CN111814336A - 智能消防辅助作战指挥系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能消防辅助作战指挥系统，包括消防数据一张图模块、单位三维场景建模模块、单位消防数据采集模块、单位三维场景浏览模块与自主沙盘推演部署模块，通过各模块之间协同作用形成消防数据一张图。本发明还提供一种智能消防辅助作战指挥方法。本发明具有采用先进的计算机技术、实景仿真技术、虚拟技术和数字通信技术，充分利用三维建模、图像采集、信息收集和仿真手段，将大型综合商场的真实场景数字化、三维可视化，实现大规模场景显示和数据集成，达到为各级消防人员熟悉重点单位情况、实施模拟演练训练、有效组织灭火救援提供有力保障。

Description

智能消防辅助作战指挥系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种智能消防辅助作战指挥系统及方法。

背景技术

随着城区建设和经济社会发展，大型综合商场的建筑结构和布局日趋多样化、规模化、立体化、复杂化，又加之新建筑、新材料、新能源、新技术、新项目及人口老龄化、建筑老龄化、交通老龄化等衍生出来的“新问题”，“小火亡人、小火频发”与恶性灾害事故的风险并存，对于消防救援处置能力、处置效率、处置方法都提出更高要求。

由于我国关于应急管理理论与技术的研究起步较晚，应急管理应用系统的基础还比较薄弱。尽管我国已将应急平台建设列入国家科技发展规划，但目前仍在大力推广建设中，从国家到地方，从行业管理部门到各级生产企业均尚未建立完善的应急业务管理系统。在这种形势下，由于缺少数字化预案建设所需的各种相关资源数据支撑，要建设数字化预案系统需要配套建设风险管理、事故模拟、预测预警、决策支持、物资管理等业务功能的软硬件系统，从而导致数字化预案系统建设的附加成本大大增加，因此目前国内数字化预案技术的推广应用进展较为缓慢。

为此，本领域急需一种能够有效模拟现有场景并结合现有数据进行消防辅助作战的系统及方法。

发明内容

本发明之目的是提供一种智能消防辅助作战指挥系统，其能够解决现有数字化预案系统建设的附加成本大大增加的问题。

本发明之目的是提供一种智能消防辅助作战指挥方法，其能够解决现有国内数字化预案技术的推广应用进展较为缓慢，现有技术推演过程不够真实的问题。

本发明提供一种智能消防辅助作战指挥系统，包括消防数据一张图模块、单位三维场景建模模块、单位消防数据采集模块、单位三维场景浏览模块与自主沙盘推演部署模块，

所述单位三维场景建模模块以3D虚拟化技术为基础，结合三维引擎技术，利用三维建模软件构建商场的3D场景、建筑结构、消防设备并实现逐级可视化；

所述单位消防数据采集模块用于在三维场景内采集消防业务数据，以及存储消防业务数据，并在三维场景内标注重点区域、消防设施、疏散设施、功能分区或注意事项，同时支持上传图片、音视频或文档资料，通过资料进行辅助标注消防设备信息；

所述单位三维场景浏览模块用于在三维场景下查看重点单位周围概貌、建筑内外结构、消防设施的三维分布数据，以及通过三维场景模型查看实时监控视频、全景照片、消防物联网设备数据信息，采用虚拟现实技术进行全三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大方式对三维场景实现放大/缩小、上下左右平移和任意角度旋转操作；

所述自主沙盘推演部署模块用于消防人员根据作战要求在场景中摆放作战车辆或消防员模型并配置这些模型的属性，通过绘制逃生路线、救援路线、标注救援提示信息等，根据不同灾害类型调派周边消防中队不同编程力量，并可对消防员进行分组分工，在地图标注周边巡逻人员车辆、微型消防站等，实现辅助作战指挥沙盘地图的快速制作；

所述消防数据一张图模块采用三维可视化展示技术，基于三维地图实现消防救援力量、消防重点单位、消防水源、警情警貌、出警记录、重点单位、道路分布、微型消防站、消防联动力量、消防储备物资与建筑资源统计信息在三维地图上统一管理和展示。

优选地，所述消防数据一张图模块包括消防救援力量管理模块、消防水源管理模块、道路分布管理模块、消防联动力量管理模块、消防储备物资管理模块、建筑资源管理模块与专题管理模块，

所述消防救援力量管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防救援力量数据信息，包括救援组织机构、救援工作人员、救援队伍与消防领域专家信息；

所述消防水源管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防水源数据信息，包括市政消火栓、室外消火栓、天然水源与人工水源数据信息；

所述道路分布管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示辖区内重点道路数据信息，包括：高速路口、桥梁隧道；

所述消防联动力量管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防联动力量数据信息，包括民防办公室、公安分局、应急管理局、水务局、电力公司、燃气公司、政工程管理局、地震局、卫生局、气象局与生态环境局数据信息；

所述消防储备物资管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防储备物资数据信息，包括消防罐体、消防车辆、消火栓、水枪灭火器与消防柜；

