将空间几何学中的发展情况翻译为口头输出的方法和系统

摘要

本发明涉及将空间几何学中的发展情况翻译为口头输出的方法和系统。一种基于口头语言的输出系统，包括定义几何区域诸如建筑物的数据、与区域内的各种探测器相关的配置数据，以及与探测器相关联的多个事件输入。口头语言生成软件响应于数据和事件输入而生成对发展的事件的口头语言描述。可以以可听的方式输出这样的口述描述以供需要进入该区域解决事件的人员使用。

说明书

技术领域

本发明涉及警报情况指示方法和系统。更具体地，本发明属于这样的系统和方法：其中关于发展的警报情况的空间相关信息可以被以口头语言的方式呈现出来。

背景技术

目前，用以将来自建筑物火灾警报系统的实时火灾警报更新和建筑物信息发送给去往火灾途中的消防员的能力是可用的。图1示出一种已知的实施方式。可以将来自火灾监视系统10的指示发展的火灾情况的的信息无线地传送给救火人员，以便在去往火灾途中时通过显示单元12进行查看。

人们期望移动电话可以作为消防员接收信息的常用装置。

鉴于用以显示建筑物图形的非常小的移动电话屏幕的限制，如图1所示，文本加数字语音/音频将会是常见的显示模式。

如图1所示，警报相关信息的已知呈现是通过警报列表。这样的列表虽然精确但却不提供在建筑物中火灾正在怎样蔓延的空间上有意义的口头或可视描述。警报列表的传统读取对应于：

警报1在下午10:05在第5层

警报2在下午10:07在第5层

警报3在下午10:14在第6层

因此，通过处于可能忙乱的情况下的各个第一反应者在他们向火灾行进时进行所有的空间综合。

因此需要能够向第一反应者提供关于火灾情况的状态的空间上有意义的口头语言描述。例如在不依赖于用户研究警报列表且试图推断在所涉及的区域内火灾的空间状态的情况下提供关于火灾沿着区域中的楼层正在如何蔓延的口头语言信息将是有用的。

附图说明

图1示出已知类型的激活的警报列表；

图2示出根据本发明的系统；

图3A示出本发明的计算机网络类型实施例；

图3B示出本发明的替换实施例；

图4示出建筑物区域的俯视图；

图5示出图4的区域的另一个视图；

图6示出图5的区域的部分视图；

图7是示出首次警报翻译过程的流程图；

图8是示出警报列表翻译过程的流程图；

图9是示出警报更新翻译过程的流程图；以及

图10是示出警报传播翻译过程的流程图。

具体实施方式

尽管本发明的实施例可以采取多种不同形式，但是在附图中示出了本发明的特定实施例并且将在此进行详细的描述，其中应理解，本公开应被认为是作为本发明原理的范例以及实践本发明原理的最佳方式，而不是意图将本发明限制为所示出的特定实施例。

本发明实施例通过提供关于火灾正在如何发展的空间综合口头语言描述来解决上述提到的问题。本系统和方法模拟人们(例如，如果他们正在试图通过电话向某人描述火灾的蔓延的话)会如何以他们自己的语言来描述火灾的蔓延。例如，他们可能说一些“它已沿着大厅蔓延”或“它已经从第1层蔓延到第2层”之类的话。因此本发明的实施例用空间综合的且有意义的措辞来描述发展的火灾情况。例如，通过时间顺序、空间顺序和范围。

在公开的实施例中，提供一种基于模型的方法以用于根据警报和建筑物信息自动地生成空间有意义的火灾蔓延描述。可以根据警报的时间和空间关系结合来自建筑物语义模型的建筑物特征的定义来构造文本的语言。

例如，在本发明的一个方面中，可以结合时间顺序、空间顺序和建筑物语义模型来产生空间有意义的口头语言输出。将下列各项考虑进去：

时间顺序。警报3在警报2之后被激活，警报2在警报1之后被激活，因此火灾是沿着警报2然后到警报3的方向蔓延的；

空间顺序。警报2在警报1的东边，因此烟正在“朝东”蔓延，或者警报1和警报2在第5层，而警报3在第6层，因此烟正在“从第5层到第6层”蔓延的；以及

语义模型。警报1和警报2均位于语义模型理解的“走廊”上。事实上，假定警报位置在“相同的走廊”。在发明的另一个方面中，模型还知道“物体沿走廊移动”。因此，结合上述描述，烟正在“沿着走廊”蔓延。

