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专利号: 2024116019232
申请人: 四川亿象天凯科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-07-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:包括以下步骤:

S1、利用BIM技术对高层建筑物进行三维建模构建BIM模型,并与高层建筑物内部的弱电系统进行集成,并将弱电系统设备嵌入到BIM模型中,并通过弱电系统设备实时采集高层建筑物中的火灾探测数据;

S2、通过物联网技术将弱电系统设备与应急照明的中央控制系统进行联网,将采集到的火灾探测数据传输到中央控制系统中,进行处理与分析获取火灾分析数据,并将火灾分析数据存储到中央控制系统中的数据库中,并通过数据库接口与BIM模型进行同步,在BIM模型中动态呈现;

S3、基于BIM模型中的火灾分析数据,实时计算输出火灾危险区域面积Adangr(t),再基于火灾危险区域面积Adangr(t)进行计算高层建筑物不同区域的应急照明优先级Lpriority;

S4、再预设优先级阈值F1与火灾风险阈值F2分别与应急照明优先级Lpriority和火灾危险区域面积Adangr(t)进行初步对比评估,分析火灾发展情况与应急照明优先级情况,并基于初步对比评估结果生成动态亮度调整机制;

S5、再构建通道拥堵预测算法公式,进行计算输出通道拥堵系数Ccong,并预设拥堵阈值F3与所获取通道拥堵系数Ccong进行拥堵评估,分析每个通道的拥堵情况,并基于评估结果,执行疏散路径优化机制,进行输出路径优先级Padj;

S6、在疏散的过程中,通过构建疏散效率算法公式,进行计算输出整体疏散效率Eeva,并应急疏散阈值F4与所获取的整体疏散效率Eeva进行二次对比评估,分析应急照明和疏散路径的效果,并基于二次对比评估结果,生成预警提示和优化措施。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:所述S1包括S11和S12;

S11、使用BIM软件对高层建筑物的几何结构、疏散通道、应急出口进行三维建模构建BIM模型,再将高层建筑物内的弱电系统与BIM模型进行集成,通过BIM软件将高层建筑物每层的弱电系统设备嵌入BIM模型中,同时每个弱电系统设备的在BIM模型中与实际安装位置一致,并配置弱电系统设备的功能属性,所述弱电系统设备的功能属性包括探测范围、响应时间和传感器精度;

S12、再构建BIM模型构建完毕后进行火灾模拟,通过弱电系统设备实时采集高层建筑物每次的火灾探测数据;

所述弱电系统设备包括烟雾探测器、温度传感器、红外传感器和计时器;

所述火灾探测数据包括烟雾浓度C、环境温度T、楼层人员数量N、火灾警报信号发出时间tala和人员开始移动时间tsta。

3.根据权利要求2所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:所述S2包括S21、S22和S23;

S21、基于弱电系统中安装的各种传感器和设备通过物联网设备实现与应急照明的中央控制系统进行联网,所述物联网设备通过LoRa无线通信协议将火灾探测数据传输到中央控制系统中;

S22、在中央控制系统中实时接收火灾探测数据,并对火灾探测数据进行计算处理,获取火灾分析数据,所述火灾分析数据包括火灾烟雾扩散率SDS、楼层温度上升速率TGR、人员密集度PMD和疏散响应延迟RED;

所述火灾烟雾扩散率SDS通过烟雾浓度C结合在时间间隔△t内变化情况,进行计算获取,具体计算公式为:式中,C(t)表示当前时间的烟雾浓度,C(t+1)表示上一时刻的烟雾浓度;

所述楼层温度上升速率TGR通过温度传感器检测每个楼层的环境温度T,进行计算获取,具体计算公式为:式中,T(t)表示当前时间的环境温度,T(t-△t)表示上一时刻的环境温度;

所述人员密集度PMD通过红外传感器采集楼层进入的楼层人员数量N,结合楼层面积A进行计算获取,具体计算公式为:所述疏散响应延迟RED通过红外传感器和计时器分别采集人员开始移动时间tsta和火灾警报信号发出时间tala,并进行计算获取,具体计算公式为RED=tsta-tala;

S23、在中央控制系统中构建关系型数据库,并设置写入端口和写出端口,将火灾分析数据通过写入端口写入关系型数据库中进行存储,并通过API应用程序接口与写出端口进行对接,将火灾分析数据实时映射到BIM模型中,并进行动态更新火灾分析,在BIM模型中进行动态呈现。

4.根据权利要求3所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:所述S3包括S31和S32;

S31、通过关系型数据库的写出端口提取火灾分析数据,进行计算输出,实时计算输出火灾危险区域面积Adangr(t),分析随着时间t的推移火灾动态蔓延变化;

所述火灾危险区域面积Adangr(t)通过以下算法公式计算获取;

