CN101553862B - 使用三维虚拟模型提供建筑物情境意识的以计算机为基础的系统和方法 - Google Patents

使用三维虚拟模型提供建筑物情境意识的以计算机为基础的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种为提供建筑物实时或近实时情境意识，使用三维模型的以计算机为基础的系统，包括一个用于存储与建筑物关联的结构信息的数据库模块。所述系统包括一个收集与建筑物关联的情境意识信息的情境意识模块。系统包括一个与数据库模块连通的三维(3-D)重现模块，和使用与建筑物关联的结构信息重现建筑物3-D虚拟模型的情境意识模块，和集成为3-D虚拟模型的与建筑物关联的情境意识信息。系统包括一个为用户显示将与建筑物关联的情境意识信息集成为建筑物3-D虚拟模型并与3-D重现模块连通的图形用户界面。

Description

使用三维虚拟模型提供建筑物情境意识的以计算机为基础的系统和方法
版权通告
对本专利文件的部分公开包含受版权保护的资料，版权所有人不反对任何人对美国专利商标局的专利文档或档案中所显示的专利文件或专利公开进行复制，但是保留所有其他任何性质的版权权利。
发明领域
本发明涉及信息系统，尤其涉及一种为提供实时或近实时情境意识，使用建筑物三维虚拟模型的以计算机为基础的系统和方法。
背景技术
情境意识是对一个环境中元素的知觉，那些元素包含的意思和相关重要性的，和那些元素的位置在不久的将来的投影。换句话说，情境意识涉及个体的认知状态或对发生在此人周围的情况的思维模型，在此情境下，环境状态的持续发展图呈现给此人。情境意识对于有效的决策和在任何复杂和多变环境下的表现非常重要。
特别地，紧接着2001年9月11日所发生的悲剧之后，变得关键的是受保护的美国的基础设施和国家的“第一反应者”和配置重要信息的应急人员需要对事故，自然灾害，恐怖袭击和其他紧急情况能充分反应。如今，万一发生紧急状况，一个现实问题是建筑物，设施和内部公用设施的重要信息不能方便得到。当时间紧迫，这些信息必须马上能够实地得到。然而，这些关键信息的纸间图片可能被锁住存放着，或者是同样很难马上定位的电脑辅助设计(CAD)图片。万一这些文件或者电子数据的所在的网络系统或存储设施被毁，马上定位这些信息就变得特别困难。另外，纸件绘图和单个CAD文件可能缺乏建筑物或设施与其他邻近的周围区域建筑物，设施和公用设施如何相连的关键信息。因此，在紧急情况下，不仅这些场所位置的关键信息丢失，而且这些方位的大面积基础设施也会受紧急情况的影响。
2001年纽约和弗吉尼亚的恐怖袭击，2003年美国东北部的大停电和2005年毁坏性的卡特里娜台风沉痛的说明了得不到关键信息的弱点造成了援救措施延缓和无法避免越来越多的错误。在危机期间能够迅速了解这些情况和这些地点和地方，区域和国家的脆弱点，能够立即采取最佳反应措施可以拯救很多生命并通过加速恢复时间和减少成本和财产损失。
因此，当需要此关键信息用以对状况进行评估和制定反应计划，需要一个系统能够配备给第一反应人和其他应急人员“钻取”建筑物内部结构的能力用于对紧急情况和其他类似情况的反应。
发明内容
本发明公开一种为了提供实时或近实时情境意识，使用三维模型的以计算机为基础的系统和方法。根据本发明实施例和本发明第一个方面，一种为建筑物提供实时情境意识的系统，包括数据库模块。所述数据库模块配置为储存与建筑物关联的结构信息。所述系统包括一个情境意识模块。所述情境意识模块配置为收集与建筑物关联的情境意识信息。系统包括一个与数据库模块连通的三维(3-D)重现模块。3-D重现模块配置为利用与建筑物关联的结构信息重现建筑物的3-D虚拟模型。3-D重现模块配置为将与建筑物关联的情境意识集成为3-D虚拟模型。所述系统包括一个与3-D重现模块连通的图形用户界面(GUI)模块。GUI模块配置成为用户显示将与建筑物关联的情境意识集成为3-D虚拟模型。
根据本发明第一个方面，所述系统可以包括一个与3-D重现模块连通的路径选择模块。路径选择模块可以被配置成使用结构信息和与建筑物关联的情境意识信息确定通过建筑物的入口/或出口的路径。3-D重现模块可以被配置成为用户显示重现的入口/或出口路径的3-D虚拟模型。例如，建筑物的入口途径可以包括建筑物中的撤退路线。所述路径选择模块可以被配置为决定建筑物中两点间最短的路线，且3-D重现模块可以配置成为用户显示最短路线的3-D虚拟模型。路径选择模块可以配置成保留一列大体上通过建筑物的所有单个路径。根据单个路径长度和/或穿过单个路径的难度水平可以将通过建筑物的每一个单个路径指定为路径衡。建筑物中的两点间的路线可以包括一个或多个单个路径。通过合计单个包含所述路线的路径衡，路径选择模块可以配置成产生所述路线的总路径衡。3-D重现模块可以配置成为用户显示重现的具有建筑物内两点间最低总路径衡的3-D虚拟模型。路径选择模块可以配置成接收路径衡修改以变更建筑物内两点间的路线。路径选择模块可以配置成为用户显示建筑物内每个入口和出口路线的距离测量结果。
根据本发明第一个方面，系统可以包括一个与情境意识模块连通的通信模块。通信模块可以配置成为传送和接收情境意识信息。例如，通信模块可以配置成为协同情境评估和反应计划制定而传送和接收情境意识信息。例如，通信模块可以配置成带有危机事件管理系统，集成危机事件管理系统和类似的情境意识信息。系统可以包括一个与3-D重现模块和GUI模块连通的模型翻译模块。模型翻译模块可以配置成将3-D重现模块重现的3-D虚拟模型转化成GUI模块能够显示的格式。例如，GUI模块可以配置成在便携式显示器上显示将与建筑物关联的情境意识信息集成为的3-D虚拟模型。例如，GUI模块可以配置成在网络浏览器上显示将与建筑物关联的情境意识信息集成为的3-D虚拟模型。
根据本发明第一个方面，系统可以包括一个与3-D重现模块连通的模拟模块。模拟模块可以配置成产生与建筑物关联的情境意识脚本的模拟。系统可以包括一个与3-D重现模块连通的情境意识反应模块。情景意识反应模块可以配置成产生至少一个对于在建筑物内发生的紧急情况或其他危机情况的建议反应。使用3-D重现模块重现3-D虚拟模型的结构信息可以包括一个与建筑物关联的客体的属性。GUI模块可以配置成基于请求为用户显示每一个客体的属性。例如，GUI模块可以配置成为用户显示建筑物内每一个呈现客体属性的标注。3-D虚拟模型可以包括一个参数的3-D虚拟模型。相应地，对一个第一客体至少一个属性的修改可以配置成引起3-D重现模块在参数的3-D虚拟模型内修改至少一个与第一客体相关的第二客体。备选地或附加地，这些客体可以包含智能客体。相应地，3-D重现模块可以配置成为用户重现的根据智能客体属性和行动本质而指向智能客体的行动的影响。
根据本发明第一个方面，情境意识信息可以包括接收自与建筑物关联的感应器的感器应数据。例如，感应器可以包括烟雾感应器，红外或火焰感应器，监控探头或闭路电视，音频感应器，动作感应器或类似。感应器数据可以包括历史感应器数据和实时或大体上实时感应器数据。3-D重现模块可以配置成为用户显示感应器数据的3-D虚拟模型。一个或多个感应器可以在3-D虚拟模型中作为连接点被显示。相应地，一个用户选择的连接点可以被配置成为用户显示接收来自相应感应器的感应器数据。情境意识信息可以包括与发生在建筑物内的紧急事件关联的信息。情境意识信息可以包括与建筑物关联的环境信息。相应地，3-D重现模块可以配置成为用户显示重现的位于建筑物周围环境的3-D虚拟模型。
根据本发明第一个方面，3-D重现模块可以配置成为用户显示建筑物内客体定位的3-D虚拟模型。例如，客体可以包括人。为了观察建筑物的结构元件和/或内部布局，GUI模块可以配置成为用户显示建筑层的3-D虚拟模型。例如，建筑结构元件可以包括建筑物的水道系统，电气系统，机械系统，环境系统，急救设备系统或类似。GUI模块可以配置成接收用户指令以操作3-D虚拟模型用于检测建筑物和与建筑物关联的情境意识信息。数据库模块可以配置成为存储至少一条与建筑物关联的情境意识信息和集成情境意识信息的3-D虚拟模型。GUI模块可以包括一个地理信息系统(GIS)或类似。3-D虚拟模型可以包括一个建筑物的仿真照片表达。集成与建筑物关联的情境意识信息的建筑物3-D虚拟模型能够通过网络显示给用户，比如内联网或互联网(例如因特网或万维网)。建筑物可以包括一个楼宇或其他适合类型的场所。
根据本发明第二个方面，应急反应系统包括一个情境意识引擎。情境意识引擎配置成收集与场所关联的情境意识信息。系统包括一个与情境意识引擎连通的3-D模型发生引擎。3-D虚拟模型发生引擎配置成利用与场所关联的结构信息产生场所的3-D虚拟模型。3-D虚拟模型发生引擎配置成将与场所关联的情境意识信息结合成3-D虚拟模型。系统包括一个与3-D虚拟模型发生引擎连通的显示引擎。为情境评估和应急反应计划制定而操作3-D虚拟模型，显示引擎配置成为用户显示将与场所关联的情境意识信息结合的场所3-D虚拟模型。
根据本发明第二个方面，情境意识引擎可以包括一个存储器。存储器可以配置成存储至少一条与场所关联的结构信息，与场所关联的情境意识信息，和3-D虚拟模型发生引擎产生的3-D虚拟模型。情境意识引擎可以包括一个收发器。收发器可以配置成传送和接收情境意识信息。系统可以包括一个与3-D虚拟模型发生引擎连通的情境意识反应发生引擎。情境意识反应发生引擎可以配置成产生至少一个对于发生在场所内的紧急情况的建议反应。情境意识反应发生引擎可以包括一个模拟引擎。模拟引擎可以配置成产生与场所关联的情境意识脚本的模拟。情境意识反应发生引擎可以包括一个路径决定引擎。路径决定引擎可以配置成使用结构信息和与场所关联的情境意识信息决定通过场所的入口和/或出口路线。3-D虚拟模型发生引擎可以配置成为用户显示至少一个入口和出口路线的3-D虚拟模型。路径决定引擎可以配置成保留一列大体上通过场所的所有单个路径。场所内两点间路线可以包括至少一条单个路径。根据单个路径长度和/或穿过单个路径的难度水平可以将通过场所的每个单个路径指定为路径衡。3-D虚拟模型发生引擎可以被配置成为用户显示场所内两点间最低总路径衡的3-D虚拟模型。3-D虚拟模型发生引擎可以包括一个模型翻译引擎。模型翻译引擎可以配置成将3-D虚拟模型发生引擎重现的3-D虚拟模型转化成显示引擎能够显示的格式。
根据本发明第三个方面，公开一种提供建筑物情境意识的方法，包括以下步骤：a)采集与建筑物关联的建筑结构信息；b)收集与建筑物关联的情境意识信息；c)使用与建筑物关联的结构信息重现建筑物3-D虚拟模型；d)将与建筑物关联的情境意识信息集成为3-D虚拟模型；和e)为用户显示将与建筑物关联的情境意识信息集成为的3-D虚拟模型。
根据本发明第三个方面，所述方法可以包括以下步骤：f)使用建筑结构信息和与建筑物关联的情境意识信息决定通过建筑物的入口和/或出口路线；和g)为用户显示入口和/或出口路线的3-D虚拟模型。例如，通过建筑物的出口路线可以包括一个从建筑物撤退的路线。步骤(f)可以包括步骤f1)决定建筑物内两点间最短路线。相应地，步骤(g)可以包括步骤g1)为用户显示最短路线的3-D虚拟模型。附加地或备选地，步骤(f)可以包括：步骤f1)保留一列大体上通过建筑物的所有单个路径；f2)根据至少一条单个路径长度和穿过单个路径的难度水平可以将通过建筑物的每个单个路径指定为路径衡，所述建筑物中的两点间的路线可以包括至少一个单个路径；和f3)通过对包含所述路线的单个路径衡的合计，产生所述线路的总路径衡。相应地，步骤(g)可以包括：步骤g1)为用户显示具有最低路径衡的建筑物中两点间距离的3-D虚拟模型。步骤(f)可以进一步包括步骤f4)修改路径衡变更建筑物内两点间路线。附加地或备选地，步骤(f)可以包括：步骤f1)为用户显示计算通过建筑物的每一个入口和出口路线距离的测量结果。
根据本发明第三个方面，所述方法可以包括步骤：h)传送和接收情境意识信息。步骤(h)可以包括步骤h1)为协同情境评估和反应计划制定而传输情境意识信息。附加地或备选地，步骤(h)可以包括：步骤h1)通过危机事件管理系统，集合的事件管理系统或类似，传输情境意识信息。所述方法可以包括步骤：i)将3-D虚拟模型转换成步骤(e)可以显示的格式。步骤(e)可以包括步骤：e1)在便携式显示器上显示将与建筑物关联的情境意识信息集成的3-D虚拟模型。附加地或备选地，步骤(e)可以包括：步骤e1)在网络浏览器上显示将与建筑物关联的情境意识信息集合成的3-D虚拟模型。所述方法可以包括步骤：j)产生与建筑物关联的情境意识脚本的模拟；和/或k)产生至少一个对于发生在建筑物内的紧急状况的建议反应。步骤(c)中使用结构信息重现的3-D虚拟模型可以包括与建筑物关联的客体属性。步骤(e)可以包括步骤e1)基于用户请求显示每一个客体属性。例如，步骤(e)可以包括步骤e2)为用户显示建筑物内每一个呈现客体属性的标注。
根据本发明第三方面，3-D虚拟模型可以包括一个参数的3-D虚拟模型。相应地，步骤(c)可以包括步骤c1)接收至少一个对第一客体属性的修改；和c2)修改参数的3-D虚拟模型内的与第一客体关联的至少一个第二客体。附加地或备选地，客体可以包括智能客体。相应地，步骤(c)可以包括：c1)为用户重现的根据智能客体属性和行动本质而指向智能客体的行动的影响。情境意识信息可以包括与建筑物关联的感受器的感受器数据。例如，感应器可以包括烟雾感应器，火焰感应器，监控探头，动作感应器或类似。感应器数据可以包括历史感应器数据和实时或大体上实时的感应器数据。步骤(d)可以包括步骤：d1)为用户显示感应器数据的3-D虚拟模型。步骤(e)可以包括步骤：e1)至少一个感应器可以在3-D虚拟模型内作为连接点被显示；和e2)基于用户选择的相应连接点，为用户显示接收自相应感应器的感应器数据。