所述建筑资源管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防建筑单位数据信息，包括单位名称、位置、占地面积、建筑面积、使用性质、高度、楼层数、建筑结构、功能分区、防火分区、重点部位、消防设施、安全疏散通道、耐火等级、毗邻建筑、周边水系图、周边道路图与鸟瞰图；

所述专题管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防情报专题数据信息，包括灭火救援力量分布专题展示、消防水源分布专题展示、危化品分布专题展示、人员密集场所分布专题展示与烟气蔓延态势专题。

优选地，所述单位三维场景浏览模块设置有三维透视模式，通过三维透视模式直观了解建筑内部结构、消防设施分布、疏散设施分布与重点部位分布数据信息。

优选地，还包括动态推演模块，

所述动态推演模块用于将所述自主沙盘推演部署模块绘制的疏散、进攻、巡逻或救援路线以及绘制的标注救援提示信息以动画方式自动播放演示，便于用户查看推演过程。

优选地，还包括所述预案输出模块，

所述预案输出模块用于将所述自主沙盘推演部署模块制作好的三维数字化预案形成图文兼具标准格式的文本预案。

优选地，所述单位三维场景建模模块包括单位园区搭建模块、室内结构搭建模块与建筑外观搭建模块，

所述单位园区搭建模块，利用三维建模软件通过拖拽方式自主搭建综合商场的周边园区，所述周边园区包括周边道路、地面、停车区、草坪、树木或大门；

所述室内结构搭建模块，利用三维建模软件进行建筑室内结构搭建，通过导入室内结构建筑CAD图纸，作为底图参考，搭建者在CAD底图上拖拽线条或面来构建室内结构；

所述建筑外观搭建模块，采用3DSMAX软件完成建筑外立面的三维立体模型建模。

优选地，所述建筑外观搭建模块还包括基础数据模块、外观编辑模块与外观输出模块，

所述基础数据模块用于存储建筑外观的CAD图、经过图片处理软件处理场景信息采集的建筑外观素材或现有建筑外观模型；

所述外观编辑模块用于通过贴图方式让建筑外观素材贴附在建筑外观模型上，并通过渲染或烘焙操作，使得搭建出的建筑三维立体外观模型符合真实场景；

所述外观输出模块用于将所述外观编辑模块编辑的建筑三维立体外观模型传输至其他设备。

优选地，所述自主沙盘推演部署模块包括灾情设置模块与预案编辑模块，

所述灾情设定模块用于根据灾情等级、灾情类型、灾情位置、燃烧物信息、灾情描述信息与被困人员信息进行灾情等级划分与设定；

所述预案编辑模块用于根据所述灾情设定模块的灾情等级划分与设定数据进行逃生路线、救援路线的绘制以及标注救援提示信息，实现三维数字预案的快速制作。

优选地，所述动态推演模块包括预案展示模块、展示接口模块、材质光影模块、场景节点管理模块、渲染功能模块与粒子功能模块，

所述预案展示模块采用三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大进入方式，对三维场景实现放大、缩小、上下左右平移和任意角度旋转的操作；

所述展示接口模块支持摄影机多视口，通过鼠标球控制摄影机俯视角、摄影机飞行位置与摄影机缩放；

所述材质光影模块支持点光、方向光、泛光，以及控制灯光位置、强弱、范围与颜色基本参数，灯光用于挂在场景节点下面实现运动效果；

所述场景节点管理模块支持场景链接关系、场景层次结构、场景节点父子关系以及场景中移动、旋转、缩放父节点影响节点变换；

所述渲染功能模块支持实体显示、线框显示、点显示、天空盒或天空球显示方式；

所述粒子功能模块用于提供天气模仿、烟雾或火情的模拟，以及调整粒子系统的发射率、发射数量、粒子大小、粒子贴图、粒子颜色和生命周期参数中的一种或多种。

本发明还提供一种智能消防辅助作战指挥方法，包括如下步骤：

单位三维场景建模：以3D虚拟化技术为基础，结合三维引擎技术，利用三维建模软件构建商场的3D场景、建筑结构、消防设备并实现逐级可视化；

单位消防数据采集：用于在三维场景内采集消防业务数据，以及存储消防业务数据，并在三维场景内标注重点区域、消防设施、疏散设施、功能分区或注意事项，同时支持上传图片、音视频或文档资料，通过资料进行辅助标注消防设备信息；

单位三维场景浏览：用于在三维场景下查看重点单位周围概貌、建筑内外结构、消防设施的三维分布数据，以及通过三维场景模型查看实时监控视频、全景照片、消防物联网设备数据信息，采用虚拟现实技术进行全三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大方式对三维场景实现放大/缩小、上下左右的平移和任意角度旋转操作；

自主沙盘推演部署：用于消防人员根据作战要求在场景中摆放作战车辆或消防员模型并配置这些模型的属性，通过绘制逃生路线、救援路线、标注救援提示信息等，根据不同灾害类型调派周边消防中队不同编程力量，并可对消防员进行分组分工，在地图标注周边巡逻人员车辆、微型消防站等，实现辅助作战指挥沙盘地图的快速制作；