在发明的另一方面中，将所有上述三个参数相结合以给出有意义的、口头语言的、空间的表达，诸如：

“烟正在第5层沿着走廊向东蔓延，然后到达第6层”。

在本发明的实施例中，自动化空间几何语言为用户进行警报的空间综合，并以有意义的文本呈现结果，然而传统的警报列表读取却将所有的空间综合都由用户来决定并呈现为含义非常模糊的文本。可以期待本发明的实施例使用言语(优选地口头上的)提供对火灾蔓延的更有效得多的传达。

图2示出了根据本发明的系统20。系统20包括请求输入端口22，其与基于计算机的语言系统24相耦合。

可以利用一个或多个可编程处理器26a与存储在计算机可读介质上的控制软件26b相结合来实现语言系统24。软件26b的一部分对应于空间几何语言生成模块26c，将在随后对其进行更详细的讨论。

一个或多个存储单元28与(一个或多个)处理器26a相耦合，以提供三维语义建筑物数据模型28a、物品配置数据模型28b以及从各种不同物品28b实时接收到的事件。在单元28处预先存储的信息对模块26c来说是可访问的，以通过输出端口32自动产生关于发展的火灾情况的口头报告。

端口32能够通过扬声器34基本上实时地提供这样的口头语言输出。可替换地，能够显示或打印如36处所示的文本描述。

优选地，将物理建筑物B抽象成语义建筑物数据模型28a并存储在系统28中。还将关于探测器D(如烟探测器、热探测器等)和物品A(诸如洒水装置，HVAC关断等)的配置信息抽象作为物品配置数据模型28b并存储在系统28中。

来自探测器D的事件A提供重要信息。例如，烟探测器如果探测到周围的烟将发送事件。来自前述两个数据模型的事件A之间的区别在于，在运行时间以某特定表达形式发送这些事件到系统28，并在系统28中将其存储作为实时事件28c。随后详细地讨论对该配置信息和实时事件信息的抽象。

用户可以对系统20作出不同种类的请求。例如，在消防员系统中，消防员可以请求关于首次警报的时间和空间信息以便于他们能够得到像“14分钟前在建筑物西北(NW)角的第2层205房间首次探测到烟”这样的信息。消防员也能请求自从他/她上一次询问以来的一些更新信息以便他们能够得到诸如“8分钟前在第6层探测到烟。4分钟前从第6层到第7层。第6层有5个激活的探测器，5个是新的。第7层有3个激活的探测器，3个是新的”这样的信息。替换的输出口头语言形式可以为：“四分钟前，烟充满了第6层并从第6层向第7层蔓延。”结果，能够通过一些参数来定义请求。

空间几何语言生成模块26c通过端口22接收来自用户的请求。模块26c将分析其例如来自系统28的参数，并且处理该信息以提供请求的口头语言输出。

这些过程包括：建立时间关系(诸如10分钟前)，建立空间关系(在建筑物的西北(NW)角，烟正在向西蔓延)，建立范围相关的有意义的描述(诸如烟正在沿走廊蔓延)，等等。系统20为用户综合该语义信息并且通过扬声器34以有意义的口头语言描述呈现结果。系统20可以为用户在显示屏幕36b上将该结果显示为文本描述36。

如图3A所示，也可以通过因特网/内联网以C/S(客户端/服务器)或者B/S(浏览器/服务器)的模式来实现图2的系统20。在该实施例中，用户通过客户端C提出请求，客户端C通过因特网/内联网将该请求转发到在服务器S上运行的“空间几何语言自动翻译系统”。一旦产生有意义的输出，则该输出通过因特网/内联网被返回到用户以用于口头或可视呈现。

如图3B所示，还可以使用移动设备M通过WWAN(无线广域网)来实现该系统。在该实施例中，用户通过移动设备M提出其请求。该请求通过无线网络被转发到在服务器S1上运行的“空间几何语言自动翻译系统”。一旦产生有意义的输出，则该输出通过无线网络被返回到用户以用于口头或音频呈现。

可以使用不同的分类方法来语义地描述建筑物的元素。表1示出了示例性的几何元素分类(被称为OmniClass^TM或OCCS的OmniClass建筑分类系统是建筑行业的新的分类系统。其网站是http://www.omniclass.org/)。表1被称作“空间形式(Space by Form)”。通过物理的或抽象的范围来描绘所选环境的基本结构并通过物理形式来表征它。也可以考虑其他分类方法或者若干分类方法的组合。对分类的唯一要求是开发者和用户可以很好地共享其概念。