根据本发明的第三个方面，情境意识信息可以包括与发生在建筑物内紧急情况关联的信息。情境意识信息可以包括与建筑物关联的警报通知。情境意识信息可以包括与建筑物关联的环境信息。相应地，步骤(d)可以包括步骤：d1)在3-D虚拟模型中为用户显示位于重现建筑物旁环境的环境信息。附加地或备选地，步骤(d)可以包括步骤：d2)为用户显示建筑物内客体的3-D虚拟模型定位。客体可以包括人。步骤(e)可以包括步骤：e1)为观察至少一个建筑结构元件和内部布局，为用户显示建筑层的3-D虚拟模型。例如，建筑结构元件可以包括建筑物的水道系统，电气系统，机械系统，环境系统，急救设备系统或类似。步骤(e)可以包括步骤：e2)接收用户指令以操作3-D虚拟模型用于检测建筑物和与建筑物关联的情境意识信息。所述方法包括步骤：1)存储至少一条与建筑物关联的情境意识信息和集成情境意识信息的3-D虚拟模型。步骤(e)可以包括步骤：e3)使用GIS显示将与建筑物关联的情境意识信息集成的建筑物3-D虚拟模型。3-D虚拟模型可以包括一个建筑物的仿真照片表达或类似。步骤(e)可以包括步骤：e4)将与建筑物关联的情境意识信息集成的建筑物3-D虚拟模型能够通过网络显示给用户。网络可以包括内联网或互联网。建筑物可以包括一个楼宇或其他适合类型的场所。
根据本发明第四个方面，一种对紧急状态反应的方法，包括以下步骤：a)利用与场所关联的结构信息产生场所的3-D虚拟模型；b)收集与场所关联的情境意识信息；c)将与场所关联的情境意识信息重现成场所3-D虚拟模型；d)为情境评估和应急反应计划制定而操作3-D虚拟模型，为用户显示将与场所关联的情境意识信息结合成的场所3-D虚拟模型。
根据本发明的第四个方面，步骤(b)可以包括步骤b1)存储与场所关联的结构信息，与场所关联的情境意识信息，和/或情境意识引擎产生的与场所关联的情境意识信息。系统包括一个3-D虚拟模型发生引擎产生的场所虚拟模型。步骤(b)可以包括步骤b2)传送情境意识信息。所述方法可以包括步骤：e)产生至少一个对于发生在场所内紧急情况的建议反应。步骤(e)可以包括步骤e1)与场所关联的情境意识脚本的模拟。附加地或备选地，步骤(e)可以包括步骤e2)使用建筑结构信息和与场所关联的情境意识信息决定通过场所入口和/或出口路线。相应地，步骤(c)可以包括步骤c1)为用户显示至少一个入口和出口路线的3-D虚拟模型。步骤(e2)可以包括步骤e3)保留一列大体上通过场所的所有单个路径，场所内两点间路线可以包括至少一条单个路径；e4)根据单个路径长度和/或穿过单个路径的难度水平可以将通过场所的每个单个路径指定路径衡；e5)通过合计单个包含所述路线的路径衡，产生所述路线的总路径衡；并且，所述步骤(c)可以包括步骤c2)为用户显示场所内两点间最低总路径衡的3-D虚拟模型。所述方法可以包括：步骤(f)将3-D虚拟模型转化成步骤(d)能够显示的格式。
根据本发明第五个方面，一种提供建筑物情境意识的系统，包括存储与建筑物关联的结构信息的装置。系统包括收集与建筑物关联的情境意识信息的装置。系统包括利用与建筑物关联的结构信息重现建筑物3-D虚拟模型的装置。重现装置配置成将与建筑物关联的情境意识信息集成为3-D虚拟模型。重现装置与存储装置和收集装置连通。系统包括为用户显示将与建筑关联的情境意识信息集成的建筑物3-D虚拟模型的装置。显示装置与重现装置连通。
根据本发明第五个方面，系统包括与重现装置连通的路径选择装置。路径选择装置可以配置成使用结构信息和与建筑物关联的情境意识信息来决定入口和/或出口路线。重现装置可以配置成为用户显示入口和/或出口的3-D虚拟模型。例如，通过建筑物的出口路线可以包括从建筑物撤退的路线。路径选择装置可以配置成决定建筑物中两点间最短的路线。重现装置可以配置成为用户显示最短路线的3-D虚拟模型。路径选择装置可以配置成保留一列大体上通过建筑物的所有单个路径。根据单个路径长度和/或穿过单个路径的难度水平可以通过建筑物的每个单个路径指定路径衡。建筑物中的两点间的路径可以包括一个或多个单个路径。通过合计单个包含所述路线的路径衡，路径选择模块可以配置成产生所述路线的总路径衡。3-D重现模块可以被配置成为用户显示重现的具有建筑物内两点间最低总路径衡的3-D虚拟模型。路径选择模块可以设置成接收路径衡修改以变更建筑物内两点间的路线。路径选择模块可以配置成为用户显示建筑物内每个入口和出口路径的距离测量结果。附加地或备选地，路径选择装置可以配置成接收路径衡修改以变更建筑物内两点间的线路。路径选择装置可以配置成为用户显示建筑物内每个入口和出口路线的距离测量结果。
根据本发明第五个方面，系统可以包括与收集装置连通的用于通讯的装置。通讯装置配置成传送和接收情境意识信息。通讯装置可以配置成为协同情境评估和反应计划制定而通讯情境意识信息。例如，通讯装置可以配置成与成危机事件管理系统，集合的事件管理系统或类似连通。系统可以包括与重现装置和显示装置相连通的转换装置。转换装置可以配置成将重现装置重现的3-D虚拟模型转换成显示装置可以显示的格式。附加地或备选地，显示装置可以配置成在网络浏览器上显示将与建筑物关联的情境意识信息集成为的建筑物3-D虚拟模型。所述系统可以包括与重现装置连通的模拟装置。模拟装置可以配置成产生与建筑物关联的情境意识脚本的模拟。所述系统可以包括与重现装置连通的情境意识反应的发生装置。情境意识反应的发生装置可以配置成产生至少一个对于发生在建筑物内的紧急状况或其他危机情况的建议反应。
根据本发明第五个方面，使用重现装置重现的3-D虚拟模型的结构信息可以包括一个与建筑物关联客体的属性。显示装置可以配置成基于请求为用户显示每一个客体的属性。显示装置可以配置成为用户显示建筑物内每一个呈现客体属性的标注。3-D虚拟模型可以包括一个参数的3-D虚拟模型。相应地，对一个第一客体至少一个属性的修改可以配置成引起重现装置在参数的3-D虚拟模型内修改至少一个与第一客体关联的第二客体。备选或另外地，这些客体可以包含智能客体。相应地，重现装置可以配置成为用户重现的根据智能客体属性和行动本质而指向智能客体的行动的影响。
根据本发明第五个方面，情境意识信息可以包括接收自与建筑物关联的感应器的感器应数据。感应器可以包括烟雾感应器，红外感应器，监控探头，动作感应器或类似。感应器数据可以包括历史感应器数据和实时或大体上实时的感应器数据。重现装置可以配置成为用户显示感应器数据的3-D虚拟模型。例如，一个或多个感应器可以在3-D虚拟模型中作为连接点被显示。一个用户选择的连接点可以被配置成为用户显示接收来自相应感应器的感应器数据。情境意识信息可以包括与发生在建筑物内的紧急事件关联的信息。情境意识信息可以包括与建筑物关联的提醒或警报通知。情境意识信息可以包括与建筑物关联的环境信息。相应地，重现装置可以配置成为用户在3-D虚拟模型中显示重现的位于建筑物旁的环境。重现装置可以配置成为用户显示重现建筑物内客体定位的3-D虚拟模型。客体可以包括，例如人。
根据本发明第五个方面，为了观察结构元件和/或内部布局，显示装置可以配置成为用户显示建筑层的3-D虚拟模型。例如，建筑结构元件可以包括一个或多个建筑物的水道系统，电气系统，机械系统，环境系统，急救设备系统或类似。显示装置可以配置成接收用户指令以操作3-D虚拟模型用于检测建筑物和与建筑物关联的情境意识信息。存储装置可以配置成存储至少一条与建筑物关联的情境意识信息和集成情境意识信息的建筑物3-D虚拟模型。显示装置可以包括一个地理信息装置或类似。3-D虚拟模型可以包括一个建筑物的仿真照片表达。集成与建筑物关联的情境意识信息的建筑物3-D虚拟模型能够通过网络显示给用户。例如，网络可以包括任何合适形式的内联网或互联网。建筑物可以包括一个建筑或其他适合类型的场所。
根据本发明第六个方面，应急反应系统包括一个收集与场所关联的情境意识信息的装置。系统包括一个利用与场所关联的结构信息发生场所的3-D虚拟模型的装置。3-D虚拟模型发生装置配置成将与场所关联的情境意识信息结合成3-D虚拟模型。3-D虚拟模型发生装置与采集装置相连通。为情境评估和应急反应计划制定而操作3-D虚拟模型，系统包括配置成为用户显示将与场所关联的情境意识信息结合成的场所3-D虚拟模型的显示装置。显示装置与3-D虚拟模型发生装置相连通。采集装置可以包括存储一条或多条与场所关联的结构信息，与场所关联的情境意识信息，和3-D虚拟模型发生引擎产生的3-D虚拟模型的装置。采集装置可以包括一个收发装置。收发装置可以配置成为传送和接收情境意识信息。
根据本发明第六个方面，所述系统可以包括一个与3-D虚拟模型发生装置连通的情境意识反应装置。情境意识反应发生装置可以配置成产生至少一个对于发生在场所内的紧急情况的建议反应。情境意识反应发生装置可以包括一个产生与场所关联的情境意识脚本模拟的模拟装置。情境意识反应发生装置可以包括一个路径决定装置。路径决定装置可以配置成使用结构信息和与场所关联的情境意识信息决定通过场所的入口和/或出口路线。相应地，3-D虚拟模型发生装置可以配置成为用户显示至少一个入口和出口路线的3-D虚拟模型。附加地或备选地，路径决定装置可以配置成保留一列大体上通过场所的所有单个路径。场所内两点间路线可以包括至少一条单个路径。根据单个路径长度和/或穿过单个路径的难度水平可以将通过场所的每个单个路径指定路径衡。3-D虚拟模型发生装置可以配置成为用户显示具有场所内两点间最低总路径衡的3-D虚拟模型。3-D虚拟模型发生装置可以包括一个能够将3-D虚拟模型发生装置发生的3-D虚拟模型转化成显示装置能够显示的格式的装置。
根据本发明第七个方面，一个电脑可读介质，包括一个提供建筑物情境意识信息的电脑程序。电脑程序执行以下步骤：a)接收与建筑物关联的结构信息；b)接收与建筑物关联的情境意识信息；c)利用与建筑物关联的结构信息重现3-D虚拟模型；d)将与建筑物关联的情境意识信息集成为3-D虚拟模型；和e)为了给用户显示集成与建筑物关联的情境意识信息的3-D虚拟模型而产生显示信息。
根据本发明第七个方面，电脑程序可以执行以下步骤：f)使用结构信息和与建筑物关联的情境意识信息决定至少一条通过建筑物的入口和/或出口路线；和g)为用户显示重现在3-D虚拟模型中的入口和/或出口路线的。对于电脑程序的步骤(f)可以包括步骤f1)在建筑物内决定两点间最短路线；和电脑程序的步骤(g)可以包括步骤g1)为用户显示最短路线的3-D虚拟模型。附加地或备选地，电脑程序的步骤(f)可以包括：步骤f1)存储一列大体上通过建筑物的所有单个路径；f2)根据至少一条单个路径长度和穿过单个路径的难度水平可以将通过建筑物的每个单个路径指定路径衡，所述建筑物中的两点间的路线可以包括至少一个单个路径；和f3)通过对单个包含所述路线的路径衡的合计，产生所述路线的总路径衡；所述电脑程序的步骤(g)可以包括：步骤g1)为用户显示具有最低路径衡的建筑物中两点间距离的3-D虚拟模型。
根据本发明第七个方面，电脑程序的步骤(f)可以进一步包括步骤f4)修改路径衡变更建筑物内两点间路线。附加地或备选地，步骤(f)可以包括：步骤f1)为用户显示计算通过建筑物的每一个入口和出口间距的测量结果。电脑程序执行以下步骤：h)将3-D虚拟模型转换成步骤(e)可以显示的格式；i)产生与建筑物关联的情境意识脚本的模拟；和/或j)产生至少一个对于发生在建筑物内的紧急状况的建议反应。对于电脑程序的步骤(e)可以执行步骤e1)接收用户指令以操作3-D虚拟模型用于检测建筑物和与建筑物关联的情境意识信息。电脑程序可以执行步骤k)存储至少一条与建筑物关联的情境意识信息和集成情境意识信息的3-D虚拟模型。
根据本发明第八个方面，一个电脑可读介质包括一个对于紧急情况或其他危机情况反应的电脑程序。所述电脑程序执行步骤：a)利用与场所关联的结构信息产生场所的3-D虚拟模型；b)接收与场所关联的情境意识信息；c)将与场所关联的情境意识信息重现为场所3-D虚拟模型；和d)为情境评估和应急反应计划制定而操作3-D虚拟模型，给用户显示将与场所关联的情境意识信息结合为场所3-D虚拟模型而产生显示信息。
根据本发明的第八个方面，电脑程序可以执行步骤：e)产生至少一个对于发生在场所内紧急情况的建议反应。对于电脑程序步骤(e)可以包括步骤e1)与场所关联的情境意识脚本的模拟。附加地或备选地，对于电脑程序的步骤(e)可以包括步骤e2)使用结构信息和与场所关联的情境意识信息决定通过场所的入口和/或出口路线。相应地，电脑程序的步骤(c)可以包括步骤c1)为用户显示至少一个入口和出口路线的3-D虚拟模型。电脑程序的步骤(e1)可以包括步骤e3)存储一列大体上通过场所的所有单个路径，场所内两点间路线可以包括至少一条单个路径；e4)根据单个路径长度和/或穿过单个路径的难度水平可以将通过场所的每个单个路径指定路径衡；e5)通过对单个包含所述路线的路径衡合计，产生所述路线的总路径衡；相应地，电脑程序的步骤(c)可以执行步骤c2)为用户显示场所内两点间最低总路径衡的3-D虚拟模型。
具体实施方式
通过阅读以下具体实施例的详细说明以及附图，本发明的其他目的和优点对于本领域技术人员将会显而易见：
附图说明
图1是根据本发明一个实施例说明提供建筑物情境意识系统的框图
图2是根据本发明一个实施例说明为了使用REVITTM Building软件应用程序重现的建筑物3-D虚拟模型收集与建筑物关联的结构信息的步骤的流程图