消防数据管理与展示：采用三维可视化展示技术，基于三维地图实现消防救援力量、消防重点单位、消防水源、警情警貌、出警记录、重点单位、道路分布、微型消防站、消防联动力量、消防储备物资与建筑资源统计信息在三维地图上统一管理和展示。

本发明提供的一种智能消防辅助作战指挥系统及方法，相比于现有技术具有如下有益效果：

1、本发明通过采用先进的计算机技术、实景仿真技术、虚拟技术和数字通信技术，充分利用三维建模、图像采集、信息收集和仿真手段，将大型综合商场的真实场景数字化、三维可视化，实现大规模场景显示和数据集成，达到为各级消防人员熟悉重点单位情况、实施模拟演练训练、有效组织灭火救援提供有力保障。

2、本发明采用主流GIS技术，提供三维可视化界面，展示各类地图图层数据的位置，包含但不仅限于市政消火栓、消防水鹤、天然水源周边微站、中队、联动力量、周边区域、中队辖区范围、微型消防站等信息在地图上统一展示，并且地图数据支持单值渲染和分类渲染，还支持矢量和贴图两种渲染方式，以及支持设置边框颜色和边框的宽度，并且可以根据数据的高度字段，对面进行3D拔高、并且可以设置拔高倍数。

3、本发明的系统搭建简易化，在系统中基层消防人员只需简单地拖拽，即可方便、便捷地搭建3D场景，无需繁琐、复杂的操作，真正实现了3D场景的低门槛搭建。系统自带模型库，模型充分覆盖消防物联网应用所需。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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用于解释本发明的构思。

图1为本发明的智能消防辅助作战指挥系统的框架示意图；

图2为本发明的单位三维场景建模模块的框架示意图；

图3为本发明的建筑外观搭建模块的框架示意图；

图4为本发明的动态推演模块的框架示意图；

图5为本发明的智能消防辅助作战指挥系统的消防数据一张图模块界面显示示意图；

图6为本发明的智能消防辅助作战指挥系统的单位三维场景浏览模块界面显示示意图；

图7为本发明实施例智能消防辅助作战指挥系统的推演示意图；

图8为本发明的智能消防辅助作战指挥方法的框架示意图。

附图标记汇总：

1、单位三维场景建模模块 11、单位园区搭建模块

12、室内结构搭建模块 13、建筑外观搭建模块

131、基础数据模块 132、外观编辑模块

133、外观输出模块 2、单位消防数据采集模块

3、单位三维场景浏览模块 4、自主沙盘推演部署模块

5、消防数据一张图模块 6、动态推演模块

61、预案展示模块 62、展示接口模块

63、材质光影模块 64、场景节点管理模块

65、渲染功能模块 66、粒子功能模块

7、预案输出模块

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的一种智能消防辅助作战指挥系统及方法的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分之间的相互关系。

如图1所示，本发明提供一种智能消防辅助作战指挥系统，包括消防数据一张图模块5、单位三维场景建模模块1、单位消防数据采集模块2、单位三维场景浏览模块3与自主沙盘推演部署模块4。其中，

单位三维场景建模模块1以3D虚拟化技术为基础，结合三维引擎技术，利用三维建模软件自主构建商场的3D场景、建筑结构、消防设备并实现逐级可视化；例如消防人员可以自主按照CAD图纸、照片及预案的要求，通过拖拽的方式，填写属性信息实现快捷方便地搭建消防重点单位的三维场景，包括：园区场景，如围墙、大门、道路、停车场、绿化、主要标牌、各类罐体等；搭建建筑外立面(含凹凸及贴图效果)或上传外立面模型到系统中；搭建室内结构，如房间、过道、门窗等；

单位消防数据采集模块2用于在三维场景内采集消防业务数据，以及存储消防业务数据，并在三维场景内标注重点区域、消防设施、疏散设施、功能分区或注意事项，同时支持上传图片、音视频或文档资料，通过资料进行辅助标注消防设备信息；采集信息通过在三维场景中拖拽模型，填写属性信息实现；

单位三维场景浏览模块3用于在三维场景下查看重点单位周围概貌、建筑内外结构、消防设施的三维分布数据，以及通过三维场景模型查看实时监控视频、全景照片、消防物联网设备数据信息，采用虚拟现实技术进行全三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大方式对三维场景实现放大/缩小、上下左右平移和任意角度旋转操作；

自主沙盘推演部署模块4用于消防人员根据作战要求在场景中摆放作战车辆或消防员模型并配置这些模型的属性，通过绘制逃生路线、救援路线、标注救援提示信息等，根据不同灾害类型调派周边消防中队不同编程力量，并可对消防员进行分组分工，在地图标注周边巡逻人员车辆、微型消防站等，实现辅助作战指挥沙盘地图的快速制作；

消防数据一张图模块5采用三维可视化展示技术，基于三维地图实现消防救援力量、消防重点单位、消防水源、警情警貌、出警记录、重点单位、道路分布、微型消防站、消防联动力量、消防储备物资与建筑资源统计信息在三维地图上统一管理和展示。