式中,θ表示烟雾扩散角度,通过多组烟雾检测器结合分析获取,cos(θ)表示扩散方向,k表示温度扩散系数,dt表示时间微分变量。

5.根据权利要求4所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:S32、再基于所获取的火灾危险区域面积Adangr(t),计算输出应急照明优先级Lpriority,对不同区域的应急照明设备设定优先级;

所述应急照明优先级Lpriority通过以下算法公式计算获取;

式中,tend表示疏散人员到达安全区域的时间,表示疏散总时间与人员响应延迟关系,a1、a2、a3和a4分别表示人员密集度PMD、疏散总时间与人员响应延迟关系、火灾烟雾扩散率SDS和楼层温度上升速率TGR的预设权重值,用于代表不同因素对优先级的权重,且a1+a2a+a3+a4=1,其具体数值由用户进行设定。

6.根据权利要求4所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:所述S4包括S41;

S41、通过专业人员根据建筑的功能、平均人员密集度PMD和防火评估进行初始设定优先级阈值F1与火灾风险阈值F2,并与应急照明优先级Lpriority和火灾危险区域面积Adangr(t)进行初步对比评估,分析火灾发展情况与应急照明优先级情况,并基于初步对比评估结果生成动态亮度调整机制,具体评估内容如下;

当火灾危险区域面积Adangr(t)>火灾风险阈值F2时,表示当前楼层火灾蔓延情况异常,此时不开启当前楼层的应急照明;

当火灾危险区域面积Adangr(t)≤火灾风险阈值F2时,表示当前楼层火灾蔓延在可控范围内,此时则保持当前楼层的应急照明策略,并针对疏散通道进行照明优化;

所述照明优化通过应急照明优先级Lpriority与优先级阈值F1进行对比评估分析,楼层应急照明设备的优先级情况,进行动态调整应急照明亮度;

当应急照明优先级Lpriority>优先级阈值F1时,此时生成第一动态亮度调整机制,所述第一动态亮度调整机制通过中央控制系统,将当前楼层疏散通道的应急照明亮度调整为最高;

当应急照明优先级Lpriority≤优先级阈值F1时,此时生成第二动态亮度调整机制,所述第二动态亮度调整机制通过中央控制系统,将当前楼层疏散通道的应急照明亮度调整为30%。

7.根据权利要求6所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:所述S5包括S51、S52和S53;

S51、在对应急照明动态调整后,进行构建通道拥堵预测算法公式,进行计算输出通道拥堵系数Ccong,预测楼层每个疏散通道的拥堵情况;

所述通道拥堵系数Ccong通过以下算法公式计算输出;

式中,HD表示人员热力密度,通过红外传感器采集;

S52、通过用户基于疏散通道数量和布局,进行预设拥堵阈值F3,再与所获取通道拥堵系数Ccong进行的拥堵评估,具体评估内容如下;

当通道拥堵系数Ccong>拥堵阈值F3时,表示预测疏散通道存在拥堵风险,同时通过中央控制系统发出报警提示通道拥堵,此时进行优化疏散路径引导人员分流;

当通道拥堵系数Ccong≤拥堵阈值F3时,表示预测通道通畅,此时对通畅通道进行持续照明。

8.根据权利要求7所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:S53、当预测疏散通道存在拥堵风险时自动触发疏散路径优化机制,所述疏散路径优化机制通过基于火灾危险区域面积Adangr(t)的变化量进行计算输出路径优先级Padj,动态调整疏散路径;

所述路径优先级Padj通过以下算法公式计算获取;

式中,min表示下限值,Dexit表示疏散通道到应急出口的距离,Vsped表示人员移动速度,Adanger(t-1)表示上一时刻的火灾危险区域面积,Adanger(t)-Adanger(t-1)表示火灾蔓延导致的危险区域变化量,Atotal表示楼层总面积。

9.根据权利要求8所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:所述S6包括S61和S62;

S61、在疏散路径优化机制执行完毕后,通过构建疏散效率算法公式,进行计算输出整体疏散效率Eeva,实时分析应急照明和疏散路径的效果;

所述整体疏散效率Eeva通过以下疏散效率算法公式计算输出;

10.根据权利要求9所述的基于BIM的建筑弱电系统设计辅助方法,其特征在于:S62、基于应急演练平均疏散时间进行预设应急疏散阈值F4,再与所获取的整体疏散效率Eeva进行二次对比评估,评估应急照明和疏散路径的效果,具体评估内容如下;

当整体疏散效率Eeva≥应急疏散阈值F4时,表示疏散人员在标准疏散时间内到达安全区域,应急照明和疏散路径设计正常,此时无需进行调整;

当整体疏散效率Eeva<应急疏散阈值F4时,表示疏散过程存在异常,此时生成预警提示管理员进行调整应急照明设备的设计位置,并调整疏散通道的设置。