CN113343331B - 一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法、系统及存储介质，所述方法包括如下步骤:S1、获取城市所有区域和建筑的GIS场景数据；S2、获取城市所有区域和建筑的BIM场景数据；S3、通过物联网技术获取城市消防管道网络数据；S4、对所述GIS场景数据、所述BIM场景数据、所述消防管道网络数据进行数据集成，并构建城市信息模型；S5、应用程序向所述城市信息模型发起使用请求；S6、所述城市信息模型将对所述使用请求的处理结果返回给应用程序,本发明不仅能实现对城市现有消防管道建设进行全面、高效地检查，同时能够对城市现有消防管道进行优化设计，并将检查和优化设计的结果通过可视化的形式进行展示，最终能够实现对城市消防管道的科学管理。
Description
技术领域
本发明属于三维模型应用技术领域，具体是涉及一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法、系统及存储介质。
背景技术
随着城市化进程的不断推进，也对城市消防管道的管理工作提出了越来越高的要求，消防管道包括消火栓系统和水喷淋系统，消火栓系统由消防水池、水泵、管道、消火栓箱等装置组成，消火栓系统的作用是消防员按下消火栓按钮后，启动消防泵，消防员把消防水龙带接在消防箱的消火栓上直接灭火用，水喷淋系统由消防水池、水泵、报警阀、管道、喷头等装置组成，水喷淋系统的作用是起火后喷头在一定温度下爆破，利用管道中水直接灭火。理论上，整个城市的各个区域和建筑都应该在消防管道的保护范围之内，但现实情况下仍存在各别区域和建筑不按要求进行消防管道建设，及消防管道规划不合理的问题，这些问题往往需要实地考察才能发现，不仅需要花费大量人力，而且导致了对消防管道管理的困难。
而城市信息模型既有大场景的空间信息数字描述及分析，又涵盖建筑内部设备和设施的描述，同时可以结合物联网技术关联环境和实体动态信息，是对城市地上地下、室内室外各种实体目标及其时空状态的数字化描述和表达。城市信息模型从数据类型上讲是由微观建筑信息模型(BIM)、宏观地理空间系统(GIS)、物联网(IoT)数据构成。城市信息模型的提出把原本模型针对于BIM的视野从单体建筑拉高到建筑群和城市一级，通过BIM技术获取城市各个区域和建筑内的消防管道建设情况，并结合整个城市场景的GIS数据和消防管道的物联网数据，最终能够方便地实现对城市消防管道的管理，但现有技术中缺少具体的适用于消防管道的城市信息模型使用方法和系统。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法、系统及存储介质，本发明不仅能实现对城市现有消防管道进行全面、高效地检查，同时能够对城市现有消防管道进行优化设计，并将检查和优化设计的结果通过可视化的形式进行展示，最终能够实现对城市消防管道的科学管理。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法，具体包括如下所述步骤：
S1、获取城市所有区域和建筑的GIS场景数据；
S2、获取城市所有区域和建筑的BIM场景数据；
S3、通过物联网技术获取城市消防管道网络数据；
S4、对所述GIS场景数据、所述BIM场景数据、所述消防管道网络数据进行数据集成，并构建城市信息模型；
S5、应用程序向所述城市信息模型发起使用请求；
S6、所述城市信息模型将对所述使用请求的处理结果返回给应用程序。
作为本发明提出的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法的一种优选技术方案，在S2中，获取到的BIM场景数据包括城市所有区域和建筑的消防管道建设情况。
作为本发明提出的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法的一种优选技术方案，在S3中，在通过物联网技术获取城市消防管道网络数据之前，消防管道上设置有若干信息传感装置。
作为本发明提出的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法的一种优选技术方案，在S5中，应用程序向所述城市信息模型发起使用请求，具体使用请求包括如下情况：
情况A：应用程序发起对所述城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行检查的使用请求；
情况B: 应用程序发起对所述城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行优化设计的使用请求。
本发明还提供一种适用于消防管道的城市信息模型使用系统，具体包括以下模块：
第一模块，用于获取城市所有区域和建筑的GIS场景数据；
第二模块，用于获取城市所有区域和建筑的BIM场景数据；
第三模块，用于通过物联网技术获取城市消防管道网络数据；
第四模块，用于对所述GIS场景数据、所述BIM场景数据、所述消防管道网络数据进行数据集成，并构建城市信息模型，包括如下单元：