本发明的消防数据一张图模块5、单位三维场景建模模块1、单位消防数据采集模块2、单位三维场景浏览模块3与自主沙盘推演部署模块4之间进行协同工作，形成的可视化界面可在手机移动终端显示，通过手机查询界面在地图上统一展示各类地图图层数据的位置，包含但不仅限于市政消火栓、消防水鹤、天然水源周边微站，消防中队，联动力量、周边区域，微型消防站等信息，同时移动端还支持切换地图样式，包含道路图，卫星图，还可以提供位置搜索导航功能，以及支持可视化显示重点单位分布地点。

本发明的系统中涉及的三维地图是跨区域的基于地理信息的数据载体，相对于平面地图，3D地球更加生动，表现力也更强。底层渲染引擎基于WebGL，它充分利用硬件渲染图形，使用低级别的几何和渲染程序，可绘制大范围的折线，多边形，标签,楼宇,道路，提供流畅的操作体验。本发明适用于地球的摄影机模式，通过鼠标中键进行地球的放大缩小，通过鼠标左键进行地球平移操作，通过鼠标右键进行地球旋转操作。

本发明的重点单位三维模型和场景加载到地图上能够以正确的角度摆放到正确的位置，并且可以很方便的在地图上进行位置和角度的微调，能够操作重点单位三维模型，展开单位楼层结构。

本发明的消防数据一张图模块5应支持根据警情位置对接浏览对应单位的三维场景，根据警情位置在三维地图上自动定位到警情发生地点，同时调出显示单位三维场景详情、单位详情等重要信息。

本发明是实现一切为了实战、一切围绕实战、一切服务实战的信息化实践，将整合汇聚一体化消防业务信息系统数据资源、社会联动资源及灾害救援现场的数据等资源，为指战员提供信息融合支撑，实现对综合警情的全面掌控、多维度分析及相关资源的基于“一张图”的动态展示和一键式调度，提升消防战备值守、应急指挥、重大安保的指挥调度和决策分析能力。

本发明采用三维可视化展示技术，基于三维地图进行功能开发，将消防力量分布、消防重点单位、消防水源、警情警、出警记录、重点单位分布、道路分布、微型消防站、社会消防联动力量、消防储备物资、支队资源统计等信息在GIS地图上统一管理和展示。以3D虚拟化技术为基础，用户可以使用3D搭建工具，构建消防重点单位的3D场景、建筑、消防设备并实现逐级可视，设计和配置消防管理范围内的相关建筑和各类消防设备布局，自由创建各种类型消防灭火救援的电子沙盘推演部署场景。

如图5和7所示，消防数据一张图模块5包括消防救援力量管理模块、消防水源管理模块、道路分布管理模块、消防联动力量管理模块、消防储备物资管理模块、建筑资源管理模块与专题管理模块，

消防救援力量管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防救援力量数据信息，包括救援组织机构、救援工作人员、救援队伍与消防领域专家信息；

消防水源管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防水源数据信息，包括市政消火栓、室外消火栓、天然水源与人工水源数据信息；

道路分布管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示辖区内重点道路数据信息，包括：高速路口、桥梁隧道；

消防联动力量管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防联动力量数据信息，包括民防办公室、公安分局、应急管理局、水务局、电力公司、燃气公司、政工程管理局、地震局、卫生局、气象局与生态环境局数据信息；

消防储备物资管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防储备物资数据信息，包括消防罐体、消防车辆、消火栓、水枪灭火器与消防柜；

建筑资源管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防建筑单位数据信息，包括单位名称、位置、占地面积、建筑面积、使用性质、高度、楼层数、建筑结构、功能分区、防火分区、重点部位、消防设施、安全疏散通道、耐火等级、毗邻建筑、周边水系图、周边道路图与鸟瞰图；

专题管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防情报专题数据信息，包括灭火救援力量分布专题展示、消防水源分布专题展示、危化品分布专题展示、人员密集场所分布专题展示与烟气蔓延态势专题。

本发明基于3D引擎理念设计，即3D数字化预案的功能是独立于搭建预案模型之外的，模型只是预案信息的载体，不是预案功能的主体。

本发明依托先进的三维引擎技术和高效的人机交互设计，提供低门槛场景搭建能力，任何具有基本计算机操作能力的普通人员，即可轻松在数字化世界中构建一个真实的仿真场景；以及还具有快速场景搭建能力，建模人员可通过鼠标快速“画”出楼层墙体结构，快速“摆“放物体在场景中的位置，依托丰富的3D模型库，即可快速“搭”建一个重点单位三维场景。本发明的系统充分发挥信息化优势，通过构建消防重点单位的三维场景及周边环境，实现灭火药剂测算、建筑信息测绘、典型火灾用水量估算、市政官网供水能力估算、典型火灾作战要点提示等辅助决策模块；同时依据构建的三维场景，消防官兵进行模拟调研熟悉、指挥人员进行模拟指挥，有效引导灭火救援行动向科学化处置、数据化保障快速发展。

