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项目名称 技术分类 单位信息 第一发明人 专利情况 项目简介 发明创新点 产业化及市场应用

项目名称:建筑数字孪生驱动的室内视觉导航

  • 北京建筑大学
  • 北京市西城区展览馆路1号
  • 100044
  • 张大玉
  • 13810979493
  • www.bucea.edu.cn

第一发明人

姓名 周小平 电话 61209155 电子邮件 zhouxiaoping@bucea.edu.cn
区号 010 邮编 100044 通信地址 北京市西城区展览馆路1号

其他发明人

王 佳 齐彤华 王雨康 张 德 王家麟 陈丹燕 张 鑫 马成玺 张天艺

专利情况

专利类型 专利状态
申请号 授权日期 授权专利号
CN201910447926.8 2021-01-15 CN201910447926.8
CN202210119683.7 2022-05-03 CN202210119683.7
CN201911318325.3
CN202010104620.5
参展目的

项目简介

中国是世界公认的建筑大国,智慧城市、智慧建筑的发展也处于全球领先地位。其中室内路径规划是无人驾驶、智慧城市、智慧建筑、应急消防等领域的基础,是计算机、自动控制、智能化、电子信息等科学的研究重点之一,是人、车辆以及机器人等智能体进行有效作业的核心技术之一,已成为当前建筑自动化科学领域的热门研究内容。 目前,现存建筑设备与建筑信息模型之间的匹配方面仍存在以下问题: (1)大多室内路径查询方法仅能提供一条路径,不能为用户提供多条具有多种约束情况的路径,限制了用户的选择; (2)室内路径规划方法路径查询效率低且精准性差; (3)室内定位方法往往会存在定位精度差等问题,在一定程度上影响着路径查询。 针对以上问题,本项目是由参评人北京建筑大学与盈嘉互联(北京)科技有限公司产学研合作开发,以研发建筑数字孪生驱动的室内视觉导航为目,包含室内定位、室内路网的提取和路径查询。基于建筑信息模型(BIM),为建立可通行路网提供了精准、可靠的数据来源,为实现室内路径规划自动化提供技术基础,从建筑设备与建筑信息模型匹配方法及装置、查询消防路线的方法、装置、设备和介质、室内路径查询方法及装置、基于图像的室内定位方法及装置等方面开展了创新突破,研发了协同BIM和机器视觉的室内路径规划方法,解决了建筑设备与建筑信息模型无法自动匹配的缺陷,通过Dijkstra算法,结合基于图像的室内定位方法及装置,为用户提供了多条能够同时满足多种约束条件的参考路径,保证了室内路径规划方法路径的高查询效率和高精准性,实现了室内精准定位,提高了工作效率,降低了人工成本。 本项目专利技术自实施以来,相关项目荣获2019中关村国际前沿科技创新大赛“智慧城市与物联网领域TOP10”、中国公路学会交通BIM工程创新一等奖、 “白金级”工程项目建筑信息模型服务认证评价证书荣誉等52项。 本项目在全国多个城市中开展了百余项工程应用,大大提升了主体对室内路径规划的满意度,近三年实现了10.2亿元产值,新增4763.2万元利润,对我国建筑领域发展产生了重大的经济效益和社会影响。 据不完全统计,2013~2018年的复合年增长率将达48.4%,预计2024年以前,室内定位的总市场规模将超过100亿美元。