图3是根据本发明一个实施例说明包括3-D虚拟模型的各种类型的信息的简图
图4是根据本发明一个备选实施例说明应急反应系统的框图
图5是根据本发明一个实施例说明应急反应系统应用层的简图
图6是根据本发明一个实施例说明应急反应系统的一个硬件/软件体系结构简图
图7是根据本发明一个实施例说明由REVITTM Building创作的并且由GOOGLETM Earth显示的建筑物3-D虚拟模型的第一简图
图8是根据本发明一个实施例说明Gund Hall西面入口的3-D虚拟模型的第二简图
图9是根据本发明一个实施例说明Gund Hall内景的3-D虚拟模型的第三简图
图10是根据本发明一个实施例说明Gund Hall移除若干层的3-D虚拟模型的第四简图
图11是根据本发明一个实施例说明Gund Hall移除若干附加层的3-D虚拟模型的第五简图
图12是根据本发明一个实施例说明集成情境意识信息的3-D虚拟模型的第六简图
图13是根据本发明一个实施例说明基于情境意识信息提供建议反应的3-D虚拟模型的第七简图
图14是根据本发明一个实施例说明基于情境意识信息提供通过建筑物的路线的3-D虚拟模型的第八简图
图15是根据本发明一个实施例说明集成附加情境意识信息的3-D虚拟模型的第九简图
图16是根据本发明一个实施例说明除去若干层的3-D虚拟模型的第十简图
图17是根据本发明一个实施例说明除去若干层并旋转的3-D虚拟模型的第十一简图
图18是根据本发明一个实施例说明除去若干层并标示位于显示层上各种特征的3-D虚拟模型的第十二简图
图19是根据本发明一个实施例说明除去若干层并标示位于显示层上附加特征的3-D虚拟模型的第十三简图
图20是根据本发明一个实施例说明除去若干层并标示位于显示层上附加特征的3-D虚拟模型的第十四简图
图21是根据本发明一个实施例说明建筑物的仿真照片表达的3-D虚拟模型的简图
图22是根据本发明一个实施例说明放大或拉近的3-D虚拟模型的简图
图23是根据本发明一个实施例说明提供建筑物情境意识步骤的流程图
图24是根据本发明一个实施例说明使用建筑结构信息和与场所关联的情境意识信息决定通建筑物的入口和/或出口路线的流程图
图25是根据本发明一个实施例说明对于紧急情况反应步骤地流程图
实施例
本发明实施例指为提供建筑物实时或近实时的情境意识信息，使用三维模型的以电脑为基础的系统和的方法，指应急反应系统或ERS。ERS为重要公共设施提供数据显像和通讯系统。通过集成来自感应器和监测器的实时或大体上实时的数据，应急反应系统可以输送紧急情况和其他危机情况中的相关建筑，人的聚集/移动，和操作细节。ERS包括集成，收集和存储此类信息的功能用于传播，解释和通信。ERS支持用于快速、易于理解的信息显示和数据可视化技术的方法用以协助在高压，一般是涉及多重司法，协议和人类通信方法的混乱的，紧急的情况下的关键计划性的演说中作出快速的通告性决定。
更特别的，ERS包括一个局部的，区域的和/或国内安全的基于网络的存储库，包括基础设施数据，图片，还有联邦，州和地方设施的所有类型的相关信息。应急反应系统可以通过集中于那些被认为有危急目标的地区或设施来满足危机需要。此网络可达的系统能够考虑到来自美国或国外任何地方的快速询问检索和情报检索。附加地，ERS包括此功能，可以减少决定影响度和作出有效地包含形势，理解和将对周围区域的影响减少到最低的恰当反应所需的时间。这样，所有或大致所有来自一个地区当地和基础设施的细节，无论其怎样被袭击或灾难损坏，都能够在防卫，恢复和缓解措施中大体上立即可以得到。使用适当的保护和加密，此类信息能够被防止利用，从而从本质上排除那些可能企图不当使用该信息的使用权限。
应急反应系统能够提供极其重要的静态和实时(或近实时)基础设施数据，这些数据以建筑物，学校，城市或其类似的部分或全部区域和其周边环境的三维(3-D)模型显示。因此，当对紧急情况反应时，ERS能够提供楼宇，基础设施和其他建筑物，突出入口和出口路线，存在的紧急出口，数字相片，重要有用关闭阀位置，和多层决策支持信息的详细的3-D虚拟模型来满足最突出信息的关键需要。根据本发明的实施例可以被第一反应人，楼宇主，公共设施管理者，紧急应变管理机构的代理工作人员，政府机构(例如，DHS，GSA，DIA，DOD，FEMA等等)和其他类似人员和组织使用。ERS包括一个交互数据库，图形用户使用界面和通讯机制，用于在紧急事件之前，之中，之后迅速发送重要的基础设施数据给相关的各阶层人员。ERS能够在紧急事件中提供增强来自场内外人员信息共享，提供增强的情境意识，改良的资源分配和部署，和更好的通讯和协调。
一旦一幢建筑被建成，其设计图或其他建筑图一般被放置或存储在别处，而且直到紧急事件发生后需要检查这些文件，一般这些文件不会被引用。然而，通过收集，校对和用3-D虚拟模型显示此类与内容丰富的数据库相连的信息，应急反应系统可以提供清晰和有益的视图，并且，可起诉的数据可以呈现给应急人员，在关键任务中起到协助作用。附加地，集成收集自个别位置的实时或近实时的感应器数据，可以得到增强的视觉和建筑专属情境数据。
本发明实施例的这些和其他方面将会详细描述。图1是根据本发明一个实施例说明提供实时或近实时建筑物情境意识系统100的简图。此处所用的“建筑物”可以包括任何适合类型的楼宇，设施，住所，庇护所，设施或其它适合人类活动的场所，也能包括独栋楼宇，设施或类似或它们的集合(例如，校园，城镇或城市的部分或整体，和类似)。系统100包括一个数据库模块105。数据库模块105配置成存储与建筑物关联的结构信息。如下所述，与建筑物关联的结构信息被系统100用于重现或构成建筑物的3-D虚拟模型。此处所用“建筑结构信息”包括建筑设计，工程，建筑结构，密级信息，紧急设备系统或其他类似与建筑物关联的信息和其他适合类型的规划，设计，说明和其他类似信息，这些信息能够通过详细的建筑物3-D虚拟模型描述或提供或描绘建筑物的布局和设计(外部和内部)。
数据库模块105可以包括任何适于计算机可读或其他计算机存储介质。根据本发明的实施例，数据库模块105可以包括任何适合类型的直接附加存储(DAS)，网络附加存储(NAS)，或存储区域网络(SAN)系统，Hopkinton，Massachusetts的EMC软件(例如，DiskXtender家族产品)，包括任何适合类型的文件或目录管理系统(例如，EMC Software提供的Documentum 5 Platform)。
与建筑物关联的结构信息可以收集或采集自适当数量的任何适合来源的，包括与建筑物关联的建筑设计，工程和结构信息。例如，结构信息可以包括来自建筑物所有人的信息，例如，拥有房地产或资产的所有权的个人或组织。这些信息也可以是基于项目的，例如，任何需要规划，设计，文档编制和/或建筑活动的建筑的新开发或修复/重建。
此外，结构信息可以包括测量照片或图片，例如，无论是人工或计算机收集的任何照片记录或图片，其描述了精确测量的实际空间或性能，这些记录是由照相或测量设备的专业设置。此类照片或图片信息可以包括地面和空中和基于卫星成像的测量。照相或测量设备可以包括传统和数字相机或摄像器械。测量文件进一步包括精确的建筑物关键特征的地面定位，用于描述建筑物在地球上的独特位置。
结构信息也可以包括建筑设计文件，此文件可以包括从事不动产项目规划，设计，说明和文档编制的注册专业人员或组织出具的文件。例如，作为标准执业的一部分，建筑师出具各种用于分析和沟通的设计方案文件和模型。然而，此文件和模型不会配置为集成为整个建筑的3-D虚拟模型。此文件可以包括，例如，手动和CAD图片，说明，一览表和重现。
结构文件也可以组成存储或保留在数据库模块105中的结构信息的一部分。此结构信息可以包括，例如，从事不动产元件规划，设计，说明和文档编制的注册专业人员或组织出具的文件。例如，作为标准执业的一部分，结构工程师出具各种用于分析和沟通的设计方案文件和模型。
结构信息可以进一步包括涉及建筑物电气，机械，和/或水管的特征。例如，从事建筑机械系统规划，设计，说明和的文档编制的注册专业人员或组织，例如建筑采暖，通风，和空调(HVAC)系统，电气系统，和/或水道系统，出具的此处所述的文件。例如，作为标准执业的一部分，此类专业人员出具各种用于分析和沟通的设计方案文件和模型。
任何从事建筑内部设计和/或装饰，家具，设备部件(包括急救设备)的规划，设计，说明和的文档编制的注册专业人员或组织出具的文件或信息也可以存储于数据库模块105并能如此处描述所使用。例如，作为标准执业的一部分，室内设计师出具各种用于分析和沟通的设计方案文件和模型。安全顾问也可以出具建筑物中的安全系统的文件和模型。应急管理人员或顾问也可以出具建筑物之上，之中或附近的安全设备和系统的文件和模型。所有此类文件或模型也可以收集或采集和存储或保留于数据库模块105中。
涉及景观的信息也可以获得并存储于数据库模块105中。例如，任何从事建筑物景观构造的规划，设计，说明和的文档编制，包括任何地形改变，种植计划，家具安置和照明，还有环境图形的注册专业人员或组织，可以出具的有用的文件或信息。例如，作为标准执业的一部分，园林设计师出具各种用于分析和沟通的设计方案文件和模型。
此外，各种其他顾问也可以参与房地产或其他资产项目，包括但不限于土木工程师，运输和交通工程师，转运系统顾问或工程师，生命，安全，和保密分析顾问或工程师，信息技术专业人员，图形顾问，照明，音响和音频/视频顾问或工程师，石棉消减专员，水景顾问和类似。作为标准执业的一部分，所有这些顾问出具的各种用于分析和沟通的设计方案文件和模型，可以获得并保留于数据库模块105中，如本文描述所用。
基于比如前述顾问团出具的合同文件，任何从事房地产或其他资产项目建筑的监测和建造的注册专业人员或组织，作为标准执业的一部分，出具涉及一览表，数量输出，会计报告，商店图片和建设进度报告，还有涉及所有建筑元件和部件的安装和构建的文件。所有此类信息和文件也可以收集或采集并存储于数据库模块105中，如本文描述所用。此类信息也可以包括各种分承包商提供的信息。例如，基于比如前述顾问团出具的合同文件，可以是任何从事分承包商承建大型房地产或其他资产项目建筑一部分，一方面或实例的注册专业人员或组织。一个分承包商一般报告给主承包商并传送一览表，数量输出，会计报告，商店图片和建设进度报告，还有涉及所有建筑元件和部件的安装和构建的文件。
制造商也可以出具能保留于数据库模块105中的文件或信息，如本文描述所用。例如，任何从事建筑材料和部件的有资质的专业人士或组织可以出具基于3-D虚拟模型的可构建信息。作为标准执业的一部分，除了运送建筑材料和/或产品，生产商出具说明书，照片和他们产品的详图。生产商也可以提供他们的产品如何能够或应该与互补产品相关的附加信息。
总之，与建筑物关联的结构信息可以从各种任何适合数量的不同来源得到，并且此类信息可以被采集，收集并存储或保留在数据库模块105中。相应地，数据库模块105可以包括详细的3-D虚拟模型关系数据库的和适合的下游部件数据库。
系统100包括一个情境意识模块110。情境意识模块110配置成收集，采集或接收与建筑物关联的情境意识信息。本文中“情境意识信息”可以包括任何适合类型的可用于认知周围环境元素的信息，理解那些元素的意义和相关重要性，并且在将来表达那些元素的状态。例如，情境意识信息可以包括建筑物之内，之上，周围的感应器的感应器数据。这些感应器可以包括但不限于感应器可以包括烟雾感应器，红外或火焰感应器，音频感应器，视频感应器，监控探头和/或闭路电视，动作感应器，煤气感应器，生物遥测器，来自建筑物之中，之上，周围或之内的探测器提供的HVAC和机械系统或任何其他适合类型的工作数据。情境意识信息还可以包括发生在建筑物内或周围的紧急或其他危机情况的信息，比如火灾，爆炸，水灾，盗窃或侵入，和类似的提醒或警示，或紧急或其他危机情况的本质和程度的战术信息。
情境意识信息可以进一步包括与建筑物关联的环境信息。根据本发明实施例，情境意识信息模块110可以不仅连接来自建筑物之中，之上，周围或之内的探测器，还有外部或外界信息源，例如新闻，天气或任何适合类型的实时或近实时数据输入(例如，基于XML的数据输入)。例如，直接来自一个合适的外部天气信息源的天气信息，此信息可以用于评估建筑物周围或邻近的天气条件。此类来自建筑物和外源的情境意识信息可以通过情境意识模块110实时或近实时地收集，用以提供用于情境评估的最新信息。此类信息可以被存储(无论是在情境意识模块110或数据库模块105)用于随后的检索以提供历史情境信息数据(例如，历史感应器数据)。
为了协助收集或采集情境意识信息，系统100可以包括与情境意识模块110连通的通信模块115。通信模块115配置成传送和接收与建筑物关联的情境意识信息(例如，来自建筑物探测的感应器数据，现场人员的战术或操作信息和类似)和适合的外部或外界信息源。通信模块115可以包括任何能够将此类信息通过使用任何适和类型传输协议或标准的无线或线结头，或任何其组合传送的适合类型的收发器或通信元件，装置，回路或系统。通信模块115可以提供系统100与其他系统共享情境意识信息的能力，例如，危机指挥或事件管理系统，集成的事件管理系统或类似，用于系统和各种人员间的合作情境评估和反应计划制定(例如，来自不同危机反应机构的人员)。