本发明的系统吸取游戏引擎的理念，设计简单、便捷的三维场景搭建功能，有效降低预案的绘制门槛，还可以强化动态展示功能，形象地展示灭火救援的作战过程；并且根据预案修订机制，自动提醒预案的修订，修订的预案会进行审核，强化预案信息的时效性。

本发明的单位消防数据采集模块2可以提供重点单位信息采集功能，包括单位位置、单位详细信息，建筑信息及现场实景图像采集；以及提供图层数据采集功能，包括市政消火栓、室外消火栓与高速隧道等在标注信息点分类管理内增加的图层分类；还可以在移动端对单位进行检索和查看，检索列表包括序号、名称、地址、类型、等级、辖区中队、状态、时间等基本信息。选择可查看单位详情，以及可以加载单位三维场景，通过移动端设备完成浏览重点单位三维场景、消防水源、全景图片、物联网设备数据等信息。单位详情数据包括：单位基本信息，建筑信息，文本预案，附件资料，单位三维场景、物联网设备等。

在本发明的进一步实施例中，如图6所示，单位三维场景浏览模块3设置有三维透视模式，通过三维透视模式直观了解建筑内部结构、消防设施分布、疏散设施分布与重点部位分布数据信息。具体包括如下：

建筑内部结构，可以进行预案单位详情查看，单位详情包括：单位基本信息、建筑信息等。单位基本信息有单位名称、单位类型、占地面积、建筑面积、负责人、联系电话、单位建筑、主管中队、地址、毗邻情况等。建筑信息有建筑名称、建筑位置、建筑形式、建筑高度、占地面积、建筑面积、标准层面积、建筑结构、建筑层数、建筑外壳、登高作业面等。

消防设施分布，可以进行单位周边水源查看，在三维地图场景上展示室外消火栓、市政消火栓、室内消火栓、其它水源等的位置和相关信息。

疏散设施分布，可以进行单位疏散设施查看，在三维地图场景上展示消防电梯、疏散楼梯、安全出口等疏散设施的位置和相关信息。

重点部位分布，可以进行单位重点部位查看，在三维地图场景上展示消防泵房、中控室、避难层等重点部位的位置和相关信息。

本发明的智能消防辅助作战指挥系统还包括动态推演模块6，该动态推演模块6用于将自主沙盘推演部署模块4绘制的疏散、进攻、巡逻或救援路线以及绘制的标注救援提示信息以动画方式自动播放演示，便于用户查看推演过程。

本发明的智能消防辅助作战指挥系统还包括预案输出模块7，该预案输出模块7用于将自主沙盘推演部署模块4制作好的三维数字化预案形成图文兼具标准格式的文本预案。

本发明的预案输出模块7融合已有的消防预案移动终端系统，补充三维单体模型信息不能表达的内容，如一定范围内水源的GIS分布图、警情位置是否有危化品、跨区域救援的作战安排等，保证灾情发生时，救援需要的信息是完整的、多面的、实时的。

在本发明的进一步实施例中，如图2所示，单位三维场景建模模块1包括单位园区搭建模块11、室内结构搭建模块12与建筑外观搭建模块13，

单位园区搭建模块11，利用三维建模软件通过拖拽方式自主搭建综合商场的周边园区，周边园区指的是建筑外观模型周边的园区，周边园区包括周边道路、地面、停车区与大门，利用系统模型库进行道路、地面、停车区、大门、草坪、树木等的模型搭建；

室内结构搭建模块12，利用三维建模软件进行建筑室内结构搭建，通过导入室内结构建筑CAD图纸，作为底图参考，搭建者在CAD底图上拖拽线条或面来构建室内结构；其中，系统通过室内结构搭建模块12进行三维场景的搭建操作，搭建的室内结构会与对应的外观或外立面通过系统整合，不会是两个独立的个体。另外，上述系统中导入室内结构的CAD图纸，作为底图参考，搭建者只需在CAD底图上拉线条墙体或拉矩形墙体即可，这样可以实现更好地搭建效果，搭建完成的室内结构会经过系统的管理员审核，审核通过后，才可进行预案制作及其他的操作；

建筑外观搭建模块13，采用3DSMAX软件完成建筑外立面的三维立体模型的精细建模。在建模过程中，会参考素材采集的照片、CAD图纸等内容，严格按照建筑物实际的尺寸、线条、凹凸等建模，并用图片处理软件处理场景信息采集的素材，通过贴图的方式让素材贴附在模型的表面，使得外立面模型看起来与现实世界中的模型是一致的。模型及贴图完成后，要进行渲染、烘焙等操作，让模型的光线、阴影等看起来更符合真实场景。制作好的模型要通过系统提供的专属插件上传到系统中。上传的模型会进入系统中的模型库，待管理员审核通过后，模型才能在系统中使用。

