白海江

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2101-5640-5113

摘? 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，建筑技術(shù)的進步和城市化的趨勢造成城市土地使用的急劇增加，從而導(dǎo)致了高層城市建筑的發(fā)展。一旦發(fā)生火災(zāi)，很容易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。通過分析智能消防應(yīng)急服務(wù)平臺的具體要求，設(shè)計并實現(xiàn)了智能消防應(yīng)急服務(wù)平臺。該平臺的主要功能模塊是火災(zāi)應(yīng)急模塊，主要包括實時信息集成、火災(zāi)傳播模擬和火災(zāi)應(yīng)急行動模塊。其中，實時信息集成和火災(zāi)傳播模擬模塊為火災(zāi)情況下的緊急行動提供數(shù)據(jù)支持，并通過火災(zāi)警報行動提供可視命令和行動模塊以執(zhí)行逃生和救援導(dǎo)航。

關(guān)鍵詞：BIM? 智慧消防? 火災(zāi)? 平臺

中圖分類號：TP311.5 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）03（c）-0132-03

Design of Intelligent Fire Emergency Service Platform Based on BIM

BAI Haijiang

（Guangyuan Fire Rescue Detachment， Guangyuan， Sichuan Province， 628040 China）

Abstract： With the development of economy， the progress of construction technology and the trend of urbanization lead to the rapid increase of urban land use， which leads to the development of high-rise urban buildings. In case of fire， it is easy to cause casualties and property losses. By analyzing the specific requirements of the intelligent fire emergency service platform， the intelligent fire emergency service platform is designed and implemented. The main function module of the platform is fire emergency module， including real-time information integration， fire propagation simulation and fire emergency action module. Among them， real-time information integration and fire propagation simulation module provide data support for emergency action in case of fire， and provide visual command and action module to execute escape and rescue navigation through fire alarm action.

Key Words： BIM; Smart fire fighting; Fire; Platform

建筑信息模型（BIM）作為一種數(shù)字模型，由于其視覺特性而獲得了廣泛的應(yīng)用[1]。BIM顯示功能不僅可以實時提供清晰的信息，還可以顯示三維空間以便現(xiàn)場顯示。這可以為緊急服務(wù)實時提供火災(zāi)現(xiàn)場的清晰信息，并使用該信息來輔助火災(zāi)救援。救援人員迅速制定合理有效的救援計劃[2]。此外，BIM存儲建筑物的所有構(gòu)造要素和材料信息，而火災(zāi)的蔓延與建筑材料密切相關(guān)。因此，BIM模型中的建筑物信息可用于模擬火災(zāi)蔓延，從而有助于火災(zāi)救援。人員根據(jù)火災(zāi)蔓延的變化做出及時的決定良好的救援計劃[3]。

本文使用BIM技術(shù)對智能消防應(yīng)急服務(wù)平臺進行深入研究，使用BIM模型存儲建筑物信息和顯示功能，設(shè)計和實現(xiàn)智能消防應(yīng)急服務(wù)平臺，使用BIM模型集成信息，以及設(shè)計了動態(tài)逃生路線計劃方法和動態(tài)救援路線計劃方法，并使用BIM提供了二維和三維顯示功能，并實現(xiàn)了二維和三維可視化聯(lián)動。

1? 平臺需求分析

根據(jù)智慧消防應(yīng)急服務(wù)平臺的總體業(yè)務(wù)，確定平臺應(yīng)滿足的功能，主要功能需求如下[4]。

1.1 快速逃生功能

萬一發(fā)生火災(zāi)，可為困在火場中的人員計劃安全、快速的逃生路線，以2D和3D可視化逃生路線，并為陷入火災(zāi)緊急情況的人員導(dǎo)航逃生路線，以便快速、安全地逃生。

1.2 快速救援功能

發(fā)生火災(zāi)時，為救援人員計劃一條快速安全的救援路線，并以2D和3D可視化救援路線，以幫助救援人員導(dǎo)航救援路線并執(zhí)行從救援人員到被困人員的快速救援。