为了促进此类协作，情境意识模块115可以配置成将情境意识信息转换成接收后被系统100使用的标准化，统一的格式，并在传输之前将此类信息转换成外部系统能够识别的格式。例如，情境意识信息可以包括一个系统识别(例如，一个独特的字母指示，一个独特的IP地址或类似)提供此类信息。一个合适的可以被情境意识模块110维护的查找表，其绘制提供被此系统支持的信息格式类型的系统识别。收到此信息后，通过在查找表中查找识别，情境意识模块110可以“理解”其他系统使用的格式并且执行数据的适当转换，如果必要，将信息转换成系统100可使用的格式。传输之前，情境意识模块110可以查找信息被发送至的系统识别，并为系统检索格式或转换信息。此转换可以是算法的(例如，将视频数据从一种格式转换成另一种格式的转换代码)或专属格式的(例如，所有数字必须有两个小数位)，并且此转换或格式化信息可以被查找表包含或引用以允许情境意识模块110执行所需变形或转换。情境意识模块110可以转化，译码，转换，格式化或重新格式化数据，作为必要，调节系统100或外部系统。本领域普通技术人员将会想到其他能够执行此数据转换或格式化的机制也可以被使用。根据本发明一个备选实施例，通信模块115可以代表情境意识模块110执行此查找和转换，用以提取远离情境意识模块110和系统100其余部分的数据格式差异。
系统100包括一个与数据库模块105，情境意识信息110和通信模块115连通的3-D重现模块120。3-D重现模块120配置成利用存储于数据库模块105的与建筑物关联的结构信息重现建筑物的3-D虚拟模型或数字表达。
任何可以被3-D重现模块120使用的适合的系统或方法可以创造，产生或重现建筑物的3-D虚拟模型。例如，建筑物的个体特征或客体的结构信息(例如，墙，窗，门，走廊，天花板或盖屋顶或其他围墙，家具和类似)可以被用于创建每个那些个体客体的3-D虚拟部件模型。为了说明而并非限制的目的，墙的3-D虚拟部件模型可以用来自与建筑物墙关联的结构信息创建，结构信息使用了适合的3-D重现算法创建了3-D虚拟墙部件模型。此外，此3-D虚拟墙部件模型也可以包括存在于墙中的系统的3-D虚拟部件模型，比如建筑物的水道系统，电气系统，机械系统，环境系统，急救设备系统和类似，其可以通过来自结构信息构建相应的系统的3-D虚拟部件模型。
接续本说明书，窗的3-D虚拟部件模型可以用来自与建筑物窗关联的结构信息创建，结构信息使用了适合的3-D重现算法创建了3-D虚拟窗部件模型。此单个3-D虚拟部件模型是为了建筑物各个特征或资产而创建的。这些个体3-D虚拟部件模型可以通过3-D重现模块120结合来创建建筑物的3-D虚拟模型和任何和所有建筑物内部和外部布局的3-D视图。一旦建筑物每一个特征或资产的3-D虚拟部件模型产生，分离的3-D虚拟部件模型可以被3-D重现模块120集成为一个建筑物地理位置的，三维数字表达，即为3-D虚拟建筑模型。根据用户需要，系统100的使用目的和其他类似因素，3-D虚拟部件模型和3-D虚拟建筑模型可以包括任何所给部件和/或建筑物的适合3-D表达，从简单线框模型到更复杂和详细的仿真照片表达(例如，说明材料结构等等)。
由3-D重现模块120产生的3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型可以包括，例如，几个软件/计算机发生模型。换言之，此处系统和方法不必定利用任何开发3-D虚拟部件模型和建筑物模型的单个软件应用程序或软件应用程序套件。这样，本发明实施例可以利用一个基于几个由3-D重现模块120集成的不同的基础模型。换言之，3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型可以通过使用合适的能够描述真实世界几何位置的3-D方案产生，包括一个第三维，例如，实体模型。此方案可以能够执行Boolean和其他能够构建综合建筑的规则系统。一般而言，3-D软件方案可以提供客体几何性质和与使用作为关联定位基础的插入点互相有关系的典型位置客体的数字文档。
在没有任何CAD或人工发生的文件情况下，可以用来自照片的实体的3-D几何图形构建相片模型方案，也可以被用作发生3-D虚拟部件模型和3-D虚拟结构模型。基于照片的模型也可以源于，例如透视科学。如果视野是已知的并且照片的一个尺寸是精确的，那么所有几何尺寸可以与所述尺寸相关，因此，整个环境可以被延伸。至于照相机，焦距调整决定了视野。例如，55mm的焦距被认为是理想的，因为其不仅是标准类型的镜头，也是最接近人眼的近似值。一个照片方案也可以被用作收集材料形象和真实世界客体的表面。
此外，图解法也可以被用于调整真实世界材料和装饰的视觉准确度。合成校正的材料形象可以构成视觉材料地图的基础，然后应用于3-D虚拟部件模型和/或建筑物3-D虚拟模型。
光测法可以被用于真实世界灯光性质，如Illuminating Engineering Society所定义的，适用于电灯组件部件的3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型。在3-D环境中计算真实光强度分布可以基于各种技术。例如，一个技术，叫做射线描记法，跟踪发射自光源的光线，然后跟踪直至其反射至其他客体，光线就在这个点上被处理了。客体的材料性质，比如，例如，吸收度/反射率，也可以被用于进一步跟踪光线直到直至其反射到另一个客体上。此方法可以“按需求驱动”，其中，光线在视图建成后被计算，而且，定义3-D环境的多边形角就已知用于发生射线描记法。另一个技术叫做辐射度方法，即光线计算的“计算数据”方法。辐射度方法基于每一个在环境中构建客体的预设亮度和材料说明。基于此信息，每一个客体上的光源效果，还有光和色彩冲击可以被计算，例如，对于两个客体的近似。另一个技术是整体光照法。此技术不仅把3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型中直接来自光源的光线考虑进去，也把任何表面的任何光线反射也考虑进去。
附加地或备选地，激光/光线扫描法也可以使用。此方法使用激光，或一些其他基于照相-光的技术，来扫描真实世界的客体来形成一个3-D客体的几何描述的集成方案和其关联材料的形象地图。根据所需具体技术的详细应用，可以达到各种水平的精确度。
全球卫星定位系统(GPS)法可以用于识别3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型中已经作为一个独特情况被在地球上精确定位具体数字点。此方法也可以用作标记那个3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型定位于此位置的特殊时期的时间。
各种类型的元数据可用于构建或重现3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型。例如，一个合适的元数据编辑器可用于添加，编辑和管理与3-D客体的2-D或3-D几何描述相联的非几何或表列数据。此编辑器可用于，例如，将3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型与其它类型应用软件，包括数据库，成本核算，项目管理，行程安排软件和类似相连接。
机械结构方法也可以用于通过3-D重现模块120重现3-D虚拟部件模型和建筑物3-D虚拟模型。机械结构方法指在地球上一个特殊地点建一个具体的房地产或建筑物所需的整个进程和资源。此方法可以依赖于材料和如材料生产商所述的材料真正的处理说明。
上述工具，技术和方法可用于发生模型或其它结构或数据，这些数据可被3-D重现模块120用于发生3-D虚拟部件模型，以集成或组合成重现建筑物地理位置的3-D虚拟模型。备选地，3-D重现模块120可以使用与建筑物关联的结构信息来直接构建建筑物3-D虚拟模型，无需重现或使用个体3-D虚拟部件模型。然而，其他重现建筑物3-D虚拟模型(无论是否含有3-D虚拟部件模型)可用于例如此处描述的，Hsaio Lai Sean Mei于2003年12月16日申请的美国专利公开号2005/0131657，名称为“3D模型和构建数字资产库的系统和方法”，其整个内容因此被本文引用。
根据本发明一个实施例，由Autodesk，Inc.(San Rafael，California)开发的REVITTM系列产品，特别是REVITTM Building软件系统，可用作3-D重现模块120来构建建筑物3-D虚拟模型，和任何建筑物3-D虚拟模型可以包括的3-D虚拟部件模型。REVITTM建筑是一个建筑信息模型(BIM)系统，提供由用户描述的全部建筑形状概念制作模型和环境设计并将其定位到真实世界实体。例如，通过概念模型，用户可以创建一个楼宇外壳并选择界面去设计墙面，屋顶，地板和窗帘系统。REVITTM Building提供一个具有用于简单项目管理的单一项目数据库的完全集成建筑信息模型。模型连接是用于支持连接单独模型为一个集成项目的。例如，“家”(例如，一个门)可以用嵌套部件(例如，各种硬件设施)通过详细说明每个部件的属性或特征构建。从这些信息，家可以用图示构建并与其他图解的家去构建总体结构。REVITTM Building也允许用户用观察个体部件和整体结构的三维图，例如，使用射线跟踪和3-D显影辐射度方法。然而，根据本发明实施例，本领域普通技术人员会联想到其他合适软件应用程度或技术也可以用于构建建筑物3-D虚拟模型，例如，Google，Inc.(Mountain View，California)开发的SKETCHUPTM，Graphisoft U.S.，Inc.(Newton，Massachusetts)开发的VIRTUAL BUILDINGTM，Nemetschek N.A.(Columbia，Maryland)开发的VECTORWORKSTM，Bentley Systems，Inc.(Exton，Pennsylvania)开发的软件产品的建筑物套件(例如，MICROSTATIONTM，POWERDRAFTTM，POWERMAPTM和类似)，或任何其他合适的软件应用程序或技术。
在一个使用REVITTM Building的3-D重现模块的实施例中，图2是根据本发明一个实施例说明为了使用REVITTM Building软件应用程序重现的建筑物3-D虚拟模型收集与建筑物关联的结构信息的步骤的流程图。步骤202检测结构信息是否是REVITTM序列(数字)文件。如果是的，在步骤204中，REVITTM模型是发生或更新自存储在REVITTM序列文件中的结构信息。在步骤206中，作一个检测REVITTM模型是否正确，换言之，在那时是否没有收集过附加结构信息用于建模。如果是的，在步骤208中，模型被记录或存储(例如，出于备份的目的)，在步骤210中，模型被传送到GUI模块125中用于通过如下所述(一个将模型的翻译成GUI模块130和显示器130支持的不同数据格式，如下所述，此翻译可能会需要被翻译模块135执行)的显示器130为用户显示。然而，在步骤206中，如果检测模型不准确，程序就会回到步骤202。
回到步骤202，如果决定结构信息不是REVITTM序列文件，那么步骤212会检测此结构信息是否是数字CAD文件形式。如果是的，在步骤214中，数字CAD文件会被定位或收集。在步骤216中，收集的数字CAD文件会被分类并编目录。在步骤218中，被分类/编目录的数字CAD文件会被存储(例如，出于备份的目的)，并恢复到步骤220。在步骤222中，数字CAD文件会被输入到REVITTM模型，这个新输入的结构信息会在步骤224中被重新画成REVITTM模型。如上所述，所述方法继续到步骤204。
回到步骤212，如果决定结构信息不是数字CAD文件形式，那么步骤226会检测此结构信息是否是纸件绘图形式。如果是的，步骤228会定位或收集纸件绘图。在步骤230中，收集的纸件绘图会被分类并编目录。在步骤232中，被分类/编目录的纸件绘图会被扫描以在步骤234中构建相应的数字文件。在步骤236中，产生的数字文件会被输入到REVITTM模型，这个新输入的结构信息会在步骤224中被重新画成REVITTM模型。如上所述，所述方法继续到步骤204。然而，在步骤230之后，一个反复程序被使用，例如，如果必要，重建建筑物的数字文件。例如，在步骤238中，纸件绘图可以被存储(例如，出于编目录的目的)，恢复到步骤240，然后在步骤232中再扫描以重建相应的数字文件。如果必要，所述方法可以回到步骤238中重复此程序。
回到步骤226，如果决定结构信息不是纸件绘图形式，那么步骤226会检测此结构信息是否是纸件绘图形式，然后在步骤242中，建筑物场地测量会被进行以产生构建三维REVITTM模型必要的结构信息。在步骤244中，可以用步骤242中测量的建筑信息构建新的REVITTM模型。如上所述，所述方法继续到步骤204。图2中所述的步骤可以重复适合的次数以收集任何和所有与建筑物关联的结构信息构建REVITTM模型。为了使用数据格式或数字模型而非REVITTM建筑支持的格式重现3-D虚拟模型，本领域普通技术人员可以想到相似的步骤可以用于收集结构信息。
回到图1，3-D重现模块120使用结构信息重现3-D建筑物虚拟模型，其可以包括与建筑物关联客体的属性。此属性可以包括客体的特性，比如，客体的类型，长度，宽度，高度和重量，客体的材料组成和其他数据或信息可以用于合适地描述和定义客体。出于说明而非限制的目的，与建筑物关联的客体可以是窗和窗的属性，属性可以包括窗的类型(例如，外部或内部，滑动或厚玻璃板和类似)，窗的尺寸(例如，长度和宽度)，窗在墙上的位置，窗上使用玻璃的类型和类似属性。如客体属性所述，本领域普通技术人员能想到客体的属性视客体本质和客体类型而定。
