CN107194861B - 一种基于3dgis+bim的路网运营综合监控管理平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智慧交通信息管理领域，提供一种基于3D GIS+BIM的路网运营综合监控管理平台及方法，包括3DGIS+BIM融合交互应用模块，以及与3D GIS+BIM融合交互应用模块相连接的服务器模块、云服务模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块、VR交互模块、通讯模块、应急预案响应模块和管养数据分析预测模块，还包括数据采集与传输模块和传感器模块，视频监控与事件监控模块、机电设备模块和传感器模块均通过数据采集与传输模块与服务器模块连接。本发明能有效保障运营动态信息的全方位掌握，可及时发现突发事件、快速响应、有效联动与处置，大大提高了管理效率、节约能源、保证运营安全，同时结合机电设备及控制模块，使运营管理有序可行，达到智能化高效的营运管理。
Description
技术领域
本发明涉及涉及智慧交通信息管理领域，尤其涉及一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台及方法。
背景技术
交通信息化建设被认为是提高交通运输业的现代化水平的有效手段，能够有效改善交通运输的发展方式，提高交通运输业的管理水平、服务水平及运行效率。然而目前我国路网运营信息化水平相对较低，路网运维管理存在如下问题：1）缺乏信息化的评价、决策和管理手段，路网结构物安全管理缺乏信息化、网络化的支持；2)路网运维管理方法缺乏统一模式、统一标准；3)缺乏对重要结构物运维安全预防措施决策框架的深入研究，使得在重要结构物的实际运维过程中难以确定预防性的养护安全管理方案，缺少预防性养护、管理对策。过去路网监控系统集成度不高，架构松散，监控管理人员需要在多台电脑上进行操作，管理效率不高。发展高速公路综合监控管理平台，对于提升高速公路的养护、运维一体化的管理水平具有重要意义。当下，BIM与3D GIS技术的有效融合，是智慧交通信息化建设的重点难点之一，鉴于现有路网监控系统集成度不高、缺乏统一平台、缺乏统一技术标准，构建一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台，将建筑信息模型（BIM)与地理信息系统（3D GIS）引入路网监控管理平台，能显著提高路网运营管理的数字化、可视化、智能化水平。
发明内容
本发明的目的是要解决上述的技术问题，提供一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台及方法，该管理平台具有数字化、可视化、智能化的特点，可对包含轨道交通、综合管廊、工民建、港口航运等工程领域进行智慧化管理，提高其建设、管理、养护一体化的综合管理水平，同时还可适用于其他结构物、构造物集群的综合运营管理。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台，包括3DGIS+BIM融合交互应用模块，以及与所述3DGIS+BIM融合交互应用模块相连接的服务器模块、云服务模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块、VR交互模块、通讯模块、应急预案响应模块和管养数据分析预测模块，所述服务器模块分别与所述管养数据分析预测模块和所述应急预案响应模块连接；还包括数据采集与传输模块、传感器模块，所述视频监控与事件监控模块、所述机电设备模块和所述传感器模块均通过所述数据采集与传输模块与所述服务器模块连接；其中：
所述传感器模块，用于感知结构物及设备的服役环境、服役状态并将在运营过程中采集到的数据参数上传至所述服务器模块，通过所述服务器模块与所述管养数据分析预测模块进行协同工作，对采集数据进行筛选和分析，确认结构物及设备实时服役状态；
所述视频监控与事件监控模块，用于对路网运营状态进行实时监视，并对异常事件进行自动检测、事件信息上报、事件录像；
所述数据采集与传输模块，用于获取底层传感器模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块的监测数据，同时采集路网相关运营数据信息；
所述服务器模块，用于实现对所述数据采集与传输模块上传及存储的信息进行分析、整合、汇总、存储、发布及预测，同时作为所述3DGIS+BIM融合交互应用模块的控制核心，用于实现信息的互联互通，通过交互设计实现其对机电设备、监控设备的控制；
所述管养数据分析预测模块，采用大数据技术对管养数据进行分析预测，利用数据模型进行验证与推演，产出相应的辅助决策信息，并在所述3DGIS+BIM融合交互应用模块进行决策信息的展示，引导管理人员采取相应养护管理对策；