第一单元，用于对所述GIS场景数据、所述BIM场景数据、所述消防管道网络数据进行数据结合处理；
第二单元，用于依靠GIS数据、BIM数据、消防管道网络数据的结合结果，构建城市信息模型；
第五模块，用于搭载应用程序并向所述城市信息模型发起使用请求；
第六模块，用于把所述城市信息模型对所述使用请求的处理结果返回给应用程序。
本发明还提供一种储存介质，其中储存有一种适用于消防管道的城市信息模型使用系统所述的系统可执行的指令，所述指令在由一种适用于消防管道的城市信息模型使用系统包括的处理器执行是用于实现如上任一项所述的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明提出的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法，通过BIM技术获取整个城市消防管道建设情况，具体包括消防管道的消火栓系统中消防水池、水泵、消火栓箱、稳压装置、信息传感装置的设置位置，管道的铺设路线等信息，还包括消防管道的水喷淋系统中消防水池、水泵、报警阀、水流指示器、喷头、稳压装置、信息传感装置的设置位置，管道的铺设路线等信息，通过将上述数据与整个城市的GIS模型数据相结合，突破现有基于GIS技术的建筑模型仅具有轮廓信息的限制，而且通过BIM技术还可以方便地在现有城市消防管道建设基础上进行优化设计，能够模拟出对模型进行优化设计后的效果，并把该效果通过可视化的形式进行展示，实现对整个城市消防管道建设的高效管理。
2、本发明提出的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法，系统对应用程序向城市信息模型发起的使用请求做出响应，当应用程序发起对城市信息模型中特定区域或区域内建筑的消防管道建设情况进行检查的使用请求时，系统会通过着色、做特殊标记等方式将不符合消防管道建设标准的部分在城市信息模型上凸显出来，方便快速对问题的快速定位；当应用程序发起对城市信息模型中特定区域或区域内建筑的消防管道建设情况进行优化设计的使用请求时，系统会将消防管道优化设计的部分与原消防管道的建设情况融合在一起，并将其融合结果通过可视化的形式展示在城市信息模型上，由此能够方便直观地观察到城市消防管道建设的优化设计效果。
3、本发明提出的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法，具体的，城市消防管道上设置有若干信息传感装置，若干信息传感装置组成整个城市的消防管道网络，通过物联网技术能够获得消防管道网络数据，通过城市消防管道网络数据不仅能够快速定位消防管道各组件位置，还能够通过消防管道上设置的若干信息传感装置对消防管道的状态进行检查，例如检测消防管道内的水压、流量、及是否存在管道泄漏等情况，消防管道网络数据与整个城市的GIS模型及整个城市的BIM模型结合，实现对整个城市消防管道建设进行精准化管理的目的。
附图说明
图1为本发明的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法，方法的具体步骤如下所述：
S1、获取城市所有区域和建筑的GIS场景数据；
S2、获取城市所有区域和建筑的BIM场景数据；
S3、通过物联网技术获取城市消防管道网络数据；
S4、对GIS场景数据、BIM场景数据、消防管道网络数据进行数据集成，并构建城市信息模型；
S5、应用程序向城市信息模型发起使用请求；
S6、城市信息模型将对使用请求的处理结果返回给应用程序。
进一步的，在步骤S1中，GIS也称为地理信息系统，是一种基于计算机的工具，它可以对物体的空间信息进行分析和处理，GIS结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经被广泛的应用在不同的领域中，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，GIS在三维数字城市应用领域是利用大比例尺地形图、倾斜摄影、激光点云、规则建模等现代化的测绘地理信息手段获取建筑外表面模型，模型对城市全部地形、地物实现数字化三维模拟，提供一个与真实城市环境类似的虚拟城市环境，具有覆盖范围广、空间精度高的特点，是实现对城市进行精细化管理的基础载体。
进一步的，在步骤S2中，BIM也称建筑信息模型，BIM技术的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象例如建筑空间、运动行为的状态信息，通过BIM技术不仅能够突破现有基于GIS技术的建筑模型仅具有轮廓信息的限制，丰富建筑室内外、地上地下空间数据，而且通过BIM技术可以方便地在现有建筑模型基础上进行优化设计，并能够模拟出对模型进行优化设计后的效果。
其中，在步骤S2中获取到的BIM场景数据包括城市所有区域和建筑的消防管道建设情况，具体包括消防管道的消火栓系统中消防水池、水泵、消火栓箱、稳压装置、信息传感装置的设置位置，管道的铺设路线等信息，还包括消防管道的水喷淋系统中消防水池、水泵、报警阀、信号蝶阀、水流指示器、喷头、稳压装置、信息传感装置的设置位置，管道的铺设路线等信息，上述的消防管道建设情况数据用于后续与整个城市的GIS模型及消防管道网络数据相结合，并在城市信息模型中进行展示。
