用虚线边界表达可破障通行区域，使用背景色的线条表示可直接通行区域的边界线；
[0014]S4.表达消防专题要素
[0015]以室内建筑信息为基础，重点突出消防专题要素，通过颜色、特殊符号突出表达消防栓、疏散指示器消防专题要素，并且设计专门的消防救援应急专题符号库；
[0016]S5.设计消防地图
[0017]通过对S2中所述标准格式IFC进行文本分析提取出各要素的位置信息，并通过坐标转化计算出其合理的位置信息，通过SVG格式绘制为符合OGC标准的室内地图，同时S3与S4中所述空间划分与消防专题和动态点的地图要素均具备空间特征和属性特征后进行设计，得到消防救援地图；
[0018]S6.规划撤离路线
[0019]基于A*算法设计考虑火灾环境演化的最优疏散路线动态规划方法，通过计算出救援者当前所在位置离应急疏散出口最近的规划路径的节点数据集合，然后解析节点数据集合所在楼层，判断节点是否在同一楼层中，如果不同一楼层，则优先显示当前所在楼层的规划路径，以楼梯、电梯、扶梯，楼层连通节点为结束点，而疏散出口楼层则以该对应的楼层连通节点为起点开始绘制规划路径，得到撤离路线；
[0020]S7.构建辅助管理系统
[0021]根据S1中所述BIM模型、S5中所述消防救援地图进行有机集成，整体性地开发一个功能齐全的面向火灾的室内应急救援辅助管理系统，并且在其中配置建筑物参数化接口，得到室内应急救援辅助管理系统；
[0022]S8.模拟火灾仿真实验
[0023]在S7中所述室内应急救援辅助管理系统上，以虚拟的突发性火灾事件为例开展各种条件下的仿真试验，得到运行结果；
[0024]S9.制定应急处置预案
[0025]根据S8中所述运行结果确定楼宇内部最优逃生路径，和救援资源最优配置方案，制定不同条件下的应急处置预案。
[0026]优选的，所述S2中，对于关键的几何信息，分析已有的将IFC与GIS的数据集成研究，将CityGML作为中转结构，最后通过已有的CityGML
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3DTiles转换程序得到较为合适的本研究的瓦片数据格式3DTiles作为BIM与GIS的集成容器。
[0027]优选的，S5中所述地图要素包含基础要素、专题要素和动态要素三个部分，其中，基础要素含有建筑物内的空间结构单元、公共服务设施、走廊、门、出入口、通行路网，专题要素含有安全出口、疏散楼梯、消防电梯、消防泵房、消防水箱、消防水池、室内消火栓、防火门、疏散线路、避难层、消防控制室、防火分区，动态要素含有着火点、障碍物。
[0028]优选的，所述S5中，对于IFC提取完成后的数据，还需要其位置、几何形状以及拓扑关系信息。
[0029]优选的，S5中所述属性特征包含要素的质量特征和数量特征，其中质量特征包括地图要素的类型、名称、编号，数量特征包含地图要素的尺寸、流量、速度、承载力内容，均构建数据表格存入数据库中。
[0030]优选的，S7中所述建筑物参数化接口为通过S1中所述BIM模型与S5中所述消防救援地图共同构建二三维联通可视化。
[0031]优选的，所述S6中，根据所建立的楼宇内部空间数据库模型，对各楼层的平面图采用基于数学形态学的图像细化和图像特征点提取算法生成与该楼层相关的平面路径图，然
后通过楼梯结点将相邻的楼层路径图在垂直方向上相互连接起来，建立楼宇内部完整的矢量室内地图，低楼层还应根据云梯高度及楼宇外的开阔程度提供通往窗户结点的路径，在充分考虑建筑物的固有特征，如楼宇层高、层数、房间布局、火灾实时态势，如火势、温度和烟雾浓度，和逃生人员的位置信息的基础上，计算从救援人员的当前位置到安全疏散点位置的最优路径，完成最佳逃生路径的求解。