所述应急预案响应模块，用于与3DGIS+BIM融合交互应用模块互联互动，实现在路网运营突发事件发生并在应急预案启动时对机电设备进行自动控制；
所述通讯模块，用于实现计算机网络与传统通信网络的融合，实现有线电话、无线集群电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、OA办公系统、即时通信、视频系统、多媒体APP众多应用服务之间的灵活调度与互通；
所述3DGIS+BIM融合交互应用模块，用于采集视频监控与事件检测模块所收集的数据信息以及接收管养数据分析预测模块的辅助决策信息，以及与所述VR交互模块互联，用于实现管理人员在BIM模型中的三维交互体验与VR实景交互体验，实现机电设备的远端自由控制，所述3DGIS+BIM融合交互应用模块与所述应急预案响应模块互联互动，用于实现在路网运营突发事件发生并在应急预案启动时对机电设备进行自动控制，并建立3DGIS+BIM模型；
所述VR交互模块，用于实现将路网运营3DGIS+BIM模型引入VR设备中，使管理人员如身临其境，在VR设备中的实现模拟检查、设备控制、运营管理功能；
所述云服务模块，用于存储所述3DGIS+BIM融合交互应用模块处理的数据信息，同时实现不同权限用户通过网络以按需、易扩展的方式获取所需数据信息。
进一步，所述3DGIS+BIM模型集成有全路段结构物建设、管理、养护阶段全寿命周期的信息，静态显示包括地形、地貌、地物、地面构造物、道路、桥梁、隧道、边坡、服务区、收费站及沿线的设施设备。
优选地，所述传感器模块至少包括环境监测传感器、结构物健康监测传感器、设备状况传感器和交通量检测传感器。
基于上述的一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台，本发明还提供一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理方法，包括如下步骤：
S1、通过数据采集与传输模块，获取底层传感器模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块的监测数据，同时采集路网相关运营数据信息；
S2、基于S1所采集的数据，汇集于服务器模块，通过所述服务器模块对路网运营大数据进行分析、整合、汇总、存储、发布和预测；
S3、基于S2步骤对路网运营大数据的分析、整合功能，实现对3DGIS+BIM融合交互应用模块的核心控制，同时服务器模块提供对3DGIS+BIM模型的融合基础，所述3DGIS+BIM融合交互应用模块与所述服务器模块进行互联互通，实现结构物与环境的一体化集成仿真，同时基于三维地形场景的交互式鸟瞰、飞行任意角度和方位旋转显示、无级缩放、快速无缝浏览，同时3DGIS+BIM融合交互应用模块将处理的数据信息上传至与服务模块；
S4、基于S3步骤的3DGIS+BIM融合的交互设计，实现对高清视频监控、机电设备、传感器的数据及工作状态在三维模型上的实时展示、交互控制、发布诱导指令；
S5、基于S2步骤对路网运营大数据的分析、整合功能，采用大数据技术对管养数据进行分析预测，利用数据模型进行验证与推演，产出相应的辅助决策信息，帮助监控相关人员更加有效的进行决策；
S6、基于S5步骤利用大数据技术产生的辅助决策信息，在所述3DGIS+BIM融合交互应用模块进行决策信息的展示，引导管理人员采取相应养护管理对策；
S7、基于S2步骤所处理的路网运营异常事件启动应急预案响应模块，确保人-车-路-环境-结构物的安全，异常事件包括：被检测的结构物状态预警、行车运营安全事故、机电设备故障、路段运营环境变化结构物、交通、环境异常事件；
S8、基于S7步骤所采取应急响应预案，针对不同结构物存在不同的有针对性的应急预案，同时通过3DGIS+BIM融合交互应用模块，实现对所述应急预案响应模块的回应，控制所述机电设备模块、所述视频监控与事件监控模块，针对不同事件的调整机电设备运行状态和监控状态，并记录事件全过程；
S9、基于S3步骤3DGIS+BIM融合的交互设计，通过通讯模块实现计算机网络与传统通信网络的融合，实现有线电话、无线集群电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、OA办公系统、即时通信、视频系统、多媒体APP众多应用服务之间的灵活调度与互通；