  空间类型  子类型  房间  房间，休息室，大厅，礼堂，前厅，办公室，其他房间  前庭  廊道，商场，中庭，封闭的院子，其他前庭  竖井  楼梯围墙，电梯井，机械竖井，其他竖井  过渡空间  走廊，门廊，中殿，其他过渡空间  高起的空间  夹楼，阳台，舞台，平台，其他高起的空间

表1

建筑物可以包括若干水平面，并且每个水平面可以具有若干空间，诸如房间、竖井、高起的空间等等。每层都可以被画出或呈现出来以供用户观察。图像可以被表示为光栅图象(诸如JPG，BMP等)或矢量图形(诸如WMF，SVG等)，并且3D模型可被表示为三角网格。为了得到更有意义的输出，每个对象还应该具有与其类型相关联的人类可理解的名字。然后可以使用以下定义来对建筑物进行抽象：

建筑物：＝ID，名字，{水平面}

水平面：＝ID，名字，水平面类型，图象，{空间}

空间：＝ID，名字，空间类型，区域

水平面类型：＝水平面|楼层|层|地下室|阁楼|其他水平面|

区域：＝{x，y}

以上抽象定义符合EBNF语法(扩展巴科斯-诺尔范式)。因此可以将建筑物定义为ID、名字和若干水平面；将水平面定义为ID、名字、水平面类型、图象和若干空间；将空间定义为ID、名字、空间类型、若干区域。水平面类型和空间类型符合OmniClass分类，并且空间类型在表1中被列出。

这里，ID是全局唯一标识符(GUID)；名字是供人读取的字符串；图象是人可以观察的对象；被定义为带有点列表的多边形的区域是对象元素覆盖的区域。在空间几何语言自动翻译系统的处理过程中可以使用该信息。例如，区域信息能够帮助我们知道传感器或者物品安装在哪个空间。区域信息也能够帮助我们作出一些推导。例如，我们很少看见楼层平面图画出其走廊，但是我们可以通过从水平面中扣除空间而得到走廊。另一个例子是，利用建筑物ID，我们可以从建筑物的数据库检索其他信息以便于我们能够知道其拥有者、管理者、地址等等。

参考图4的楼层平面图，三个建筑物元素可以用右上角的三个多边形40a，b，c来表示。它们分别为礼堂、楼梯围墙以及办公室。这三个元素可以被表示为如下面表2中那样：

  空间1：＝  ID＝“000131”，  名字＝“观众房间”，  类型＝“礼堂”  区域＝“56.724，  84.761；  56.724，  122.246；  85.915，  122.246；  85.915，  84.671；  81.116，  82.292；  81.116，  79.746；  76.500，  79.746；  76.500，  82.792；  66.500，  82.792；  66.500，  79.746；  62.500，  79.746；  62.500，  82.792”  空间2：＝  ID＝“000147”，  名字＝“北楼梯”，  类型＝“楼梯围墙”  区域＝“85.915，  122.246；  95.500，  122.246；  95.500，  117.833；  85.915。  117.833”  空间3：＝  ID＝“000159”，  名字＝“办公室2”，  类型＝“办公室”  区域＝“91.000，  110.146；  105.000，  110.146；  105.000，  96.346；  91.000，  96.346”

表2

那么水平面和建筑物可以表示为：

水平面1：＝   ID＝“000011”，       名字＝“楼层1”，       类型＝“楼层”   图象＝floor1.wmf.   ……，空间1，空间2，空间3……建筑物1：＝    ID＝“000001”，        名字＝“现代办公中心”，        类型＝“建筑物”    ……，水平面1，……

除了以上的抽象，建筑物元素还可以用BIM/IFC格式来表示(BIM-建筑物信息模型，一种关于设施的信息的集合点。这不像传统的方法，所述传统的方法将关于设施的信息分散在多个产品中，因此人们不能得到关于发生在感兴趣的一个设施中的情况的清楚的图片。BIM旨在作为基于开放标准的信息仓库，以供设备拥有者/操作者贯穿设备的生命周期进行使用和维护。它的网站是http://www.facilityinformationcouncil.org/bim。IFC-工业基础分类，用以定义用于关于建筑物及其周围环境的信息的交换形式的标准。它的网站是http://www.iai-tech.org/)。

