[发明专利]一种基于数字孪生的智能化消防疏散方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的智能化消防疏散方法，包括物联网信息采集系统、室内人员定位系统、云端服务器、网页应用端、疏散路径优化算法、建筑物BIM模型等部分。所述物联网信息采集系统用于采集建筑物内火灾参数，并上传到云端服务器；所述室内人员定位系统用于采集室内人员位置，并传递到云端服务器；所述建筑物BIM模型中包含有建筑物的全面信息，经过处理后可以实现对建筑物空间布局的三维可视；所述云端服务器中搭载有处理后的BIM模型和所述疏散路径优化算法；所述疏散路径优化算法可以根据实时的火灾信息和人员位置信息以及室内布局得到人员的最优疏散路径。该方法可以根据火灾发展的态势和人员的实时位置，实现对建筑物内受困人员的动态可视化三维疏散引导。节约引导疏散的人力，改善疏散的疏散引导的效果，提高疏散效率，减少人员伤亡。

技术领域

本发明涉及建筑物技术、智慧建筑、消防安全技术和数字孪生等领域，特别是涉及一种基于数字孪生的智能消防疏散方法。

背景技术

当火灾发生时，如果不能及时进行人员疏散，会造成严重的生命财产威胁。但是仅依靠人力进行疏散是远远不够的，依靠现代信息技术进行人员疏散的引导是一个重要的解决方式。目前的消防疏散引导路径表达方式主要是二维的表达方式，而且疏散引导路线不能根据火灾的发展态势进行实时更新。这就限制了疏散引导效果和效率。

数字孪生是指在虚拟世界塑造一个与现实世界中的物理模型相对应的数字模型；而且数字模型和物理模型可以进行双向的信息互动，进而实现现实世界中物理系统的改善。BIM模型中含有包括建筑布局、建筑材料等建筑信息，传感设备可以采集物理世界中的运维数据。利用BIM模型中所含有的建筑信息与通过传感设备采集的火灾参数在虚拟世界构建与现实物理模型相对应的面向火灾的数字孪生模型。利用该模型的信息可以实现对现实世界中火灾受困人员的高效疏散引导。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种基于数字孪生的智能消防疏散方法，包括物联网信息采集系统、室内人员定位系统、云端服务器、网页应用端、疏散路径优化算法、建筑物BIM模型等部分。

一种基于数字孪生的智能消防疏散方法，其特征在于：

实现该消防疏散方法的系统由物联网信息采集系统、室内人员定位系统、云端服务器、网页应用端、疏散路径优化算法、建筑物BIM模型等部分组成。建筑物与建筑物BIM模型相对应，建筑物室内物理环境参数通过物联网信息采集系统与建筑物BIM模型内的火灾参数相对应，建筑物内的人员位置信息通过室内人员定位系统与建筑物BIM模型内的人员位置信息相对应；建筑物及建筑物BIM模型的各种信息上传至云端服务器中；建筑物BIM模型通过疏散路径优化算法及网页应用端与建筑物进行反馈。

物联网信息采集系统用于对建筑物室内的温度、一氧化碳浓度、氧气浓度、烟雾浓度等火灾参数的实时采集和传输。

物联网信息采集系统由信息采集终端和无线网关组成。

信息采集终端用于实时采集室内环境信息并实时上传给无线网关，采集不同参数的信息采集终端由采集相应参数的传感器、无线通信模块(包括但不限于LoRa通信模块、NB-IoT通信模块等)、电源、微型处理器等部分构成。

无线网关用于将信息采集终端实时上传的火灾参数信息通过4G网络实时传递到云端服务器。

室内人员定位系统用于实时采集室内人员的位置信息，其包括但不限于UWB定位系统、蓝牙室内定位系统等。并把实时采集到的室内人员位置信息实时传递给云端服务器。

建筑物BIM模型与物联网信息采集系统和室内人员定位系统采集的信息构成面向疏散的数字孪生模型。数字孪生模型的所有信息都搭载在的云端服务器上，并能够自动进行信息更新。云端服务器还搭载有疏散路径优化算法，该算法可以根据数字孪生模型中实时的更新信息，对人员的疏散路径进行动态规划。