S10、基于S3步骤3DGIS+BIM融合的交互设计，通过VR交互模块实现将路网运营3DGIS+BIM模型引入VR设备中，使管理人员如身临其境，在VR设备中的实现模拟检查、设备控制、运营管理功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1）本发明的核心为3DGIS+BIM融合的交互应用模块，通过将结构物BIM模型与三维地形场景融合，可以实现交互式鸟瞰、飞行等任意角度和方位旋转显示、无级缩放、快速无缝浏览，让管理者全局掌握高速，同时基于BIM模型实现路网档案的电子化管理；
2）基于BIM模型的交互设计，实现结构物监测状态的实时显示、机电设备的三维控制、应急预案的空间响应；
3）实时掌控全路段工程结构物的物理力学状态，通过预警阈值对其安全性进行控制；
4）实时掌控交通运营状态和路段环境状态；
5）采用大数据技术对管养数据进行分析预测，利用数据模型进行验证与推演，从而产出相应的辅助决策信息，帮助监控相关人员更加有效的进行决策；
6）能有效保障运营动态信息的全方位掌握，可及时发现突发事件、快速响应、有效联动与处置，大大提高了管理效率、节约能源、保证运营安全，同时结合机电设备及控制模块，使运营管理有序可行，达到智能化高效的营运管理。
附图说明
图1为本发明的模块原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及其具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本实施例的一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台，包括3DGIS+BIM融合交互应用模块，以及与所述3DGIS+BIM融合交互应用模块相连接的服务器模块、云服务模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块、VR交互模块、通讯模块、应急预案响应模块和管养数据分析预测模块，所述服务器模块分别与所述管养数据分析预测模块和所述应急预案响应模块连接；还包括数据采集与传输模块、传感器模块，所述视频监控与事件监控模块、所述机电设备模块和所述传感器模块均通过所述数据采集与传输模块与所述服务器模块连接；其中：
所述传感器模块，用于感知结构物及设备的服役环境、服役状态并将在运营过程中采集到的数据参数上传至所述服务器模块，通过所述服务器模块与所述管养数据分析预测模块进行协同工作，对采集数据进行筛选和分析，确认结构物及设备实时服役状态；
所述视频监控与事件监控模块，用于对路网运营状态进行实时监视，并对异常事件进行自动检测、事件信息上报、事件录像；
所述数据采集与传输模块，用于获取底层传感器模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块的监测数据，同时采集路网相关运营数据信息；
所述服务器模块，用于实现对所述数据采集与传输模块上传及存储的信息进行分析、整合、汇总、存储、发布及预测，同时作为所述3DGIS+BIM融合交互应用模块的控制核心，用于实现信息的互联互通，通过交互设计实现其对机电设备、监控设备的控制；
所述管养数据分析预测模块，采用大数据技术对管养数据进行分析预测，利用数据模型进行验证与推演，产出相应的辅助决策信息，并在所述3DGIS+BIM融合交互应用模块进行决策信息的展示，引导管理人员采取相应养护管理对策；
所述应急预案响应模块，用于与3DGIS+BIM融合交互应用模块互联互动，实现在路网运营突发事件发生并在应急预案启动时对机电设备进行自动控制；
所述通讯模块，用于实现计算机网络与传统通信网络的融合，实现有线电话、无线集群电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、OA办公系统、即时通信、视频系统、多媒体APP众多应用服务之间的灵活调度与互通；
所述3DGIS+BIM融合交互应用模块，用于采集视频监控与事件检测模块所收集的数据信息以及接收管养数据分析预测模块的辅助决策信息，以及与所述VR交互模块互联，用于实现管理人员在BIM模型中的三维交互体验与VR实景交互体验，实现机电设备的远端自由控制，所述3DGIS+BIM融合交互应用模块与所述应急预案响应模块互联互动，用于实现在路网运营突发事件发生并在应急预案启动时对机电设备进行自动控制，并建立3DGIS+BIM模型；
所述VR交互模块，用于实现将路网运营3DGIS+BIM模型引入VR设备中，使管理人员如身临其境，在VR设备中的实现模拟检查、设备控制、运营管理功能；
所述云服务模块，用于存储所述3DGIS+BIM融合交互应用模块处理的数据信息，同时实现不同权限用户通过网络以按需、易扩展的方式获取所需数据信息。
另外，本实施例中所述3DGIS+BIM模型集成有全路段结构物建设、管理、养护阶段全寿命周期的信息，静态显示包括地形、地貌、地物、地面构造物、道路、桥梁、隧道、边坡、服务区、收费站及沿线的设施设备。