1.3 視覺命令功能

發(fā)生火災(zāi)時，以二維和三維鏈接顯示的形式顯示火災(zāi)現(xiàn)場的信息，為指揮官提供有關(guān)火災(zāi)現(xiàn)場的直觀全面的信息，方便指揮官及時有序地指揮，促進應(yīng)急消防救援工作的順利進行。

2? 平臺總體設(shè)計

本文基于BIM技術(shù)對智慧消防應(yīng)急服務(wù)平臺進行設(shè)計，實現(xiàn)逃生導(dǎo)航、救援行動和可視化指揮等主要功能，提高救援效率，減少人員傷亡，平臺總體架構(gòu)如圖1所示。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：基礎(chǔ)設(shè)施層包括計算機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備和傳感器設(shè)備等基本設(shè)備。

（2）數(shù)據(jù)層：使用數(shù)據(jù)庫和文件服務(wù)器存儲所有平臺數(shù)據(jù)，并為服務(wù)層提供技術(shù)支持。

（3）服務(wù)層：主要包括平臺的服務(wù)接口和平臺的核心服務(wù)部分。服務(wù)接口包括文件分析接口和數(shù)據(jù)上傳接口，為平臺的核心服務(wù)提供數(shù)據(jù)支持。該平臺的主要服務(wù)包括用戶管理、模塊管理和消防應(yīng)急服務(wù)。用戶管理和模型管理保證了平臺的基本運行和維護;該平臺的基本服務(wù)是智能火災(zāi)應(yīng)急服務(wù)，包括實時信息集成、火災(zāi)傳播模擬和火災(zāi)應(yīng)急操作三部分，實時信息集成和傳播仿真系統(tǒng)為火災(zāi)應(yīng)急操作提供數(shù)據(jù)支持。

（4）應(yīng)用層：智能消防應(yīng)急服務(wù)平臺的主要功能，通過逃生導(dǎo)航、救援行動和視覺指揮功能，實現(xiàn)快速高效的智能消防應(yīng)急行動。

（5）終端：用戶可以使用不同的設(shè)備訪問終端平臺，并在瀏覽器或移動設(shè)備上的智能消防應(yīng)急服務(wù)平臺上實現(xiàn)處理操作。

3? 功能模塊設(shè)計

在完成平臺的總體架構(gòu)設(shè)計后，根據(jù)平臺的主要功能需求，設(shè)計了三個功能模塊，即用戶管理模塊、模型管理模塊和消防應(yīng)急模塊。消防應(yīng)急模塊是主要功能模塊，包括逃生導(dǎo)航子模塊、消防救援子模塊和指揮可視化模塊。如圖2所示。

3.1 實時信息集成

平臺導(dǎo)入的BIM模型需要根據(jù)建筑內(nèi)部傳感器位置，在BIM模型中添加傳感器，為了方便信息的處理，對傳感器進行編號處理。

實時信息集成模塊根據(jù)建筑傳感器和BIM模型中對應(yīng)傳感器的位置，將無線傳感器和煙霧傳感器實時獲取的用戶位置和火災(zāi)信息集成到BIM模型中。為火災(zāi)模擬和消防應(yīng)急模塊提供數(shù)據(jù)支持。根據(jù)感知到火災(zāi)或人員位置信息的傳感器名稱，在BIM模型中找到對應(yīng)的傳感器，然后根據(jù)傳感器名稱，在IFC文件中存儲火災(zāi)或人員信息。通過實時信息集成模塊，將實時火災(zāi)現(xiàn)場信息與BIM模型進行集成，為火災(zāi)模擬和消防應(yīng)急模塊提供數(shù)據(jù)支持[5]。