如图3所示，上述建筑外观搭建模块13还包括基础数据模块131、外观编辑模块132与外观输出模块133，

基础数据模块131用于存储建筑外观的CAD图、经过图片处理软件处理场景信息采集的建筑外观素材或现有建筑外观模型；

外观编辑模块132用于通过贴图方式让建筑外观素材贴附在建筑外观模型上，并通过渲染或烘焙操作，使得搭建出的建筑三维立体外观模型符合真实场景；

外观输出模块133用于将外观编辑模块132编辑的建筑三维立体外观模型传输至其他设备。

本发明的系统具有数据可视化，基于3D可视化的技术理念，依托与真实世界一致的3D场景，实现数据的可视化。用户可以第一人称视角、沉浸式的行走方式或第三人称视角、飞行式的鸟瞰方式浏览具体、详细的信息。

本发明对3D预案场景生成与更新简单便捷，预案制作者可通过拖拽等直观界面快速完成3D场景搭建、修改等工作；本发明可自适应外部应用管理系统配置模型的调整，比如某个对象增加了N个属性，则3D场景中相应3D对象的属性也自动增加N个，无需调整程序；本发明场景搭建操作功能应按照列表、右键菜单方式排布，简便易用，如通过简单地拖拽就完成模型的摆放，通过右键可以完成模型属性的操作；本发明搭建场景可提供二维/三维角度的切换功能；本发明支持预案3D场景中各建筑内房间、物体、道路等的业务信息的录入、保存功能，重点数据支持顶信息牌重点展示；本发明在搭建的场景中任意摆放消防员、被困群众、消防车、火灾、爆炸点等，并可配置模型的属性(如消防车喷水的角度、火苗大小、爆炸范围等)；本发明支持救援路线、逃生路线的动态制作功能，在系统中测量任意两点间或多点间的距离并显示结果；本发明支持在系统中实现动画录制的功能，用户可以自定义动画的路线、各节点之间的切换时间和播放速度，并支持自编辑字幕。

在本发明的进一步实施例中，自主沙盘推演部署模块4包括灾情设置模块与预案编辑模块，

灾情设定模块用于根据灾情等级、灾情类型、灾情位置、燃烧物信息、灾情描述信息与被困人员信息进行灾情等级划分与设定；

预案编辑模块用于根据灾情设定模块的灾情等级划分与设定数据进行逃生路线、救援路线的绘制以及标注救援提示信息，实现三维数字预案的快速制作。

在本发明的进一步实施例中，如图4所示，动态推演模块6包括预案展示模块61、展示接口模块62、材质光影模块63、场景节点管理模块64、渲染功能模块65与粒子功能模块66，

预案展示模块61采用三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大进入方式，对三维场景实现放大、缩小、上下左右平移和任意角度旋转的操作；

展示接口模块62支持摄影机多视口，通过鼠标球控制摄影机俯视角、摄影机飞行位置与摄影机缩放；

材质光影模块63支持点光、方向光、泛光，以及控制灯光位置、强弱、范围与颜色基本参数，灯光用于挂在场景节点下面实现运动效果；

场景节点管理模块64支持场景链接关系、场景层次结构、场景节点父子关系以及场景中移动、旋转、缩放父节点影响节点变换；

渲染功能模块65支持实体显示、线框显示、点显示、天空盒或天空球显示方式；

粒子功能模块66用于提供天气模仿、烟雾或火情的模拟，以及调整粒子系统的发射率、发射数量、粒子大小、粒子贴图、粒子颜色和生命周期参数中的一种或多种。

本发明的系统支持多接口格式，可基于三维可视化技术形成的场景及模型集成各类灭火救援相关类数据(如视频、音频、定位、物联网等)，并用于数字化灭火救援预案的制作、临战指挥参考等。

本发明的系统还包括管理平台模块，通过搭建预案管理平台，构建用户权限管理系统，制定各级预案的审核流程，实现预案信息的逐级审核，支持系统预案类型配置、救援力量等基础数据管理等功能，定期更新和全程督导的管理体系，切实保证消防重点单位信息的实效性、预案内容的规范性和处置策略的科学性。

如图8所示，本发明还提供一种智能消防辅助作战指挥方法，包括如下步骤：

单位三维场景建模S1：以3D虚拟化技术为基础，结合三维引擎技术，利用三维建模软件构建商场的3D场景、建筑结构、消防设备并实现逐级可视化；

单位消防数据采集S2：用于在三维场景内采集消防业务数据，以及存储消防业务数据，并在三维场景内标注重点区域、消防设施、疏散设施、功能分区或注意事项，同时支持上传图片、音视频或文档资料，通过资料进行辅助标注消防设备信息；

单位三维场景浏览S3：用于在三维场景下查看重点单位周围概貌、建筑内外结构、消防设施的三维分布数据，以及通过三维场景模型查看实时监控视频、全景照片、消防物联网设备数据信息，采用虚拟现实技术进行全三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大方式对三维场景实现放大/缩小、上下左右的平移和任意角度旋转操作；

自主沙盘推演部署S4：用于消防人员根据作战要求在场景中摆放作战车辆或消防员模型并配置这些模型的属性，通过绘制逃生路线、救援路线、标注救援提示信息等，根据不同灾害类型调派周边消防中队不同编程力量，并可对消防员进行分组分工，在地图标注周边巡逻人员车辆、微型消防站等，实现辅助作战指挥沙盘地图的快速制作；