发明创新点

数据显示,人们86%-90%的时间都在室内度过,由于室内空间越来越庞大复杂,停车场反向寻车、查找某件特定商品、定位走散的家人等变得越来越困难,室内定位的需求前所未有高涨。强劲的市场需求为室内定位与导航技术提供了广阔的发展空间。 针对以上共性问题,本项目涉及室内定位技术,由参评人北京建筑大学与盈嘉互联(北京)科技有限公司产学研合作开发,通过大量的研发实验和改进提出了系统的解决方案并围绕相关方案进行专利布局: (1)巧妙地构建目标建筑的建筑信息模型树,打破建筑运维管理系统与BIM模型之间的信息壁垒,实现建筑设备与建筑信息模型的自动匹配。 本项目通过专利“ZL201910447926 .8 建筑设备与建筑信息模型匹配方法及装置”构建目标建筑的建筑信息模型树,从建筑设备安装点位表获取目标建筑设备的空间位置信息,将关键词序列与建筑信息模型树进行匹配,获取目标建筑设备与目标建筑的建筑信息模型的匹配结果,实现建筑设备与建筑信息模型的自动匹配,能提高匹配的质量和效率,能减少匹配的耗时和耗费的人力。 (2)通过卷积计算模型,结合室内图像和BIM图库,解决了真实室内图像和BIM图像的跨领域图像匹配问题,实现对人员以及物品的快速定位。 本项目通过专利“CN202010104620 .5 基于图像的室内定位方法及装置”基于卷积计算模型对所述室内图像和BIM图库中建筑物的BIM图像进行特征提取,分割室内图像得到权重矩阵对室内图像和BIM图像的特征矩阵进行加权,对室内图像和BIM图像进行匹配,将与室内图像最匹配的BIM图像对应的位置坐标作为用户的位置坐标,实现了自动室内定位,且定位精度高。 (3)基于Dijkstra算法,应用混合室内地图模型,提高室内路径查询方法运行效率和精确度,结合安全查询条件、拓扑路网数据和目标建筑的消防信息数据,为消防救援提供最短且安全的救援路线。 本项目专利“CN201911318325 .3 基于BIM的室内路径查询方法及装置”根据混合室内地图模型中网格的通行状态,根据预设起终点获取距离最近的拓扑节点为拓扑起终点,通过Dijkstra算法计算拓扑单元起点和拓扑单元终点之间的最短路径,进而获取预设起终点的最短路径,提高室内路径查询方法运行效率低和精确度。通过专利“ZL202210119683 .7 基于BIM的查询消防路线的方法、装置、设备和介质”获取安全查询条件、目标建筑中的起终点位置、结合目标建筑的消防拓扑路网数据、消防信息数据,确定符合安全查询条件的候选消防路线。综上,本项目满足不同主体对室内路径规划的需求,在一定程度上完善了室内路径规划领域方面的研究。

产业化及市场应用效益情况

室内定位的需求前所未有的高涨,强劲的市场需求为室内定位与导航技术提供了广阔的发展空间,本项目自主实施创新产业化,通过技术转移、加强产学研协作等方面着手以保证自主创新成果的产业化。本项目技术已经成功运用于各种庞大负责的室内空间,如:停车场反向寻车、查找某件特定商品、定位走散的家人。 本项目成果应用于北京冬奥会延庆赛区建设、核电工程数字化建设呼和浩特和林格尔新区智能制造产业园建设项目、北京通州副中心建设、乌鲁木齐机场T4航站楼建设项目、中交集团南方总部基地C区建设项目、广州市新儿童活动中心建设项目等全国12个省近15个项目。本项目积极利用产学研优势,服务清华大学等6所高校的教学科研平台建设,为国家重点发展项目开展示范应用。近三年实现了10.2亿元产值,新增4763.2万元利润,对我国建筑领域发展产生了重大的社会影响。 本项目成果进行了自主创新成果产业化,利用技术转移、加强产学研协作等方面着手以保证自主创新成果的产业化。获授权发明专利2项,在审专利2项,已发布论文5篇,其中3篇sci论文,在审论文2篇。 基于本项目技术,本参评人北京建筑大学与盈嘉互联(北京)科技有限公司积极贯彻国家发展导向,荣登CCTV大国品牌、凤凰卫视巅峰之路,项目成果《智慧空间操作系统BOS》荣登经济参考报:数字地盘报道,已广泛运用于能源、工业、交通、城市等基础设施行业,为政府的精细化管理、企业的数字化转型以及百姓的生活提供空间大数据服务,目前已通过国家信创人证,入库中华人民共和国科技成果库。

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