进一步的，在步骤S3中，物联网即IOT是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理，物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
具体的，城市消防管道上设置有若干信息传感装置，若干信息传感装置组成整个城市的消防管道网络，通过物联网技术能够获得消防管道网络数据，通过城市消防管道网络数据不仅能够快速定位消防管道各组件位置，还能够通过消防管道上设置的若干信息传感装置对消防管道的状态进行检查，例如检测消防管道内的水压、流量、及是否存在管道泄漏等情况，消防管道网络数据与整个城市的GIS模型及整个城市的BIM模型结合，并在城市信息模型中进行展示。
进一步的，在步骤S4中，由于获取到的整个城市的GIS模型数据，整个城市的BIM模型数据，及整个城市的消防管道网络数据的数据结构往往不同，首先需要将以上三者的数据进行转换和结合，然后依靠三者结合后的数据构建城市信息模型，该城市信息模型包含整个城市的全部地形、地物的宏观信息，及城市各个建筑的室内外、地上地下的微观信息，还包含了整个城市的消防管道网络数据，城市信息模型的视野不仅可以聚焦到单体建筑，还能拉高到建筑群和城市一级，同时融合了物联网的海量数据，形成了城市的数字化镜像，依托该数字化镜像可以实现针对城市各专业领域的规划、建设和管理的有效协同、精确分析、实时预警。
进一步的，在步骤S5中，应用程序向城市信息模型发起使用请求，具体的使用请求包括如下情况：
情况A：应用程序发起对城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行检查的使用请求；
情况B: 应用程序发起对城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行优化设计的使用请求。
具体的，当应用程序发起对城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行检查的使用请求时，首先从使用请求中提取区域及建筑的位置数据，然后调用城市信息模型中该区域及建筑的相关数据，接着从该区域及建筑的数据中按预先设定的提取规则提取出消防管道建设的特征数据，接着将该消防管道建设的特征数据与预先存储的消防管道建设标准进行一一比对，最后得出对该区域及建筑的消防管道建设情况的检查结果。
下面通过举例对该过程进行说明，例如应用程序发起对城市信息模型中A区域进行消防管道建设情况检查的请求，请求中包含A区域的位置坐标等相关信息，根据A区域的位置坐标等信息能够从城市信息模型数据库中查询出与A区域相关的数据信息，并对该与A区域相关的数据信息进行分析处理，从中提取出A区域的消防管道建设的特征数据并与数据库中存储的消防管道建设标准进行比对，假如消防管道建设标准要求室外消火栓间距不应超过120米，室外消火栓距路边不应超过2m且距房屋外墙不宜小于5m，当A区域的消防管道建设情况与该规则不一致时，则A区域存在消防管道建设的不合规范情况，需对该检查结果进行记录。
具体的，当应用程序发起对城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行优化设计的使用请求时，首先从使用请求中提取区域及建筑的位置数据，然后调用城市信息模型中该区域及建筑的相关数据，接着对该区域及建筑的相关数据进行优化设计并存储，最后得出对该区域及建筑的消防管道进行优化设计的结果。
下面通过举例对该过程进行说明，例如应用程序发起对城市信息模型中B区域进行消防管道优化设计的请求，即对B区域中不符合消防管道建设标准的问题进行改正设计，或对B区域中现有的消防管道建设情况进行改进设计使之达到最优的设计方案，请求中包含B区域的位置坐标等相关信息，根据B区域的位置坐标等信息能够从城市信息模型数据库中查询出与B区域相关的数据信息，接着对该B区域相关的数据信息做进一步的设计，例如在消防栓箱附近设置明显的提示标志，或根据各消防栓的保护半径、流量和室外消防用量综合计算确定最优的消火栓设置数量，或结合城市信息模型的语义信息，当工业企业单位的建筑设施存储有特殊物品时，应对应配备特殊的消防管道设施，最后能够得到对B区域消防管道建设的最优设计方案。
进一步的，在步骤S6中，城市信息模型将对应用程序发起的使用请求的处理结果返回给应用程序，当应用程序发起对城市信息模型中特定区域或区域内建筑的消防管道建设情况进行检查的使用请求时，系统会通过着色、做特殊标记等方式将不符合消防管道建设标准的部分在城市信息模型上凸显出来，方便快速对问题的快速定位；当应用程序发起对城市信息模型中特定区域或区域内建筑的消防管道建设情况进行优化设计的使用请求时，系统会将消防管道优化设计的部分与原消防管道的建设情况融合在一起，并将其融合结果通过可视化的形式展示在城市信息模型上，由此能够方便直观地观察到城市消防管道建设的优化设计效果。