消防数据管理与展示S5：采用三维可视化展示技术，基于三维地图实现消防救援力量、消防重点单位、消防水源、警情警貌、出警记录、重点单位、道路分布、微型消防站、消防联动力量、消防储备物资与建筑资源统计信息在三维地图上统一管理和展示。

本发明采用主流GIS技术，提供三维可视化界面，展示各类地图图层数据的位置，包含但不仅限于市政消火栓、消防水鹤、天然水源周边微站、中队、联动力量、周边区域、中队辖区范围、微型消防站等信息在地图上统一展示，并且地图数据支持单值渲染和分类渲染，还支持矢量和贴图两种渲染方式，以及支持设置边框颜色和边框的宽度，并且可以根据数据的高度字段，对面进行3D拔高、并且可以设置拔高倍数。

本发明充分运用三维立体模型、全景图像、实景照片、监控视频等多媒体表现形式，保证消防人员一目了然地查询所需数据，直观看到单位场景，还可以便捷熟悉重点单位、快速理解战斗部署等预案内容，增强预案使用的便捷性。上述管理平台模块具有预案管理功能，可以在系统中基于地图将重点单位预案分布地点及预案状态进行可视化显示。不同的图标颜色表示预案编制情况，如已完成绿色、未完成灰色、已过期红色、审核中黄色等，形成辖区内“消防数据一张图”，从而实现消防数据管理与展示功能。

以上对本发明的一种智能消防辅助作战指挥系统及方法进行了说明。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据本发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (10)

1.一种智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，包括消防数据一张图模块、单位三维场景建模模块、单位消防数据采集模块、单位三维场景浏览模块与自主沙盘推演部署模块，

所述单位三维场景建模模块以3D虚拟化技术为基础，结合三维引擎技术，利用三维建模软件构建商场的3D场景、建筑结构、消防设备并实现逐级可视化；

所述单位消防数据采集模块用于在三维场景内采集消防业务数据，以及存储消防业务数据，并在三维场景内标注重点区域、消防设施、疏散设施、功能分区或注意事项，同时支持上传图片、音视频或文档资料，通过资料进行辅助标注消防设备信息；

所述单位三维场景浏览模块用于在三维场景下查看重点单位周围概貌、建筑内外结构、消防设施的三维分布数据，以及通过三维场景模型查看实时监控视频、全景照片、消防物联网设备数据信息，采用虚拟现实技术进行全三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大方式对三维场景实现放大/缩小、上下左右平移和任意角度旋转操作；

所述自主沙盘推演部署模块用于消防人员根据作战要求在场景中摆放作战车辆或消防员模型并配置这些模型的属性，通过绘制逃生路线、救援路线、标注救援提示信息等，根据不同灾害类型调派周边消防中队不同编程力量，并可对消防员进行分组分工，在地图标注周边巡逻人员车辆、微型消防站等，实现辅助作战指挥沙盘地图的快速制作；

所述消防数据一张图模块采用三维可视化展示技术，基于三维地图实现消防救援力量、消防重点单位、消防水源、警情警貌、出警记录、重点单位、道路分布、微型消防站、消防联动力量、消防储备物资与建筑资源统计信息在三维地图上统一管理和展示。

2.根据权利要求1所述的智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，所述消防数据一张图模块包括消防救援力量管理模块、消防水源管理模块、道路分布管理模块、消防联动力量管理模块、消防储备物资管理模块、建筑资源管理模块与专题管理模块，

所述消防救援力量管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防救援力量数据信息，包括救援组织机构、救援工作人员、救援队伍与消防领域专家信息；

所述消防水源管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防水源数据信息，包括市政消火栓、室外消火栓、天然水源与人工水源数据信息；

所述道路分布管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示辖区内重点道路数据信息，包括：高速路口、桥梁隧道；

所述消防联动力量管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防联动力量数据信息，包括民防办公室、公安分局、应急管理局、水务局、电力公司、燃气公司、政工程管理局、地震局、卫生局、气象局与生态环境局数据信息；

所述消防储备物资管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防储备物资数据信息，包括消防罐体、消防车辆、消火栓、水枪灭火器与消防柜；

所述建筑资源管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防建筑单位数据信息，包括单位名称、位置、占地面积、建筑面积、使用性质、高度、楼层数、建筑结构、功能分区、防火分区、重点部位、消防设施、安全疏散通道、耐火等级、毗邻建筑、周边水系图、周边道路图与鸟瞰图；

所述专题管理模块用于在GIS地图上统一管理和展示消防情报专题数据信息，包括灭火救援力量分布专题展示、消防水源分布专题展示、危化品分布专题展示、人员密集场所分布专题展示与烟气蔓延态势专题。

3.根据权利要求1所述的智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，所述单位三维场景浏览模块设置有三维透视模式，通过三维透视模式直观了解建筑内部结构、消防设施分布、疏散设施分布与重点部位分布数据信息。