每一个建筑物内的客体或部件可以如其属性所述，且装配的客体或部件用于购建整个建筑物的三维虚拟视觉表达，各种类型的3-D虚拟模型可以用于存储和表达此类信息。根据本发明一个实施例，3-D虚拟模型可以包括一个参数3-D虚拟模型。根据此参数3-D虚拟模型，一个对于第一客体一个或多个属性的修改可以配置为引起3-D重现模块120去修改参数3-D虚拟模型中与第一客体关联的至少一个第二客体的一个或多个属性。出于说明而非限制的目的，一扇门可以包括一个描述门属性和其墙上位置的客体。使用参数模型，如果门的大小改变，门所在的墙的大小也会相应地被3-D重现模块120自动改变。例如，如果门的长度和宽度改变，3-D重现模块120能自动改变门所在墙的大小，这样，门就能与墙“适合”。这样，客体的属性不但能被用以描述其他与初始客体相互影响或相互关联的客体，因此，将客体连接在一起(例如，墙上的门)。
附加地或备选地，客体可以包括“智能”客体。换言之，3-D重现模块120可以配置成为用户显示重现的根据智能客体属性和行动本质而指向智能客体的行动的影响。出于说明而非限制的目的，一扇窗的属性可以是其对气流或冲击力的抵抗力，例如窗能承受的最大气流力。因此，如果一阵模拟或真实的气流在窗附近出现，而且气流的强度是已知或能够被计算的，3-D重现模块120可以重现气流对于窗的影响。例如，如果气流出现，并且气流在窗能承受的最大气流强度点或之下的，那么，3-D重现模块120能重现未受损的窗。然而，如果气流出现，并且气流在窗能承受的最大气流强度点之上，那么，3-D重现模块120能重现被“吹走”的或损毁的窗。所以，智能客体可以用于大致确定在那个环境中，环境和作用力对智能客体和建筑物的影响。此智能客体可以用于构建一个“智能”3-D虚拟模型，其中，3-D重现模块可以“知道”(例如，适当计算或估计)的指向或发生在建筑物之内，之上或周围的客体上或对建筑物本身的作用力影响。那些作用力的影响可以作为系统100提供的整体情境意识的一部分显示给用户。
根据本发明实施例，3-D重现模块120可以进一步配置为集成或由情境意识模块110采集或收集的与建筑物关联的情境意识信息组合成的建筑物的3-D虚拟模型。例如，3-D重现模块120可以构建一个适当的图形覆盖以集成或添加情境意识信息到建筑物3-D虚拟模型之内或之上。例如，根据本发明实施例，3-D重现模块120可以配置成接收来自置于建筑物之中，之上，周围或之内的感应器或其他建筑探测器的感应器数据，重现3-D虚拟模型。例如，每一个置于建筑物之中，之上，周围或之内的感应器或其他建筑探测器可以表征为一个客体并通过其附随属性(例如，感应器类型，制造，模型，位置和类似)描述。情境意识模块110接收的情境意识信息可以传递到3-D重现模块120。3-D重现模块120可以基于接收的情境意识信息适当地修改客体的属性。
基于说明而非限制的目的，客体可以是建筑物内某层的某个房间的火焰感应器。接收的情境意识信息表明，火焰感应器被激活并且感应器表明房间问题是225°F。3-D重现模块120可以利用此信息修改或更新与所给火焰感应器相关的属性。使用更新的属性，3-D重现模块120可以重现火焰感应器，例如，通过改变火焰感应器3-D虚拟模型的颜色，醒目度，闪光度或其他视频和/或音频表达。此外，来自火焰感应器的感应器数据(例如，室内温度)可以重现靠近或毗连的火焰感应器用以提供一个最新的建筑物和所指房间的情境评估。根据本发明实施例，建筑物3-D虚拟模型内所有感应器或其任何组合可以是允许用户访问与感应器相关信息的“连接点”。例如，当一个用户选择了这个连接点(例如，用鼠标或其他电脑点击设备点击感应器的虚拟表达)，来自相应感应器的感应器数据可以在一个单独的视窗，弹出对话框或标注中为用户显示。连接点也可以用于指示用户或提供用户来自辅助或附加信息源(例如，网站，数据库和类似)的信息。然而，根据本发明实施例，任何文本或图形的情境意识信息可以此方式被显示或提供给用户。例如，监控探头可以在3-D虚拟模型中被表达为一个客体，也可以充当一个连接点。随后，当用户选择或点击3-D虚拟模型(例如，其连接点)中监控探头的虚拟表达时，来自探头的视频数据(例如，还是图片，流动视频或类似)可以显示给用户(例如，在弹出视窗中)。
附加地，如果情境意识信息包括环境信息(例如，来自天气输入口的天气数据)，3-D重现模块120可以配置为重现环境信息的3-D虚拟模型用以显示建筑物位置的环境。例如，如果天气数据显示建筑物周围下雨，雨就能被认为是另一个具有属性(例如，湿度，降水速度和类似)可以关联的客体。3-D重现模块120可以使用雨客体和其属性重现环绕建筑物的雨的3-D虚拟表达。其他情境意识信息可以通过构建新客体和联合属性来调节信息，或联合或更新现存客体和其具有数据的属性来集成建筑物的3-D虚拟模型。
3-D重现模块120可以配置成重现与位于建筑物之内，之上或建筑物周围的任何和所有客体位置关联的3-D虚拟模型，包括人或其他位于建筑物的其他人员。这样，建筑物内或周围的个体移动可以被更新，跟踪和监控。例如，每一个人可以是与属性(例如，名字，机构，比如消防员或警察，GPS坐标和类似信息)关联的客体。通过将来自每个人的GPS坐标传递给情境意识模块110(通过通信模块115)，3-D重现模块120可以用新的坐标有效跟踪每一个或任何在场的人的移动来更新每一个“客体”(例如，人)的属性。如果每一个或任何人装备有健康监测装置(例如，测量和监测心跳，血压和类似)，此健康信息可以提供给3-D重现模块120(通过情境意识模块110)来更新“客体”属性。此信息可以提供给用户，例如，作为基于选择触发在弹出窗口显示信息的连接点。附加地或备选地，健康信息可被3-D重现模块120用来构建与“客体”关联的警告或警报，比如，如果个体的心跳速率低于或高于显示此人可能处于痛苦或危险状态的预定水平，客体的颜色会改变。以这样的方式，3-D重现模块120可以配置成显示给用户用于情境评估和反应计划制定的任何或所有实时或近实时情境信息的3-D虚拟模型。
因此，建筑物的3-D虚拟模型可以包括结构信息，情境意识信息和任何适合类型的信息用于构建精确的，建筑物地理位置的3-D虚拟模型以进行情境评估和反应计划制定。根据本发明实施例，图3是根据本发明一个实施例说明包括3-D虚拟模型300的各种类型的信息的简图。例如，地理信息系统(GIS)数据传输转换器305可以提供适当的GIS数据310，比如，例如位置，土地使用，地形，天气数据和类似。将GIS数据310分层，来自REVITTM Building平台的智能模型信息315可以提供适当的楼字模型数据320，比如，例如入口/出口路线，楼层/区域布局，安全阀关闭，设备/维护数据，性能/组件数据和类似。在楼宇模型数据320和GIS数据310上分层，适当的数据系统和信号网络325可以提供适当的所在地感应器数据330，比如，例如，火焰感应器，视频监控，无线网状网，生物测定感应器和类似。此信息分层数据库可以包括通过合适的图形用户界面为用户显示的3-D虚拟模型300。
回到图1，系统100包括一个与3-D重现模块120连通的图形用户界面(GUI)模块125。GUI模块125配置成为用户显示将与建筑物关联的情境意识信息集成为建筑物3-D虚拟模型。GUI模块125可以包括任何适合类型的能够显示3-D虚拟模型的用户界面，包括文本和/或图形信息。例如，GUI模块125可以配置成在显示器130上通过合适的网络浏览器(例如，Internet Explorer，Netscape，Firefox，Safari，Opera，或任何适合的网络浏览器)显示3-D虚拟模型。根据本发明实施例，与建筑物关联的情境意识信息结合的建筑物3-D虚拟模型可以通过网络，例如适合类型的内网或因特网，例如，3-D虚拟模型可以通过GUI模块125的显示器130的适合的网络浏览器或万维网远程显示3-D虚拟模型。然而，根据本发明备选实施例，GUI模块125可以配置成在任何适合的便携式显示器上显示与建筑物关联的情境意识信息的建筑物3-D虚拟模型，比如个人数字助手(PDA)或类似。这样，显示器130可以包括任何适合类型的能够为用户显示3-D虚拟模型文本和图形信息的便携式或固定显示器。
因为3-D模块可以在使用不同类型用户界面的不同类型的显示器130上被显示，备选地，系统100可以包括一个与3-D重现模块120和GUI模块125相连通的模型翻译模块135。模型翻译模块135配置成将3-D重现模块120重现的3-D虚拟模型转换或转化成显示器130上的GUI模块125能够显示的格式。例如，模型翻译模块135可以使用适当的转换算法或路线和/或查找表映射图将来自系统100的图形和/或数据格式的建筑虚拟模型3-D虚拟模型转换成显示器130上用户界面使用的图形和/或数据格式，反之亦然。系统100可以支持任何适当数量的单独的用户界面和显示器130，并且模型翻译模块135可以配置成将3-D虚拟模型转换或翻译成每一个用户界面和显示器130(例如一对多关系)能够支持的数据格式。备选地，每个用户界面和显示器130可以有一个单独的模型翻译模块135来执行必须的转换。
例如，根据本发明实施例，GUI模块125可以包括任何适合类型的GIS。GIS是一个构建，存储，分析和管理立体数据和关联属性的系统。根据本发明实施例，GUI模块125可以包括Google公司(Mountain View，California)开发的GOOGLETM Earth应用程序。GOOGLETM Earth是一个与卫星定位，地图和GOOGLETM搜索结合的3-D软件程序提供给用户世界地理信息的使用权限。使用GOOGLETM Earth，用户可以指定并变焦对准任何用户想要探索的地球上的位置(例如，一个特殊地址)。所给地址或位置的卫星定位和局部现象被放大成平面图给用户。然而，根据本发明的实施例，本领域普通技术人员可以想到任何其他适合的软件应用程序或技术可以被用于显示建筑物的3-D虚拟模型。
例如，根据本发明实施例，REVITTM Building软件应用程序可以用于构建建筑物的3-D虚拟模型，并且GOOGLETM Earth软件应用程序可以通过显示器130为用户显示3-D虚拟模型。相应地，GOOGLETM Earth可以用于操纵和观察3-D虚拟模型，并且GOOGLETM搜索的功能可被用于搜索3-D虚拟模型的任何方面。更特别地，3-D重现模块120可以使用REVITTM Building来构建建筑物的3-D虚拟模型，并且合成的3-D虚拟模型可以被上载或输入到可以被GUI模块125使用的GOOGLETM Earth应用程序中。然而，REVITTM Building发生的3-D虚拟模型数据格式可能不被GOOGLETM Earth所支持，反之亦然。是以，通过GOOGLETM Earth显示3-D虚拟模型，模型翻译模块135可以被用作将REVITTM Building支持的3-D虚拟模型数据格式转换成GOOGLETM Earth支持的数据格式。如前所述，模型翻译模块135可以使用适当的转换，翻译或转换代码算法和/或查找表映射图在不同格式之间将3-D虚拟模型的一种数据格式转换成另一种。当然，如果3-D重现模块120发生的3-D虚拟模型的数据格式由GUI模块125和显示器130使用的用户界面支持或兼容，模型翻译模块135的使用可能非必要。
GUI模块125配置成通过显示器130的一个合适的图解用户界面显示建筑物3-D虚拟模型和任何与建筑物关联的信息。例如，GUI模块125可以配置成基于用户请求，例如，如上所述的，通过连接点的标注或弹出框上的属性表达信息，显示与建筑物关联的每一个客体的属性。附加地或备选地，通过一个鼠标或其他电脑指示器传递一个对客体的指示，一个合适的标注或弹出框可以为用户显示相关所给定客体的信息。
GUI模块125进一步配置成接收来自用户的指示以操作3-D虚拟模型来检测建筑物和与建筑物关联的情境意识信息。换言之，适合的操作按钮或控制器(例如，向上/下移，向左/右移，放大/缩小，向上/下旋转，向左/右旋转和类似)可以在显示器130上的图形用户界面表达给用户。操作控制器可被用作改变3-D虚拟模型视图，所以用户可以在任何适合的角度，仰角，定向或类似来检查3-D虚拟模型的任何内部或外部方面。由操作控制器产生的操作指令可以被GUI模块125处理，来为用户提供预期的3-D虚拟模型视图。例如，GUI模块125可以配置成为用户观察结构元件信息(例如，水管系统，电气系统，机械系统，环境系统，应急设施系统和类似)显示3-D虚拟模型的层和建筑物内部布局。
根据本发明实施例，GUI模块125可以配置成允许用户“剥去”建筑物3-D虚拟模型的外部层，继续得以观察建筑物内部的视图。例如，用户可以移除建筑物外层(外墙和屋顶)来观察建筑物的直接内景。用户可以接着移除内墙来观察建筑物的内墙和走廊。附加地或备选地，用户可以“剥去”建筑物的楼层来观察任何较低的楼层。例如，在移除建筑物的最高一层后，且倾斜并旋转视图来显示倒数第二层的内部布局。此外，为了观察位于墙内的建筑元件或其他建筑物内的客体，GUI模块125可以配置成为用户更改任何客体的透明度。例如，一个滑杆形式的操纵控制器或类似可以允许用户改变客体(例如，墙)的透明度，从100％(完全不透明)到0％(完全透明)或任何两者间预期的透明度。其他类似控制器可以为用户进行情境评估和反应计划制定提供3-D虚拟模型的任何和所有方面。