[0032]优选的，S8中所述模拟火灾仿真实验与政府相关部门共同演练。
[0033](三)有益效果
[0034]本专利技术提供了基于空间认知的室内消防地图的设计方法。具备以下有益效果：
[0035]1、本专利技术提供了基于空间认知的室内消防地图的设计方法，相对比传统消防地图模型，本消防地图内通过将BIM模型通过语义提取和几何转换为符合OGC标准的三维GIS的3DTiles数据格式，同时通过数据库建立数据映射保证了完整地集成了BIM的数据，避免了加载困难，数据损失的问题，大大提高了本消防地图的运行稳定以及实用性。
[0036]2、本专利技术提供了基于空间认知的室内消防地图的设计方法，本方法通过BIM数据表达完备的空间信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于空间认知的室内消防地图的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.BIM模型搭建通过实地踏勘与收集CAD图纸，实际地对试验区的具体情况进行了解，建立BIM模型，并且选取必须的部分进行最简化的构建，尽可能达到最简化的比例，再根据研究的需求加入必要族类构件，同时纹理贴图也要尽可能达到最简化的比例，得到BIM模型；S2.GIS数据集成将S1中所述BIM模型使用IFC数据格式导出并分析，得到标准格式IFC，通过文本语义解析简化几何语义删除不必要的属性信息，结合已有标准筛选出简化之后文本的关键文本特性和空间信息特性，最后根据自定义的可视化渲染规则对混合模型瓦片元数据进行设计、运用元数据易扩展的特点对场景内的建筑元数据进行空间嵌套，从而实现对混合模型各层级瓦片的空间合理组织，最终得到混合模型3DTiles；S3.表达室内空间划分通过对室内主通道形状的分析，使用明显的线状符号和箭头突出表示室内主要通道和出口位置，不同危险等级的室内空间采用不同的底部衬色表示，可使用浅红色表示轻度危险室内空间，使用粉红色表示显著危险空间，使用深红色表示高度危险空间，使用大红色表示极其危险空间，对于基于可通行情况的室内空间划分，可使用不同的线性边界来表达，使用实线边界表达不可通行区域，使用虚线边界表达可破障通行区域，使用背景色的线条表示可直接通行区域的边界线；S4.表达消防专题要素以室内建筑信息为基础，重点突出消防专题要素，通过颜色、特殊符号突出表达消防栓、疏散指示器消防专题要素，并且设计专门的消防救援应急专题符号库；S5.设计消防地图通过对S2中所述标准格式IFC进行文本分析提取出各要素的位置信息，并通过坐标转化计算出其合理的位置信息，通过SVG格式绘制为符合OGC标准的室内地图，同时S3与S4中所述空间划分与消防专题和动态点的地图要素均具备空间特征和属性特征后进行设计，得到消防救援地图；S6.规划撤离路线基于A*算法设计考虑火灾环境演化的最优疏散路线动态规划方法，通过计算出救援者当前所在位置离应急疏散出口最近的规划路径的节点数据集合，然后解析节点数据集合所在楼层，判断节点是否在同一楼层中，如果不同一楼层，则优先显示当前所在楼层的规划路径，以楼梯、电梯、扶梯，楼层连通节点为结束点，而疏散出口楼层则以该对应的楼层连通节点为起点开始绘制规划路径，得到撤离路线；S7.构建辅助管理系统根据S1中所述BIM模型、S5中所述消防救援地图进行有机集成，整体性地开发一个功能齐全的面向火灾的室内应急救援辅助管理系统，并且在其中配置建筑物参数化接口，得到室内应急救援辅助管理系统；S8.模拟火灾仿真实验在S7中所述室内应急救援辅助管理系统上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：江辉仙，陈逸安，
申请(专利权)人：福建师范大学地理研究所，
类型：发明
国别省市：