另外，本实施例中，所述传感器模块至少包括环境监测传感器、结构物健康监测传感器、设备状况传感器和交通量检测传感器。
基于上述基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台本实施例还提供一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理方法，具体步骤如下所示：
S1、通过数据采集与传输模块，获取底层传感器模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块的监测数据，同时采集路网相关运营数据信息；
S2、基于S1所采集的数据，汇集于服务器模块，通过所述服务器模块对路网运营大数据进行分析、整合、汇总、存储、发布和预测；
S3、基于S2步骤对路网运营大数据的分析、整合功能，实现对3DGIS+BIM融合交互应用模块的核心控制，同时服务器模块提供对3DGIS+BIM模型的融合基础，所述3DGIS+BIM融合交互应用模块与所述服务器模块进行互联互通，实现结构物与环境的一体化集成仿真，同时基于三维地形场景的交互式鸟瞰、飞行任意角度和方位旋转显示、无级缩放、快速无缝浏览，同时3DGIS+BIM融合交互应用模块将处理的数据信息上传至与服务模块；
S4、基于S3步骤的3DGIS+BIM融合的交互设计，实现对高清视频监控、机电设备、传感器的数据及工作状态在三维模型上的实时展示、交互控制、发布诱导指令；
S5、基于S2步骤对路网运营大数据的分析、整合功能，采用大数据技术对管养数据进行分析预测，利用数据模型进行验证与推演，产出相应的辅助决策信息，帮助监控相关人员更加有效的进行决策；
S6、基于S5步骤利用大数据技术产生的辅助决策信息，在所述3DGIS+BIM融合交互应用模块进行决策信息的展示，引导管理人员采取相应养护管理对策；
S7、基于S2步骤所处理的路网运营异常事件启动应急预案响应模块，确保人-车-路-环境-结构物的安全，异常事件包括：被检测的结构物状态预警、行车运营安全事故、机电设备故障、路段运营环境变化结构物、交通、环境异常事件；
S8、基于S7步骤所采取应急响应预案，针对不同结构物存在不同的有针对性的应急预案，同时通过3DGIS+BIM融合交互应用模块，实现对所述应急预案响应模块的回应，控制所述机电设备模块、所述视频监控与事件监控模块，针对不同事件的调整机电设备运行状态和监控状态，并记录事件全过程；
S9、基于S3步骤3DGIS+BIM融合的交互设计，通过通讯模块实现计算机网络与传统通信网络的融合，实现有线电话、无线集群电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、OA办公系统、即时通信、视频系统、多媒体APP众多应用服务之间的灵活调度与互通；
S10、基于S3步骤3DGIS+BIM融合的交互设计，通过VR交互模块实现将路网运营3DGIS+BIM模型引入VR设备中，使管理人员如身临其境，在VR设备中的实现模拟检查、设备控制、运营管理功能。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台，其特征在于，包括3DGIS+BIM融合交互应用模块，以及与所述3DGIS+BIM融合交互应用模块相连接的服务器模块、云服务模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块、VR交互模块、通讯模块、应急预案响应模块和管养数据分析预测模块，所述服务器模块分别与所述管养数据分析预测模块和所述应急预案响应模块连接；还包括数据采集与传输模块、传感器模块，所述视频监控与事件监控模块、所述机电设备模块和所述传感器模块均通过所述数据采集与传输模块与所述服务器模块连接；其中：
所述传感器模块，所述传感器模块至少包括环境监测传感器、结构物健康监测传感器、设备状况传感器和交通量检测传感器；用于感知结构物及设备的服役环境、服役状态并将在运营过程中采集到的数据参数上传至所述服务器模块，通过所述服务器模块与所述管养数据分析预测模块进行协同工作，对采集数据进行筛选和分析，确认结构物及设备实时服役状态；
所述视频监控与事件监控模块，用于对路网运营状态进行实时监视，并对异常事件进行自动检测、事件信息上报、事件录像；
所述数据采集与传输模块，用于获取底层传感器模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块的监测数据，同时采集路网相关运营数据信息；
所述服务器模块，用于实现对所述数据采集与传输模块上传及存储的信息进行分析、整合、汇总、存储、发布及预测，同时作为所述3DGIS+BIM融合交互应用模块的控制核心，用于实现信息的互联互通，通过交互设计实现其对机电设备、监控设备的控制；