系统100可以包括其他适合模块以在此情境评估和反应计划制定中协助用户。例如，系统100可以包括一个与3-D重现模块120连通的情境模块140。情境模块140可以配置成发生与建筑物关联的情境意识脚本的模拟。预设的或“预存储”的模拟可以被模拟模块140支持。例如，某个火警警报器可以被模拟模块140激活，例如，通过修改或引发3-D重现模块120来改变与一个或多个火焰感受器关联的属性来表明火焰被检测到。模拟的情境意识信息，例如，一个火焰温度信息，可以被提供给3-D重现模块120重现3-D虚拟模型，并最终为用户显示。适合的登录或记录功能(例如，一个包括在模拟模块140或那里分离的模块)可以被用于记录模拟的反应，并允许用户在后来时间内重放整个模拟。附加地或备选地，“预存储”的模拟脚本，适当的算法，布尔或其他逻辑功能，或甚至人工智能的形式，可以被模拟模块140根据此模拟需要的因素，比如本质，类型和预期模拟的复杂性，位于建筑物的潜在威胁，和类似因素，用于构建随机和动态模拟。
在任何复杂的，动态和潜在的威胁生命的情况中，专业人员可能很难很快评估情况和形成一个恰当的反应。为了解决这个情况，系统100可以包括一个与3-D重现模块120连通的情境意识反应模块145。情境意识反应模块145配置成发生一个或多个对于发生在建筑物之内，之上或周围的紧急情况或任何其他危机情况的反应。情境意识反应模块145可以包括适合的算法，布尔或其他逻辑功能或规则，神经网络，和/或人工智能形式，能够基于那些信息记住事件的信息，形成计算事件的反应。在一个层次上，情境意识反应模块145可以包括适合的可以定位情境意识的查找表来建议反应。例如，如果一个火焰感应器被激活，情境意识反应模块145可以使用火焰感应器激活事件来查找相应反应，例如，激活火焰感应器，疏散建筑物，并通知消防部门和当局。备选地，适合的布尔或其他逻辑或规则可以被用于向脚本建议反应。例如，如果火焰感应器被激活并且感觉温度在150°F之上，那么激活火警警报并通知消防局。此逻辑或规则的难度有赖于情况的本质和对此情况的反应类型，和其他类似因素。更复杂的机制，比如神经网络，可以适合于“学习”怎样对一个特殊情况反应。例如，根据本发明实施例，情境意识模块145可以与模拟模块140连通用以为模拟脚本提供建议反应，例如，允许此类“学习”来产生和改进这些或其他反应算法。
作为给虚拟或真实脚本建议反应的一部分，当反应人员定位发生在建筑物内的问题或事件的源头时，清空建筑物是必须的。是以，系统100可以配置成提供一个有效的进入，通过和离开建筑物的提示。根据本发明实施例，系统100可以包括一个与3-D重现模块120连通的路径选择模块150。路径选择模块150配置成决定使用与建筑物关联的结构信息和情境意识信息的通过建筑物的入口和/或出口路线。例如，当事件，紧急情况或其他危机情况发生，入口路线可以给反应人员显示进入和通过建筑物的最短线路，出口路线可以是位于楼宇中的个体从建筑物疏散的路线。3-D重现模块120配置成为用户通过GUI模块125显示重现入口和/或出口线路的3-D虚拟模型。换言之，路径选择模块150可以配置成决定建筑物内两点间最短路线，而且3-D重现模块120可以配置成为用户显示最短路线的3-D虚拟模型。
任何合适的路径选择算法可以用作决定不同位置或不同点之间进入，环绕和通过建筑物的路线。例如，路径选择模块150可以配置成保留一列大致上所有通过建筑物的单个路径，包括所有沿走廊的单个路径，进入和通过房间，沿楼梯向上/向下和类似。建筑物内两点间的一条路线可以包括一个或多个相连或结合形成相邻路线的单个路径。每一个通过建筑物的单个路径可以根据例如，单个路径长度(例如，较短的路径比较长的路径有一个较低或较少的衡)指定一个路径衡，穿越单个路径的难度水平(例如，一个被堵住的路径将会有一个较高的路径衡，一个清除障碍的路径将会有一个较低的路径衡)，和类似因素。其他决定单个路径“衡”的类似因素可以被使用。
相应地，路径选择模块150可以配置成通过合计含有路线的单个路径的路径衡产生总路径衡。3-D重现模块可以被配置成为用户显示重现建筑物内两点间最低总路径衡的3-D虚拟模型。备选地，一个两点间具有最低路径衡的备选路线的预设数量可以显示给用户，提供用户一个多条高效路线的选择。既可以通过路径选择模块150也可以通过用户更改建筑物内两点间路线(例如，对改变情境意识信息的反应，比如突然被堵住的路径)。除了显示建议路线或通过建筑物的路线，路径选择模块150可以配置成为用户显示每一个建议通过建筑物的入口和出口路线计算距离测量结果(例如，通过合计每一个含有路线的单个路径长度)。
系统100的每一个模块，包括数据库模块105，情境意识模块110，通信模块115，3-D重现模块120，GUI模块125，模型翻译模块135，模拟模块140，情境意识反应模块145和路径选择模块150，或他们的任何组合，可以包括任何适和类型的能够执行与各自元件关联功能的电气或电子元件或装置。根据本发明实施例，每一个元件或装置可以与另一个使用任何适合类型的能够传送(例如，电子的)信息的电气连接元件或装置相连。备选地，每一个系统100的模块可以包括任何能够执行与各自模块关联功能的硬件，固件和软件。
备选地，系统100可以包括一个或多个微处理机和关联的存储器，其存储计算机程序步骤来执行系统100任何或所有模块的功能。微处理机可以是任何适和类型的处理器，比如，任何通用类型的微处理器或微控制器，一个数字信号处理机(DSP)，一个专用集成电路(ASIC)，一个可编程只读存储器(PROM)，一个可擦可编程序只读存贮器(EPROM)，电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，一个电脑可读介质或类似。存贮器可以是任何适合类型的电脑存储器或任何其他类型的电子存储介质，比如，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，高速缓冲存储器，光盘只读存储器(CDROM)，电光储存器，磁光存储器，或类似。如前所述，存储器程序可以是电脑编程领域的普通技术人员已知的常规技术，来执行系统100任何或所有模块的功能。例如，电脑程序的真实源代码或目标代码可以被存于存储器中。
备选的建筑结构或建筑物可以被用于实现系统100的各种所述功能。例如，二个或多个模块的功能可以在一个单个模块中实现，或一个模块的多个功能可以在几个不同模块中分布。基于说明而非限制的目的，图4是根据本发明一个备选实施例说明应急反应系统400的框图。系统400包括一个情境意识引擎405。情境意识引擎405配置成收集与场所关联的情境意识信息。系统400包括一个与情境意识引擎405连通的3-D虚拟模型发生引擎410。3-D虚拟模型发生引擎410配置成利用结构信息发生场所的3-D虚拟模型。3-D虚拟模型发生引擎410配置成集成与场所关联的情境意识信息成3-D虚拟模型。系统400也包括一个与3-D虚拟模型发生引擎410连通的显示器引擎415，例如，通过一个网络连接412(例如，因特网)。为了进行情境评估和应急反应规划制定操作3-D虚拟模型，显示器415配置成为用户显示结合与场所相关的情境意识信息的场所的3-D虚拟模型。例如，一个适合的显示器417与显示引擎415连通，可用于为用户显示3-D虚拟模型。
情境意识引擎405可以包括一个存储装置420。存储装置420可配置成存储与场所关联的结构信息，与场所关联的情境意识信息，3-D虚拟模型发生引擎410发生的3-D虚拟模型，和/或任何其他适合信息。情境意识引擎405也可以包括或与收发器425连通。收发器425配置成传送或接收情境意识信息。
系统400可以包括一个与3-D虚拟模型发生引擎410连通的情境意识反应引擎430。情境意识反应引擎430配置成发生一个或多个对发生在场所之中，之上或周围的紧急事件或其他危机情况建议反应。情境意识反应引擎430可以包括一个模拟引擎435。模拟引擎435可以配置成发生与场所关联的情境意识脚本。情境意识反应引擎430也可以包括一个路径决定引擎440。路径决定引擎可以配置成使用与场所关联的结构信息和情境意识信息，决定通过场所的入口和/或出口路线信息。3-D虚拟模型发生引擎410可以配置成为用户显示入口和/或出口路线的。特别地，路径决定引擎440可以配置成保留一列大体上通过场所的所有单个路径。场所内两点间的路线可以包括一条或多条单个路径。每一条通过场所的单个路径可以根据例如单个路径长度，穿过单个路径的难度水平，和/或其他类似因素来指定一个路径衡。路径决定引擎440可以配置成通过合计含有线路的单个路径的路径衡来发生一个总路径衡。3-D虚拟模型发生引擎410可以配置成为用户显示具有最低总路径衡的场所内两点间的路线。
3-D虚拟模型发生引擎410可以包括一个模型翻译引擎445。模型翻译引擎可以配置成将3-D虚拟模型发生引擎410发生的3-D虚拟模型转换成显示引擎415可以显示的格式。根据本发明实施例，其他此类建筑可以用于实现系统100和400的功能。
本领域普通技术人员可以想到，当系统100和400就整体而言出现在一个给定的国家，比如美国，系统100和400的每一个模块可以设置于互相局部连接或相隔较远。例如，仅出于说明而非限制的目的，数据库模块105，情境意识模块110，通信模块115，3-D重现模块120，模型翻译模块135，模拟模块140，情境意识反应模块145和路径选择模块150(或任何这些模块的组合)可以治外法权地位于美国(例如，在加拿大和/或一个或多个外国)，这样，系统100的控制作为一个整体可被美国国内的用户使用并受益。
如前所述，根据本发明实施例，特别是如图1和4所述的系统100和400的功能，分别地，可以实现使用任何适合的硬件/软件/固件建筑。出于说明而非限制的目的，图5是根据本发明一个实施例说明应急反应系统应用层的简图500。一个第一应用层502可以包括作为一个富文本网关程序504，一个通信联系/工作流/程序服务器506，一个内容管理和数据库程序508，一个存储管理程序510，和一个系统管理512。此在第一程序层502的程序功能可以被用于执行一些或所有功能，比如，如图1所述的数据库模块105，情境意识模块110和通信模块115。富文本网关程序504可以与事件分析工具514连接。事件分析工具514可以用于执行一些或所有功能，例如，情境意识反应模块145和路径选择模块145的功能。事件分析工具514可以与事件模拟工具516连通，可以用于执行一些或所有功能，例如，模拟模块140。通信联系/工作流/应用服务器506可以与适当的旧有应用系统518，例如旧有危机事件管理和集成的事件管理系统，用以协助那些系统和应急反应系统之间的协作。此协作可以提高使用与内容管理和数据库程序连通的协作程序520。
根据本发明实施例，一些或所有包括第一应用层502的程序可以被使用，例如，International Business Machines，Inc.(White Plains，New York)提供的实时，自适性，多-智能，跨媒体平台(RAMMP)。IBM的RAMMP提供了一个数字媒体平台用于数字内容管理和传播和协作，还提供各种格式和类型的视频，音频和多感应器数据的高速摄取和分析。RAMMP使用户能够以各种宽带，解析度和格式管理和分配视频和其他图形信息。此外，RAMMP支持对于动态和持续监测的实时，主动的反应。然而，根据本发明实施例，如图5所述，本领域普通技术人员可以想到，其他软件程序，平台或技术可以被用于第一反应层502。
一个第二应用层522可以包括此程序功能作为一个网络能够使用的GIS企业平台应用程序524，一个3-D模型程序526，一个事件/警报/元数据程序528，和用于收集此感应器数据，比如音频，视频，文本，地球空间，形象和其他感应器数据用于感应器数据收集程序530。在第二反应层522的此程序功能可以被应用于实现一些或所有功能，例如，情境意识模块110，3-D重现模块120，模型翻译模块135和GUI模块125。
此外，为了多种任务应用程序534的应急反应系统和被任务应用程序534支持的任何系统(例如，旧有应用程序)，一个集成和访问应用层532可以提供这个功能(例如，通信接口，数据格式转换和类似)。根据本发明实施例，应急反应系统可以配置成支持任务应用程序534，包括但不限于，安全和监督，情境意识，事件管理，智能分析报告，战术运作支持，法院内容管理和任何其他适合任务应用程序。ERS可以配置成为公共部门536服务，例如，州和当地EMAs，消防，警察，救援，第一急救人，政府机构，例如，DHS，FEMA，DOD，SS，CIA，FBI和类似，使馆安全和其他公共部门536中的实体。附加地或备选地，ERS可以配置成为私营部门538服务，例如，私有保全公司，院校和大学系统，公司和REITs，和其他私营部门538中的实体。