利用建筑物元素描述，可以产生以下有意义的输出：

“在第2层的205房间里首次探测到烟”

“第2层的205房间是具有危险物品的房间”

“烟正沿着走廊蔓延”

“第2层有8个激活的探测器”

为了有意义地描述建筑物元素，优选地也描述朝向、方向或位置。例如，在消防系统中，如果消防员能够清楚地知道第一着火点的位置及其蔓延方向，那么他们可以节省很多用来推断以及评估火灾情况的时间。

使用语义模型可以为建筑物产生指向系统-其北向指向的单位向量为：

指向：＝x，y

在此，x和y是具有x²+y²＝1的限制的浮点值。利用该向量，我们能够定义两个点之间的8种空间关系(北(North)，西(West)，南(South)，东(East)，西北(Northwest)，西南(Southwest)，东南(Southeast)和东北(Northeast))，如图4(右上角)示出并且用OrentationRelation(朝向关系)来表示空间关系。例如，如果点B(x₂，y₂)在点A(x₁，y₁)的东边，则其可以表示为：

OrentationRelation(B，A)＝East

可定义函数angle(v₁，v₂)来表示两个向量v₁，v₂之间的角度。因此OrientationRelation(B，A)可从通过以下方程被抽象：

$\mathrm{OrientationRelation}(B,A)=\left(\begin{array}{c}\mathrm{North},-\pi /8\le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<\pi /8\\ \mathrm{NorthWest},-3\pi /8\le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<-\pi /8\\ \mathrm{West},-5\pi /8\le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<-3\pi /8\\ \mathrm{SouthWest},-7\pi /8\le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<-5\pi /8\\ \mathrm{South},-\pi \le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<-7\pi /8\\ \mathrm{South},7\pi /8\le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<\pi \\ \mathrm{SouthEast},5\pi /8\le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<7\pi /8\\ \mathrm{East},3\pi /8\le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<5\pi /8\\ \mathrm{NorthEast},\pi /8\le \mathrm{angle}(B-A,(x,y))<3\pi /8\end{array}\right)---\left(1\right)$

如图5所示，除了上述相对空间关系，也能定义一些绝对空间关系，诸如建筑物的东北角。利用上述指向系统，开发者能够分配一些区域作为绝对空间区域，如下：

空间区域：＝空间区域类型，区域

空间区域类型：＝东北(NE)角|西北(NW)角|东南(SE)角|西南(SW)角

                |中西(MW)部分|中东(ME)部分|中北(MN)部分|中南(MS)

                部分

区域：＝{x，y}

这里，被定义为具有点列表的多边形的区域是绝对空间区域覆盖的区域。并且空间区域类型定义空间区域的类型，例如，它是建筑物的西北角，或者建筑物的中东部分等等。

利用建筑物朝向描述，可以产生以下有意义的输出：

“第2层的房间205在建筑物的西北角”

“烟向东蔓延”

利用建筑物元素描述和朝向描述，现在可以将建筑物语义模型抽象为：

建筑物：＝ID，名字，指向，{水平面}

水平面：＝ID，名字，水平面类型，图象，{空间}，{空间区域}

空间：＝ID，名字，空间类型，区域

指向：＝x，y

空间区域：＝空间区域类型，区域

利用建筑物语义模型，可以产生以下有意义的输出：

“烟正在第5层沿着走廊向东蔓延”

物品配置信息仅仅包括物品被安装在哪里以及它们是什么样的类型。因此物品配置数据模型可以表示为：

多个物品：＝{物品}

物品：＝ID，名字，物品类型，水平面，位置

物品类型：＝火警电话|煤气罐|火灾钥匙箱|锁住的门|室内灭火器|烟事件|火灾显示器|竖管|加压楼梯|入口点|煤气关断|电源关断|HVAC关断|洒水装置关断|卤素灭火剂(Halon)关断|烟探测器|化学探测器|热探测器|重物|高压|危险物质

位置：＝x，y

这里，ID是全局唯一标识符(GUID)；名字是供人们读取的字符串；水平面是在建筑物语义模型中定义的；x和y是用以表示图象中物品位置的浮点值。物品类型符合NFPA(国家防火组织)以及MSDS(材料安全数据表)的标准。