3.2 火災(zāi)蔓延模擬

FDS火災(zāi)模擬數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)非常相似。因此，使用FDS來模擬建筑物的火災(zāi)蔓延，并根據(jù)實時火災(zāi)信息動態(tài)調(diào)整火災(zāi)模擬，以獲得完整而真實的火災(zāi)蔓延數(shù)據(jù)，然后將火災(zāi)蔓延模擬數(shù)據(jù)與集成的BIM模型進行比較，以為火災(zāi)應(yīng)急操作提供火災(zāi)蔓延模擬數(shù)據(jù)。

具體的火擴散模擬過程如下。首先，煙霧傳感器實時感知建筑物的內(nèi)部狀況，并獲取感知數(shù)據(jù)。如果是第一次檢測到火災(zāi)，使用當(dāng)前的檢測數(shù)據(jù)來確定火災(zāi)的位置，并將火災(zāi)的位置信息集成到BIM模型中。然后將包含BIM建筑信息的DXF文件導(dǎo)入Pyrosim軟件，并根據(jù)BIM模型中的火災(zāi)信息將火災(zāi)添加到Pyrosim軟件中。然后，F(xiàn)DS用于模擬火焰蔓延以獲得火焰蔓延數(shù)據(jù)，并將火焰蔓延數(shù)據(jù)集成到BIM模型中?；馂?zāi)傳播數(shù)據(jù)始終包含來自所有傳感器節(jié)點的溫度信息?；馂?zāi)中可能會發(fā)生事故，從而使模擬結(jié)果與火災(zāi)現(xiàn)場不一致。

3.3 消防應(yīng)急行動

火災(zāi)發(fā)生時，消防和救援人員尚未到達現(xiàn)場。這時，人員在火災(zāi)現(xiàn)場進行了逃生導(dǎo)航。當(dāng)救援人員到達時，火場中的每個人都按照他們的實際時間獲救。位置情況是實時訂購的。消防應(yīng)急操作是平臺的功能實現(xiàn)模塊，主要包括逃生導(dǎo)航，救援操作和視覺指令模塊[6]：

（1）排氣導(dǎo)航模塊。該模塊為被困人員提供快速安全的逃生導(dǎo)航，主要包括一個人逃生和多個人逃生。被困人員使用移動設(shè)備進入平臺。該平臺可以實時動態(tài)預(yù)測最佳逃生路線，并預(yù)測多次逃生的擁堵情況。最后，以2D和3D可視化逃生路線，以執(zhí)行逃生路線導(dǎo)航并幫助用戶快速安全地逃生。

（2）救援操作模塊。該模塊為救援人員提供了快速安全的救援路線，主要包括單點救援和多點救援。被困人員使用移動設(shè)備進入平臺的救援操作模塊，該模塊可以預(yù)測最佳救援進入并等待救援人員。救援人員到達時，他們使用移動設(shè)備進入平臺，平臺將實時動態(tài)預(yù)測最佳救援路線。多點救援情況使用任務(wù)分配機制以合理的方式分配救援任務(wù)。最后，將救援路線放置在救援人員和被困人員的移動設(shè)備上，并進行二維和三維鏈接的可視化以導(dǎo)航救援路線。一旦救援人員和被困人員成功整合，被困人員可能會在火災(zāi)現(xiàn)場長時間失去知覺或失去體力。因此，救援人員的位置將在會議之后用作出發(fā)點，并使用逃生導(dǎo)航方法以實現(xiàn)從火中迅速撤離。

（3）可視命令模塊。指揮官在瀏覽器側(cè)進入平臺，平臺將BIM模型加載到瀏覽器側(cè)，以進行二維和三維可視鏈接顯示，以不同的顏色區(qū)分被困人員和救援人員，并實現(xiàn)基于火災(zāi)視覺傳播，分發(fā)模擬數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)火場的完整可視化。

4? 結(jié)語

本文基于BIM技術(shù)對智慧消防應(yīng)急服務(wù)平臺進行深入研究，設(shè)計了智慧消防應(yīng)急服務(wù)平臺，實現(xiàn)了消防應(yīng)急快速逃生和救援，以及高效可視化指揮功能，從而提高救援效率，減少人員傷亡。

參考文獻

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