出于说明而非限制的目的，图6是根据本发明一个实施例说明应急反应系统的一个硬件/软件体系结构600的简图。硬件体系结构600可以包括一个第一子系统602和一个第二子系统604。第一子系统602可以包括与适合的NAS/SAN解决方案608(例如，EMCSoftware提供的EMC2 NAS/SAN解决方案)连通的数据库文件606，其可以与一个适合的数据库服务器610连通(例如，EMC Software提供的用于文件管理的Documentum 5Platform)。数据库服务器610可以与一个目录路由器612连通。网络服务器614可以与一个目录路由器612连通。强制访问控制可以提供基于角色的与目录路由器612连通的访问控制616。此外，一个磁带备份和恢复存储器620和一个按需求印刷方案622也可以与一个基于角色的访问控制616连通。一个网络管理服务器618可以与一个基于角色的访问控制616连通。此外，一个磁带备份和恢复存储器620和一个按需印刷方案622也可以与基于角色的访问控制616连通。为防止恶意攻击或其他不必要或未经批准的入侵进入子系统602，可以使用防病毒程序624(例如，Symantec Corporation of Cupertino，California提供的)和一个入侵检测和加密方案626(例如，The Windermere Group，LLCof Annapolis，Maryland提供的)。例如，第一子系统602可以被用于实现数据库模块105，情境意识模块110，通信模块115，3-D重现模块120，GUI模块125，模型翻译模块135，模拟模块140，情境意识反应模块145和路径选择模块150的任何或全部功能。第一子系统602可以位于适合的防火墙628(例如，Cisco Systems，Inc.of San Jose，California提供的)之后，其可以包括适合的加密私人网络集线器630何一个高效分界线632。
第二子系统602可以包括一个与一个或多个网络服务器636和一个磁带备份和存储方案638连通的数据库服务器634。数据库服务器634和网络服务器636可以位于适合的防火墙640之后，比如，Cisco Pix 515E Firewall或Cisco Systems，Inc.(San Jose，California)提供的类似。防火墙640可以与一个适合的路由器642连通，比如，Cisco 1700Router或Cisco Systems，Inc提供的类似。例如，第二子系统604可被用于实现数据库模块105，情境意识模块110，通信模块115，3-D重现模块120，GUI模块125，模型翻译模块135，模拟模块140，情境意识反应模块145和路径选择模块150的任何或全部功能。例如，系统100(或系统400)的功能可以穿过第一和第二子系统602和604分布，可以根据实施例来实现应急反应系统的特征。
第一和第二子系统602和604可以通过任何适合形式的网络，例如内联网或因特网，例如，因特网644。应急反应系统的功能和特征可以被第一和第二子系统602和604实现，还可以通过在使用显示器646上运行的适合的图形用户界面的因特网644连接访问。为了系统600的保证数据加密和安全维护，显示器646可以通过加密的专用虚拟网络(VPN)访问第一和第二子系统602和604，比如，为了期间机密性使用Blue Ridge Networks，Inc.(Chantilly，Virginia)提供的BorderGuard Series of Secure CommunicationPlatforms。此外，具有用户证书的基于角色的访问控制和验证，还有其他加密和安全特征(例如，用于通过因特网644传送数据的安全套接层(SSL))可被用于保证高水平的安全性和通过网络交流数据的加密性。然而，根据实施例，本领域普通技术人员可以想到其他硬件/软件结构可以实现应急反应系统的特征。
基于说明而非限制的目的，图7是根据本发明一个实施例说明由REVITTM Building创作的并且由GOOGLETM Earth显示的建筑物3-D虚拟模型700的第一简图。3-D虚拟模型700是Gund Hall，其覆盖Cambridge，Massachusetts的Harvard大学的设计研究生院。3-D虚拟模型700是根据本发明实施例使用，例如，与结构相关联的结构信息。如图7所述的第一简图是建筑物东南视角的Gund Hall的外视图。导航控制705是为用户手动改变3-D虚拟模型的视图外观的，包括将模型向上/下和左/右移动，放大/缩小模型，向上/下和左/右旋转模型，改变标高和其他类似控制。此外，视图控制710可被用作改变3-D虚拟模型成为预定角度，旋转度，标高和类似的“捷径”。例如，图8根据本发明实施例，说明Gund Hall的西入口的3-D虚拟模型700的第二简图。通过选择视图控制为“ViewWest Entrance，”GOOGLETM Earth可以为用户自动调节察看角度来呈现3-D虚拟模型700的预设视图。
使用恰当的导航控制，用户可以观察任何方面或部分，无论是的3-D虚拟模型700内部还是外部。例如，图9是根据本发明实施例，说明Gund Hall内部的3-D虚拟模型700的第三简图。特别地，图9说明了Gund Hall内部的二楼，显示特征如楼梯，栏杆，地板，天花板柱或桁架和类似。通过使用恰当的导航控制，用户可以手动“进入”3-D虚拟模型700内部。备选地，一个“观察内部二层”的视图控制905可以使得GOOGLETM Earth自动调整视图为用户呈现3-D虚拟模型700的预设内部视图。
如前所述，应急反应系统可以允许用户“剥离”3-D虚拟模型700外层以连续地观察更多的建筑物内部视图。例如，图10是根据本发明一个实施例说明Gund Hall移除若干层的3-D虚拟模型700的第四简图。适当的层控制1005可以用于移除和恢复各种层或3-D虚拟模型700的其他特征使用户观察任何内部或外部特征，比如结构元件和类似。例如，层控制1005可以允许用户移除和恢复例如“所有墙”，“地板”，“边窗”，“栏杆”，“屋顶桁架”和“屋顶玻璃”或3-D虚拟模型700的其他特征。在图10中，层控制1005被用于移除或剥离“屋顶桁架”和“屋顶玻璃”来提供一个Gund Hall的内视图。任何水平建筑物的内部或外部细节也可以这个方式被观察。例如，图11是根据本发明一个实施例说明Gund Hall移除若干附加层的3-D虚拟模型700的第五简图。在图11中，层控制1005被用于移除或剥离3-D虚拟模型700的“地板”，“边窗”，“栏杆”，“屋顶桁架”和“屋顶玻璃”，用以仅显示Gund Hall的内墙和外墙。
根据本发明实施例，实时或近实时情境意识信息可以被集成为3-D虚拟模型用于情境评估和反应计划制定。例如，图12是根据本发明一个实施例说明集成情境意识信息的3-D虚拟模型700的第六简图。如图12所述，3-D虚拟模型700结合来自热感应器的(实时或近实时)感应器数据并将此信息显示为一个点1205，用以表明热已经被检测到并表明感应器位于Gund Hall中特别的房间(例如，学生办公室，421房间)。基于以上信息，可以开展适合的情境评估和反应计划制定。根据本发明实施例，基于情境意识信息，应急反应系统可以提供一个或多个建议反应。例如，图13是根据本发明一个实施例说明基于情境意识信息提供建议反应的3-D虚拟模型700的第七简图。如图13所述，应急反应系统可以决定来自热感应器的情境意识信息，其表明在给定房间发生火灾，并能显示火焰或火图像1305来说明这个危险。作为回应，应急反应系统可以显示建筑物中撤离者的撤退路线1310和预设的指定会合位置1315，保证每一个人安全离开建筑物。
如前所述，应急反应系统可以提供一个显示通过建筑物的入口和/或出口路线或其他路线。例如，图14是根据本发明一个实施例说明基于情境意识信息提供通过建筑物的路线1405的3-D虚拟模型700的第八简图。如图14所述，通过建筑物的一列连接的单个路线指明路线1405。邻近的路线1405以位于Gund Hall侧门的出发点1410开始。基于这些可用情境意识信息(例如，未检测到的内部障碍物，壁垒或封锁)，应急反应系统可以提供一个到达动乱中心最短的路线1405(例如，被激活的热感应器所在的终点1415)。根据本发明实施例，可为用户显示一个路线1405的视频1420，在视觉上带领用户穿过整个从出发点1410到终点1415的路线1405，例如，一个流动视频或一系列沿着路线1405的建筑物内部呆照照片。例如，此视频1420可以允许用户决定，如果有任何附加危险或其他危急情况提供给应急人员穿越路线1405，并且为了提供视向或线索到达终点1415。
图15是根据本发明一个实施例说明集成附加情境意识信息的3-D虚拟模型700的第九简图。如前所述，用户“剥离”了3-D虚拟模型700的层来观察任何建筑物的内部方面。例如，一个滑杆1505可通过将层标记1510移到期望的层指示(例如，“1F”是一层，“2F”是二层，“3F”是三层，“4F”是四层，“5F”是五层，和“RF”是屋顶)用以剥离任何建筑物3-D虚拟模型700的楼层。在图15中，层标记1510被移至“1F”(例如，第一层)，因此，剥离穿过第五层和屋顶来显示Gund Hall的第一层。与第一层关联的情境意识信息就能显示给用户。此情境意识信息可以包括人的位置(由小点1515指示)和在第一层的应急反应人员(由大点1520指示)，还有被应急反应人员接手的搜索线(由线段1525指示)。3-D虚拟模型700的任何或所有部分和集成的情境意识信息可以被显示给具有位于头盔中的适合头部安全显示(heads-up display)1530的应急反应人员。此头部安全显示1530可以提供一个箭头1535或其他指向应急反应人员的方向指示，通过一个位置标记1540指向一个建筑物内一个预期的位置。
使用滑杆1505，建筑物的任一层或很多层(和那些层上任和特征)可以通过移动层标记1510到预期的层指示来观察3-D虚拟模型700。例如，图16是根据本发明一个实施例说明除去若干层的3-D虚拟模型700的第十简图。在图16中，层标记1510被移至“4F”(例如，第四层)，因此，剥离穿过第五层和屋顶来显示Gund Hall的第四层。此外，一旦剥离，3-D虚拟模型700的视图可以被改变。例如，图17是根据本发明一个实施例说明除去若干层并旋转的3-D虚拟模型700的第十一简图。在图17中，层标记1510被移至“1F”(例如，第一层)，因此，剥离穿过第五层和屋顶来显示Gund Hall的第一层。此外，旋转控制1515可以被移动来旋转3-D虚拟模型700，例如，观察Gund Hall第一层的对面。
此外，建筑物一层上的任何特征可以显示给用户。例如，图18是根据本发明一个实施例说明除去若干层并标示位于显示层上各种特征的3-D虚拟模型700的第十二简图。在图18中，层标记1510还是表示“1F”(例如，第一层)，因此，剥离穿过第五层和屋顶来显示Gund Hall的第一层。特征显示控制1805可以用于表示各种类型装置的类型和位置，还有其他所示视图中的建筑元件。例如，通过选择来自特征显示控制1805的“入口”，可以为用户显示第一层上的建筑物的入口位置(例如，箭头1810)。图19是根据本发明一个实施例说明除去若干层并标示位于显示层上附加特征的3-D虚拟模型700的第十三简图。在图19中，通过选择来自特征显示控制1805的“紧急出口”，可以为用户显示第一层上的建筑物的紧急出口位置(例如，矩形1905)。图20是根据本发明一个实施例说明除去若干层并标示位于显示层上附加特征的3-D虚拟模型700的第十四简图。在图20中，通过选择来自特征显示控制1805的“楼梯”，“消防龙头”，和“住户”可以为用户显示“楼梯”(例如，楼梯图标2005指示)，“消防龙头”(例如，消防龙头图标2010指示)和“住户”位置(例如，点2015)。因此，根据本发明实施例，通过将实时或近实时情境意识信息集成为建筑物3-D虚拟模型700，用户可以观察一个完整，最新的建筑物的内部和外部的透视图，为发生在建筑物之内，之上，之中或周围的紧急或其他危机情况提供适当的情境评估和反应规划制定。
可以为用户显示建筑物的3-D虚拟模型的任何预期细节。例如，3-D虚拟模型可以包括一个建筑物的仿真照片表达。图21是根据本发明一个实施例说明建筑物的仿真照片表达的3-D虚拟模型2100的简图。图21中的3-D虚拟模型2100是一个教学楼的仿真照片表达，例如，在大学里，从上向下看教学楼。可见，3-D虚拟模型2100提供了建筑物的更多细节，包括表面结构，房间里家具表达，和类似。例如，图22是根据本发明一个实施例说明放大或拉近的3-D虚拟模型2100的简图。从图22可见，建筑物的仿真照片表达提供了一个教学楼内家具的视图，比如桌2205和椅2210，透过建筑物窗口2215看，还有适合的阴影2220来提供3-D虚拟模型2100的模拟深度。作为一个虚拟模型，此建筑物的仿真照片表达可以用于，例如，穿透或墙壁或障碍物或其周围窥视，为用户提供任何潜在威胁的显影，此威胁可能对于在建筑物中真实存在的人无法看到。以此方式，应急反应人员可以得到一个建筑物内精确的战术评估，比如，位于建筑物内不易被应急人员看到的恐怖分子或其他敌对分子的位置。本领域普通技术人员可以想到，集成建筑物情境意识信息的3-D虚拟模型还可以用作其他这类用途。
图23是根据本发明一个实施例说明提供建筑物情境意识步骤的流程图。在步骤2305中，与建筑物关联的结构信息可以被收集。在步骤2310中，与建筑物关联的情境意识信息可以被收集。出于说明而非限制的目的，情境意识信息可以包括，例如，接收自与建筑物关联的感应器的感应器数据。例如，感应器可以包括，烟雾感应器，红外传感器，监控探头，动作感应器或其他适合类型的可以用于提供建筑物信息感应器。附加地，情境意识信息可以包括发生在建筑物内紧急情况的关联信息。情境意识信息还可以包括与建筑物关联的提醒或警报信息。此外，情境意识信息可以包括与建筑物关联的环境信息，比如，如前所述，来自外源或数据输入口的。感应器数据可以包括实时或近实时感应器数据，和历史感应器数据。例如，情境意识信息可以实时或大体上实时地被传送和接收。此外，情境意识信息可以传送用于协同情境评估和反应计划制定。例如，情境意识信息可传送危机事件管理系统，集成事件管理系统和其他类似系统。