本发明还提供一种适用于消防管道的城市信息模型使用系统，具体包括以下模块：
第一模块，用于获取城市所有区域和建筑的GIS场景数据；
第二模块，用于获取城市所有区域和建筑的BIM场景数据；
第三模块，用于通过物联网技术获取城市消防管道网络数据；
第四模块，用于对GIS场景数据、BIM场景数据、消防管道网络数据进行数据集成，并构建城市信息模型，包括如下单元：
第一单元，用于对GIS场景数据、BIM场景数据、消防管道网络数据进行数据结合处理；
第二单元，用于依靠GIS数据、BIM数据、消防管道网络数据的结合结果，构建城市信息模型；
第五模块，用于搭载应用程序并向城市信息模型发起使用请求；
第六模块，用于把城市信息模型对使用请求的处理结果返回给应用程序。
本发明还提供一种储存介质，其中储存有一种适用于消防管道的城市信息模型使用系统所述的系统可执行的指令，所述指令在由一种适用于消防管道的城市信息模型使用系统包括的处理器执行是用于实现如上任一项所述的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取城市所有区域和建筑的GIS场景数据；
S2、获取城市所有区域和建筑的BIM场景数据；
S3、通过物联网技术获取城市消防管道网络数据；
S4、对所述GIS场景数据、所述BIM场景数据、所述消防管道网络数据进行数据集成，并构建城市信息模型；
S5、应用程序向所述城市信息模型发起使用请求；
S6、所述城市信息模型将对所述使用请求的处理结果返回给应用程序；
所述S5中，应用程序向所述城市信息模型发起使用请求，具体使用请求包括如下情况：
情况A：应用程序发起对所述城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行检查的使用请求；
情况B：应用程序发起对所述城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行优化设计的使用请求；
所述S5中，当应用程序发起对城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行检查的使用请求时，首先从使用请求中提取区域及建筑的位置数据，然后调用城市信息模型中所述区域及建筑的相关数据，接着从所述区域及建筑的数据中按预先设定的提取规则提取出消防管道建设的特征数据，接着将所述消防管道建设的特征数据与预先存储的消防管道建设标准进行一一比对，所述消防管道建设的特征数据与预先存储的消防管道建设标准不一致时，则判定所述区域及建筑存在消防管道建设不合规范的情况，并对不合规范的情况进行记录；
所述S5中，当应用程序发起对城市信息模型中特定区域及区域内建筑的消防管道建设情况进行优化设计的使用请求时，首先从使用请求中提取区域及建筑的位置数据，然后调用城市信息模型中所述区域及建筑的相关数据，接着对所述区域及建筑的相关数据进行优化设计并存储，其中，所述优化设计包括在消防栓箱附近设置明显的提示标志，根据各消防栓的保护半径、流量和室外消防用量综合计算确定最优的消火栓设置数量，以及结合城市信息模型的语义信息，当工业企业单位的建筑设施存储有特殊物品时，对应配备特殊的消防管道设施。
2.根据权利要求1所述的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法，其特征在于，S2中获取到的BIM场景数据包括城市所有区域和建筑的消防管道建设情况。
3.根据权利要求1所述的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法，其特征在于，S3中在通过物联网技术获取城市消防管道网络数据之前，消防管道上设置有若干信息传感装置。
4.一种适用于消防管道的城市信息模型使用系统，用于实现如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，包括以下模块：
第一模块，用于获取城市所有区域和建筑的GIS场景数据；
第二模块，用于获取城市所有区域和建筑的BIM场景数据；
第三模块，用于通过物联网技术获取城市消防管道网络数据；
第四模块，用于对所述GIS场景数据、所述BIM场景数据、所述消防管道网络数据进行数据集成，并构建城市信息模型，包括如下单元：
第一单元，用于对所述GIS场景数据、所述BIM场景数据、所述消防管道网络数据进行数据结合处理；
第二单元，用于依靠GIS数据、BIM数据、消防管道网络数据的结合结果，构建城市信息模型；
第五模块，用于搭载应用程序并向所述城市信息模型发起使用请求；
第六模块，用于把所述城市信息模型对所述使用请求的处理结果返回给应用程序。
5.一种存储介质，其中存储有权利要求4所述的系统可执行的指令，其特征在于，所述指令在由权利要求4所述的系统包括的处理器执行时用于实现如权利要求1-3任一项所述的一种适用于消防管道的城市信息模型使用方法。
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