在图6中，物品50a，b，c……n安装在建筑物的整个第一层。物品可以表示为：

来自传感器的事件仅仅包含事件是何时被触发的以及哪个物品触发了该事件。因此实时事件可以表示为：

多个警报：＝{警报}

警报：＝即时时间，物品

这里，物品是触发该事件的物品。即时时间是用以表示事件何时被触发的即时时间(诸如2008年3月2日，东部时间15:03:22)。即时时间符合OWL时间(Time Ontology in OWL，2006年9月27日，W3C Working Draft，http://www.w3.org/TR/owl-time/)。

对消防员来说相对时间似乎更好理解。除了即时时间，可以用间隔时间(Interval Time)来表示间隔的时间(诸如5分钟22秒，1小时21分钟)，并且仅仅用以前来表示时间关系中的一种(诸如5分钟以前)。

利用该时间描述，可以产生以下有意义的输出：

“10分钟以前首次探测到烟”

“9分钟以前烟从第2层到第3层”

“烟正在很快地蔓延”

“第6层有5个激活的探测器，5个是新的”

利用物品数据模型以及建筑物语义模型，空间几何语言自动翻译系统的数据模型可以被抽象为：

建筑物：＝ID，名字，指向，{水平面}，物品，多个警报

水平面：＝ID，名字，水平面类型，图象，{空间}，{空间区域}

空间：＝ID，名字，空间类型，区域

指向：＝{x，y}

空间区域：＝空间区域类型，区域

区域：＝{x，y}

多个物品：＝{物品}

物品：＝ID，名字，物品类型，水平面，位置

多个警报：＝{警报}

警报：＝即时时间，物品

本领域技术人员应当理解，不同的应用有不同的描述要求。将在消防应用中对烟蔓延的描述作为例子来举例说明。可以定义四种请求类型(首次警报，警报列表，警报更新，警报传播)。也可以定义变量LatestTime(最近时间)。LatestTime是表示系统从用户接收到请求的最近的时间的即时时间。对于不同的请求类型，可以提供不同的翻译过程。

请求表示可以表示为：

请求：＝请求类型

请求类型：＝首次警报|警报列表|警报更新|警报传播

首次警报可以描述为：

“在建筑物的var(空间区域类型)的var(空间)var(水平面)中在var(间隔时间)分钟之前首次探测到烟”

var()意思是指它是一个变量，其将被从翻译系统的数据模型(包括物品数据模型和建筑物语义模型)中推导出来。并且直到从用户接收到请求之前变量都是可确定的。首次警报的一个例子为“在建筑物西北角的第2层的205房间中在14分钟之前首次探测到烟”。首次警报的翻译过程被示出在图7中。

警报列表可以被描述为：

“在var(间隔时间)分钟之前，烟从var(水平面1)蔓延到var(水平面2)，var(水平面1)有var(数量1)个激活的探测器，var(水平面2)有var(数量2)个激活的探测器。”

警报列表的一个例子为“在9分钟之前烟从第2层蔓延到第3层，在2分钟之前烟从第3层蔓延到第4层，第2层有8个激活的探测器，第3层有4个激活的探测器，且第4层有2个激活的探测器”。首次警报的翻译过程被示出在图8的流程图中。

警报更新可以被描述为：

“var(水平面)有var(数量1)个激活的探测器，var(数量2)是新的。”

警报更新的一个例子为“第6层有5个激活的探测器，3个是新的；第7层有3个激活的探测器，3个是新的”。首次警报的翻译过程在图9的流程图中示出。

警报传播可以被描述为：

“烟在var(水平面)上[沿着var(空间)]向var(朝向关系)蔓延”。

警报传播的一个例子为“烟在第5层正沿着走廊向东蔓延”。首次警报的翻译过程在图10的流程图中示出。

本领域技术人员将认识到本发明并不限于上述公开的示例性实施例。例如，其可以用来追踪并提供关于其他类型的危险情况(诸如泄漏的液体、化学物质或爆炸性气体)的扩散的口头语言信息而不受任何限制。而且，使用变量的不同语法组合可以产生不同的其他请求类型。此外，可以创建用于连接两个或更多不同的请求类型的不同的规则，以产生警报事件消息的完整自然的语言序列。

根据前面所述，可以注意到，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可以进行多种变化和修改。应当理解的是，并不意图或不应当推断出关于在此示出的特定装置的限制。当然，意图通过所附的权利要求覆盖落在权利要求的范围之内的所有这样的修改。