在步骤2315中，利用结构信息可以重现一个建筑物3-D虚拟模型。例如，结构信息用于重现3-D虚拟模型，可以包括与建筑物关联的客体属性。相应地，每一个客体的属性可以基于用户要求显示。例如，可以为用户显示每一个建筑物内客体属性的标注。根据本发明实施例，3-D虚拟模型可以包括一个参数的3-D虚拟模型。因此，对一个第一客体至少一个属性的修改可以被接收，并且与第一客体关联的至少一个第二客体的属性可以在3-D虚拟模型中被修改。附加地或备选地，客体可以包括智能客体。相应地，为用户显示重现的根据智能客体属性和行动本质而指向智能客体的行动的影响。
在步骤2320中，与建筑物关联的情境意识可以被集成或重现成3-D虚拟模型。例如，感应器数据可以为用户重现成3-D虚拟模型。根据本发明实施例，至少一个3-D虚拟模型中重现的感应器可以包括一个连接点。结果，接收自感应器的感应器数据可以基于用户选择一个相应连接点而为用户显示。例如，环境信息可以为用户重现建筑物周围环境的3-D虚拟模型。附加地或备选地，建筑物(例如，有形资产或元件或建筑物，人和其他客体)内客体的位置可以为用户重现为3-D虚拟模型。例如，可以为用户发生和重现与建筑物关联的情境意识脚本的模拟的3-D虚拟模型。附加地或备选地，至少可以为用户发生并重现一个对于发生在建筑物内紧急情况的建议反应的3-D虚拟模型。
备选地，在步骤2325中，3-D虚拟模型可以被转换成可以为用户显示的格式。在步骤2330中，集成建筑物情境意识信息的建筑物3-D虚拟模型可以显示给用户。例如，3-D虚拟模型的层可以为用户显示用于观察建筑物的结构元件和/或内部布局。建筑元件可以包括，但不限于，建筑物的水管系统，电气系统，机械系统，环境系统，应急设备系统或任何其他适合的建筑物结构元件或任何他们的组合。为了观察3-D虚拟模型的任何或全部方面，可以接收用户的指令操作3-D虚拟模型来检查建筑物和与建筑物关联的情境意识信息。与建筑物关联的情境意识信息，集成与建筑物关联的情境意识信息的3-D虚拟模型，和任何其他与3-D虚拟模型关联的适合信息(例如，与建筑物关联的结构信息)可以被存储为备份和归档。
根据本发明实施例，集成与建筑物关联的情境意识信息的建筑物3-D虚拟模型可以通过网络浏览器为用户显示，比如在适合的(大体上)固定或便携式显示装置。例如，建筑物3-D虚拟模型和关联信息可以被此类使用适合GIS的显示器显示，并且可以被就地或远程显示，比如，通过网络(比如，内网或外网，比如因特网或万维网)。
图24是根据本发明一个实施例说明使用建筑结构信息和与场所关联的情境意识信息决定通建筑物的入口和/或出口路线的流程图。例如，通过建筑物的出口路线可以包括建筑物的撤退路线和类似。在步骤2405中，可以保留一列大体上所有通过建筑物的单个路线。在步骤2410中，根据例如，单个路径长度，穿越单个路径难度水平和其他类似因素，一个路径衡可以指定每一个穿越建筑物的单个路径。一个建筑物中两点间的路线可以包括一个或多个相连的或结合的单个路线。在步骤2415中，单个包括能够被合计或累积的路线的路径衡可以发生路线的总路径衡。在步骤2420中，可以根据具有最低总路径衡的路线决定建筑物之中，周围，之间的两点间最短的路线。在步骤2425中，路径衡可以被修改以改变建筑物中两点间的路线。在步骤2430中，可以为用户显示计算每个通过建筑物的入口和出口路线的距离测量结果。在步骤2435中，入口和/或出口，还有关联路线信息(例如，距离计算)，可以为用户重现为3-D虚拟模型。
图25是根据本发明一个实施例说明对于紧急情况反应步骤地流程图。在步骤2505中，使用与场所关联的结构信息可以发生场所的3-D虚拟模型。在步骤2515中与场所关联的情境意识信息可以重现场所的3-D虚拟模型。在步骤2520中，可以为用户显示集成与场所关联的情境信息的场所3-D虚拟模型，用于为情境评估和应急反应计划制定而操作3-D虚拟模型。
如图23-25所述为了提供建筑物情境意识信息和对于一个紧急情况的反应，每一个，所有或任何计算机程序步骤的组合可以实施在任何计算机可读的介质使用或与指令实施系统，器具或装置相连，比如基于计算机的系统，含有处理器的系统，或其他能够读取来自指令执行系统，器具或装置并执行该指令的。如此所用，一个“电脑可读介质”可以是任何可以包括，存储，通讯，传播或传送程序而使用的装置或与指令执行系统，器具或装置相连的装置。计算机可读介质可以，但不限于例如电子的，磁性的，视觉的，电磁的，红外线的，或半导体系统，器具，装置或传播介质。更多计算机可读介质的具体例子可以包括以下(一个非穷尽列表)：一个具有一个或多个导线，一个便携式电脑软盘，一个随机存取存储器(RAM)，一个只读存储器(ROM)，一个可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪内存)，一个光导纤维，和一个便携式光盘只读存储器(CDROM)。
本发明实施例可以与任何装置，系统，或程序连接使用，以提供危机管理，安全和监督，情境意识，事件管理，智能分析支持，战术操作支持，法庭内容管理或类似。本发明实施例可以提供用户最终用户费用节省和增强的操作效率。例如，为了紧急管理机构更高效和有力地部署和/或分配资源，系统可以提供储金或弥补。根据具体建筑信息和实时或近实时信息流，有效费用节省可以通过简单减少对有价值资源的反应和阻碍的假警报数量来达到。附加地，来自伤害保险贴现的弥补可以通过对提供关键信息给第一反应人，将火灾，洪水，事故，地震和暴力或恐怖主义行为对生命，手足和财产损失的减少得到。而且，以劳动储蓄形式的弥补可以在持续的设施管理程序中得到。本发明实施例可以协助提高指令遥控的运作效率和危机系统控制。
在不偏离本发明精神或本质特性的情况下，本领域普通技术人员可以使本发明表现成各种具体形式。本发明范围由所属权利要求表明，而非前面所描述，并且所有改变都应落入本发明等同物的意思和范围。
所有美国专利和申请，外国专利和申请，公开之全文以引用的方式明确地并入本发明。

Claims (31)

1.一种提供建筑物情境意识的系统，包括：
一个数据库模块，
所述数据库模块配置成存储预设的、与建筑物关联的结构信息；
一个情境意识模块，
所述情境意识模块配置成收集与建筑物关联的情境意识信息；
一个与数据库模块和情境意识模块连通的三维(3-D)重现模块，
所述3-D重现模块配置成利用预设的、与建筑物关联的结构信息重现建筑物3-D虚拟模型；
所述3-D重现模块配置成将与建筑物关联的情境意识信息与所述建筑物3-D虚拟模型结合；
一个与3-D重现模块连通的图形用户界面(GUI)模块，
所述GUI模块配置成为用户显示结合有与建筑物关联的情境意识信息的建筑物3-D虚拟模型。
2.根据权利要求1的系统，包括：
一个与3-D重现模块连通的路径选择模块，
所述路径选择模块配置成使用预设的、与建筑物关联的结构信息和情境意识信息决定至少一个通过建筑物的入口和出口路线，并且
所述3-D重现模块配置成为用户显示至少一个入口和出口路线的3-D虚拟模型。
3.根据权利要求2的系统，所述路径选择模块决定建筑物中两点间的最短路线，并且
所述3-D重现模块配置成为用户显示重现最短路线的3-D虚拟模型。
4.根据权利要求2的系统，所述路径选择模块配置成保留一列大体上所有穿过建筑物的单个路径，
根据至少一个单个路径长度和/或穿过单个路径的难度水平可以将通过建筑物每一条的单个路径指定为路径衡，
在所述建筑物中两点间的路线包括至少一个单个路径，
所述路径选择模块配置成通过合计包含所述两点间路线的单个路径的路径衡，产生所述两点间路线的总路径衡，并且
所述3-D重现模块配置成在3-D虚拟模型中重现具有最低路径衡的建筑物中所述两点间路线并为用户显示。
5.根据权利要求1的系统，包括：
一个与情境意识模块连通的通信模块，
所述通信模块配置成传达和接收情境意识信息。
6.根据权利要求5的系统，所述通信模块配置成传达和接收情境意识信息，用于协同情境评估和反应计划制定。
7.根据权利要求1的系统，包括：
一个与3-D重现模块和GUI模块连通的模型翻译模块，
所述模型翻译模块配置成将3-D重现模块重现的3-D虚拟模型转换成GUI模块能够显示的格式。
8.根据权利要求1的系统，包括：
一个与3-D重现模块连通的模拟模块，
所述模拟模块配置成发生与建筑物关联的情境意识脚本的模拟。
9.根据权利要求1的系统，包括：
一个与3-D重现模块连通的情境意识反应模块，
所述情境意识反应模块配置成至少一个对发生在建筑物内的紧急情况的建议反应。
10.根据权利要求1的系统，所述3-D重现模块用来重现3-D虚拟模型的预设的结构信息包括与建筑物关联的客体的属性。
11.根据权利要求10的系统，所述GUI模块配置成基于用户的请求显示每一个客体的属性。
12.根据权利要求10的系统，所述3-D虚拟模型包括一个参数的3-D虚拟模型，并且，
所述对一个第一客体的至少一个属性的修改配置成引发3-D重现模块修改参数的3-D虚拟模型中与第一客体关联的至少一第二客体的属性。
13.根据权利要求10的系统，所述客体包括智能客体，和
所述3-D重现模块配置成为用户显示重现的根据智能客体属性和行动本质而指向智能客体的行动的影响。
14.根据权利要求1的系统，所述情境意识信息包括来自与建筑物关联的感应器的感应器数据。
15.根据权利要求14的系统，所述感应器数据包括历史感应器数据和大体上实时的感应器数据。
16.根据权利要求14的系统，所述3-D重现模块配置成为用户显示重现成3-D虚拟模型的感应器数据。
17.根据权利要求16的系统，所述至少一个感应器是作为一个连接点在3-D虚拟模型中显示的，
所述用户选择的连接点配置成为用户显示接收自相应感应器的感应器数据。
18.根据权利要求1的系统，所述情境意识信息包括与发生在建筑物内紧急情况关联的大体上实时的信息。
19.一个应急反应系统，包括：
一个情境意识引擎，
所述情境意识引擎配置成收集与场所关联的大体上实时的情境意识信息；
一个与情境意识引擎关联的三维(3-D)模型发生引擎，
所述3-D虚拟模型发生引擎配置成利用预设的、与场所关联的结构信息发生场所的3-D虚拟模型，和
所述3-D虚拟模型发生引擎配置成将与场所关联的情境意识信息与所述3-D虚拟模型结合；和
一个与3-D虚拟模型发生引擎连通的显示引擎，
所述显示引擎配置成为用户显示结合有与场所关联的情境意识信息的场所3-D虚拟模型，以操作3-D虚拟模型用于情境评估和应急反应计划制定。
20.根据权利要求19的系统，所述情境意识引擎包括：
一个收发器，
所述收发器配置成发送和接收情境意识信息。
21.根据权利要求19的系统，包括：
一个与3-D虚拟模型发生引擎连通的情境意识反应引擎，
所述情境意识反应引擎配置成发生至少一个对于发生在场所内的紧急情况的建议反应。
22.根据权利要求21的系统，所述情境意识反应引擎包括：
一个模拟引擎，
所述模拟引擎配置成发生与场所关联的情境意识脚本的模拟。
23.根据权利要求21的系统，所述情境意识反应引擎包括：
一个路径选择引擎，
所述路径选择引擎配置成使用预设的、与场所关联的结构信息和情境意识信息决定至少一个通过场所的入口和出口路线，和
所述3-D虚拟模型发生引擎配置成为用户显示重现成一个入口和出口路线的3-D虚拟模型。
24.根据权利要求19的系统，所述3-D虚拟模型发生引擎包括：
一个模型翻译引擎，
所述模型翻译引擎配置成将3-D虚拟模型发生引擎发生的3-D虚拟模型转换成显示引擎能够显示的格式。
25.一种提供建筑物情境意识的方法，包括以下步骤：
a)采集预设的、与建筑物关联的结构信息；
b)收集与建筑物关联的情境意识信息；
c)利用预设的、与建筑物关联的结构信息重现建筑物的三维(3-D)虚拟模型；和
d)将与建筑物关联的情境意识信息与所述3-D虚拟模型结合；和
e)为用户显示结合有与建筑物关联的情境意识信息的建筑物的3-D虚拟模型。
26.根据权利要求25的方法，包括以下步骤：
f)使用与建筑物关联的结构信息和情境意识信息决定至少一个通过建筑物的入口和出口路线；和
g)为用户显示重现成3-D虚拟模型的至少一个入口和出口路线。
27.根据权利要求26的方法，所述步骤(f)包括以下步骤：
f1)保留一列大体上所有通过建筑物的单个路径；
f2)根据至少单个路径中的一个和穿过单个路径的难度来指定通过建筑物每一个单个路径的路径衡，
所述建筑物中两点间的路线包括至少一个单个路径；和
f3)合计包含路线的单个路径的路径衡来发生一个总路径衡；和
所述步骤(g)包括以下步骤：
g1)为用户显示具有最低路径衡的建筑物中两点间路线的3-D虚拟模型。
28.根据权利要求25的方法，包括以下步骤：
f)将3-D虚拟模型转换成步骤(e)可以显示的格式
29.根据权利要求25的方法，包括以下步骤：
f)发生与建筑物关联的情境意识脚本的模拟。
30.根据权利要求25的方法，包括以下步骤：
f)发生至少一个对于发生在建筑物内的紧急情况的建议反应。
31.一个对于紧急情况的反应方法，包括以下步骤：
a)利用预设的、与场所关联的结构信息产生场所的三维(3-D)虚拟模型；
b)收集大体上实时的与场所关联的情境意识信息；
c)将与场所关联的情境意识信息与所述3-D虚拟模型结合并重现；和
d)为用户显示结合有与场所关联的情境意识信息的场所的3-D虚拟模型，以操作3-D虚拟模型用于情境评估和应急反应计划制定。
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