所述管养数据分析预测模块，采用大数据技术对管养数据进行分析预测，利用数据模型进行验证与推演，产出相应的辅助决策信息，并在所述3DGIS+BIM融合交互应用模块进行决策信息的展示，引导管理人员采取相应养护管理对策；
所述应急预案响应模块，用于与3DGIS+BIM融合交互应用模块互联互动，实现在路网运营突发事件发生并在应急预案启动时对机电设备进行自动控制；
所述通讯模块，用于实现计算机网络与传统通信网络的融合，实现有线电话、无线集群电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、OA办公系统、即时通信、视频系统、多媒体APP众多应用服务之间的灵活调度与互通；
所述3DGIS+BIM融合交互应用模块，所述3DGIS+BIM模型集成有全路段结构物建设、管理、养护阶段全寿命周期的信息，静态显示包括地形、地貌、地物、地面构造物、道路、桥梁、隧道、边坡、服务区、收费站及沿线的设施设备；用于采集视频监控与事件检测模块所收集的数据信息以及接收管养数据分析预测模块的辅助决策信息，以及与所述VR交互模块互联，用于实现管理人员在BIM模型中的三维交互体验与VR实景交互体验，实现机电设备的远端自由控制，所述3DGIS+BIM融合交互应用模块与所述应急预案响应模块互联互动，用于实现在路网运营突发事件发生并在应急预案启动时对机电设备进行自动控制，并建立3DGIS+BIM模型；
所述VR交互模块，用于实现将路网运营3DGIS+BIM模型引入VR设备中，使管理人员如身临其境，在VR设备中的实现模拟检查、设备控制、运营管理功能；
所述云服务模块，用于存储所述3DGIS+BIM融合交互应用模块处理的数据信息，同时实现不同权限用户通过网络以按需、易扩展的方式获取所需数据信息。
2.一种如权利要求1所述的基于3DGIS+BIM的路网运营综合监控管理平台的管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过数据采集与传输模块，获取底层传感器模块、视频监控与事件监控模块、机电设备模块的监测数据，同时采集路网相关运营数据信息；
S2、基于S1所采集的数据，汇集于服务器模块，通过所述服务器模块对路网运营大数据进行分析、整合、汇总、存储、发布和预测；
S3、基于S2步骤对路网运营大数据的分析、整合功能，实现对3DGIS+BIM融合交互应用模块的核心控制，同时服务器模块提供对3DGIS+BIM模型的融合基础，所述3DGIS+BIM融合交互应用模块与所述服务器模块进行互联互通，实现结构物与环境的一体化集成仿真，同时基于三维地形场景的交互式鸟瞰、飞行任意角度和方位旋转显示、无级缩放、快速无缝浏览，同时3DGIS+BIM融合交互应用模块将处理的数据信息上传至与服务模块；
S4、基于S3步骤的3DGIS+BIM融合的交互设计，实现对高清视频监控、机电设备、传感器的数据及工作状态在三维模型上的实时展示、交互控制、发布诱导指令；
S5、基于S2步骤对路网运营大数据的分析、整合功能，采用大数据技术对管养数据进行分析预测，利用数据模型进行验证与推演，产出相应的辅助决策信息，帮助监控相关人员更加有效的进行决策；
S6、基于S5步骤利用大数据技术产生的辅助决策信息，在所述3DGIS+BIM融合交互应用模块进行决策信息的展示，引导管理人员采取相应养护管理对策；
S7、基于S2步骤所处理的路网运营异常事件启动应急预案响应模块，确保人-车-路-环境-结构物的安全，异常事件包括：被检测的结构物状态预警、行车运营安全事故、机电设备故障、路段运营环境变化结构物、交通、环境异常事件；
S8、基于S7步骤所采取应急响应预案，针对不同结构物存在不同的有针对性的应急预案，同时通过3DGIS+BIM融合交互应用模块，实现对所述应急预案响应模块的回应，控制所述机电设备模块、所述视频监控与事件监控模块，针对不同事件的调整机电设备运行状态和监控状态，并记录事件全过程；
S9、基于S3步骤3DGIS+BIM融合的交互设计，通过通讯模块实现计算机网络与传统通信网络的融合，实现有线电话、无线集群电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、OA办公系统、即时通信、视频系统、多媒体APP众多应用服务之间的灵活调度与互通；
S10、基于S3步骤3DGIS+BIM融合的交互设计，通过VR交互模块实现将路网运营3DGIS+BIM模型引入VR设备中，使管理人员如身临其境，在VR设备中的实现模拟检查、设备控制、运营管理功能。
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