4.根据权利要求1所述的智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，还包括动态推演模块，

所述动态推演模块用于将所述自主沙盘推演部署模块绘制的疏散、进攻、巡逻或救援路线以及绘制的标注救援提示信息以动画方式自动播放演示，便于用户查看推演过程。

5.根据权利要求1所述的智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，还包括所述预案输出模块，

所述预案输出模块用于将所述自主沙盘推演部署模块制作好的三维数字化预案形成图文兼具标准格式的文本预案。

6.根据权利要求1所述的智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，所述单位三维场景建模模块包括单位园区搭建模块、室内结构搭建模块与建筑外观搭建模块，

所述单位园区搭建模块，利用三维建模软件通过拖拽方式自主搭建综合商场的周边园区，所述周边园区包括周边道路、地面、停车区、草坪、树木或大门；

所述室内结构搭建模块，利用三维建模软件进行建筑室内结构搭建，通过导入室内结构建筑CAD图纸，作为底图参考，搭建者在CAD底图上拖拽线条或面来构建室内结构；

所述建筑外观搭建模块，采用3DSMAX软件完成建筑外立面的三维立体模型建模。

7.根据权利要求6所述的智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，所述建筑外观搭建模块还包括基础数据模块、外观编辑模块与外观输出模块，

所述基础数据模块用于存储建筑外观的CAD图、经过图片处理软件处理场景信息采集的建筑外观素材或现有建筑外观模型；

所述外观编辑模块用于通过贴图方式让建筑外观素材贴附在建筑外观模型上，并通过渲染或烘焙操作，使得搭建出的建筑三维立体外观模型符合真实场景；

所述外观输出模块用于将所述外观编辑模块编辑的建筑三维立体外观模型传输至其他设备。

8.根据权利要求1所述的智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，所述自主沙盘推演部署模块包括灾情设置模块与预案编辑模块，

所述灾情设定模块用于根据灾情等级、灾情类型、灾情位置、燃烧物信息、灾情描述信息与被困人员信息进行灾情等级划分与设定；

所述预案编辑模块用于根据所述灾情设定模块的灾情等级划分与设定数据进行逃生路线、救援路线的绘制以及标注救援提示信息，实现三维数字预案的快速制作。

9.根据权利要求1所述的智能消防辅助作战指挥系统，其特征在于，所述动态推演模块包括预案展示模块、展示接口模块、材质光影模块、场景节点管理模块、渲染功能模块与粒子功能模块，

所述预案展示模块采用三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大进入方式，对三维场景实现放大、缩小、上下左右平移和任意角度旋转的操作；

所述展示接口模块支持摄影机多视口，通过鼠标球控制摄影机俯视角、摄影机飞行位置与摄影机缩放；

所述材质光影模块支持点光、方向光、泛光，以及控制灯光位置、强弱、范围与颜色基本参数，灯光用于挂在场景节点下面实现运动效果；

所述场景节点管理模块支持场景链接关系、场景层次结构、场景节点父子关系以及场景中移动、旋转、缩放父节点影响节点变换；

所述渲染功能模块支持实体显示、线框显示、点显示、天空盒或天空球显示方式；

所述粒子功能模块用于提供天气模仿、烟雾或火情的模拟，以及调整粒子系统的发射率、发射数量、粒子大小、粒子贴图、粒子颜色和生命周期参数中的一种或多种。

10.一种智能消防辅助作战指挥方法，其特征在于，包括如下步骤：

单位三维场景建模：以3D虚拟化技术为基础，结合三维引擎技术，利用三维建模软件构建商场的3D场景、建筑结构、消防设备并实现逐级可视化；

单位消防数据采集：用于在三维场景内采集消防业务数据，以及存储消防业务数据，并在三维场景内标注重点区域、消防设施、疏散设施、功能分区或注意事项，同时支持上传图片、音视频或文档资料，通过资料进行辅助标注消防设备信息；

单位三维场景浏览：用于在三维场景下查看重点单位周围概貌、建筑内外结构、消防设施的三维分布数据，以及通过三维场景模型查看实时监控视频、全景照片、消防物联网设备数据信息，采用虚拟现实技术进行全三维展示方式在三维可视化管理环境中采用逐级放大方式对三维场景实现放大/缩小、上下左右的平移和任意角度旋转操作；

自主沙盘推演部署：用于消防人员根据作战要求在场景中摆放作战车辆或消防员模型并配置这些模型的属性，通过绘制逃生路线、救援路线、标注救援提示信息等，根据不同灾害类型调派周边消防中队不同编程力量，并可对消防员进行分组分工，在地图标注周边巡逻人员车辆、微型消防站等，实现辅助作战指挥沙盘地图的快速制作；

消防数据管理与展示：采用三维可视化展示技术，基于三维地图实现消防救援力量、消防重点单位、消防水源、警情警貌、出警记录、重点单位、道路分布、微型消防站、消防联动力量、消防储备物资与建筑资源统计信息在三维地图上统一管理和展示。

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