CN107330078A - 一种基于3dgis+bim的路网运营机电设备交互控制平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智慧交通信息管理领域，提供一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台及方法，包括3DGIS+BIM融合交互管理模块，以及与3DGIS+BIM融合交互管理模块相连接的传感器模块、视频监控与事件监测模块、机电设备模块、应急预案响应模块，机电设备模块包括机电设备、智能控制模块、状态反馈模块、信息发布模块，应急预案响应模块与机电设备模块相连，机电设备模块的状态反馈模块与3DGIS+BIM融合交互管理模块相连。本发明能在BIM模型和三维地理信息系统中实现机电设备的可视化交互控制、快速响应、动态显示、联动处置的功能，能显著提高机电设备的综合交互管理效率，使机电设备管理有序可行，达到交通工程机电设备智能化高效的营运管理水平。

Description

一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台及 方法

技术领域

本发明涉及智慧交通信息管理领域，特别是一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台及方法。

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，能够有效的改善交通运输的发展方式，提高交通运输业的管理水平及运行效率。路网机电系统是实现路网运营管理目标的主要支撑系统，具有结构复杂、技术领域广、专业性强、分布广泛、技术要求高等特点，机电系统的好坏直接关系路网的营运管理质量。随着营运里程的不断增加，路网机电设备的数量不断增多和升级，导致机电系统的控制管理存在一定的问题。路网机电设备在管理维护、控制等方面存在较多局限性。如：机电设备的控制平台较为分散，往往一种类型机电设备采用一台服务器控制，缺乏统一高效的管理平台；机电设备的维护管理仍然以人工模式进行，机电设备状态靠人工现场检查为主，效率低下；机电设备维修不及时，故障处理情况不能进行有效跟踪；缺乏统一的故障设备信息库，缺少统一的故障设备统计平台；故障机电设备的位置和故障类型，后台管理人员无法获取。因此有必要建设一套路网运营机电设备交互控制平台，利用现代化的信息技术手段如3D-GIS技术、BIM技术，提高机电设备管理维护的效率，跟踪机电设备的服役状态，为管理人员提供合理科学的养护决策，让机电设备的管理跟上高速公路建设和发展的步伐，为公众的安全便捷出行提供基本的保障。当下，BIM与3D-GIS技术的有效融合融合，是智慧交通信息化建设的重点难点之一，鉴于现有路网机电设备管理系统集成度不高、缺乏统一管理平台、缺乏统一管养模式，构建一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台，将建筑信息模型（BIM)与地理信息系统（3D-GIS）引入路网机电设备交互控制平台，能显著提高路网运营机电设备管理的数字化、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的路网运营机电设备交互控制平台及方法，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机电设备进行智慧化管理，提高机电设备可视化交互控制、快速响应、动态显示、联动处置的功能，达到机电设备智能化高效的营运管理水平。

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的路网运营机电设备交互控制平台，包括3DGIS+BIM融合交互管理模块，以及与所述3DGIS+BIM融合交互管理模块相连接的传感器模块、视频监控与事件监测模块、机电设备模块、应急预案响应模块，其中所述机电设备模块包括机电设备、智能控制模块、状态反馈模块、信息发布模块，所述应急预案响应模块与所述机电设备模块相连，所述机电设备模块的状态反馈模块与所述3DGIS+BIM融合交互管理模块相连；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上传至所述3DGIS+BIM融合交互管理模块，由所述3DGIS+BIM融合交互管理模块进行筛选、分析，确认结构物及机电设备服役状态，并在显示窗口实时展示；

所述视频监控与事件监测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，所述视频监控与事件监测模块将所采集的检测数据实时上传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述信息发布模块，接收3DGIS+BIM融合交互管理模块或应急预案响应模块所传输的公告信息，控制所接收的信息在相关机电设备的实时发布；

所述状态反馈模块，用于将异常的机电设备的故障信息进行记录，并将机电设备单元的状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述智能控制模块，用于对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述应急预案响应模块，用于接收3DGIS+BIM融合交互管理模块所处理的异常事件信息，针对不同信息、不同结构物、不同环境启动有针对性的应急预案，并将模块内置的机电设备应急响应预案下传至机电设备模块，实现异常事件发生处机电设备状态的自动控制；

所述3DGIS+BIM融合交互管理模块，用于接收所述传感器模块和所述视频监控与事件监测模块的上报信息，并显示于3D场景中，对异常事件或事故传输至所述应急预案响应模块；用于接收视频监控与事件监测模块所采集的检测数据并显示；接收所述状态反馈模块上传的机电设备故障信息，对设备管理、设备维护、设备工作状态进行信息化管理，产生机电设备管理维护报表、管理建议、维护计划。

进一步，所述传感器模块至少包括环境监测传感器、设备状况传感器和交通量检测传感器。

其中，所述3DGIS+BIM融合交互管理模块具备结构物BIM模型所具备的全套属性，所述3DGIS+BIM融合交互管理模块中结构物模型和机电设备单元在三维地理信息系统中实时展现，静态显示包括至少地形、地物、地面构造物、道路、桥梁、隧道、边坡、服务区、收费站及沿线设施设备，实现结构物和机电设备与环境的一体化集成仿真；且所述3DGIS+BIM融合交互管理模块在BIM模型和三维地理信息系统中实时展示高清视频监控、机电设备、传感器数据及工作状态，同时所述3DGIS+BIM融合交互管理模块设有交互控制、发布诱导指令的功能，对BIM模型中任意一机电设备进行交互控制，并具备动画效果，3DGIS+BIM融合交互管理模块具备机电设备的批量选择功能和属性选取功能，实现机电设备的批量化控制。

具体地，所述机电设备至少包括风机、照明、可变情报板、交通信号灯、电力设备、广播设备、可变限速标志、车道指示器、紧急电话、视频监控。

基于上述一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台提供一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制方法，包括以下步骤：

S1、通过底层的传感器模块实现对结构物及机电设备服役环境、服役状态的感知，在运营过程中采集环境变化数据以及交通量数据，并对数据进行分析；

S2、通过视频监控与事件监测模块对路网运营进行全面、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；

S3、3DGIS+BIM融合交互管理模块通过接收S1、S2步骤所上传的环境监测数据、视频监控数据、事件监测数据，对运营环境和异常事件进行逻辑判断，确定环境及异常事件的基本属性，在3DGIS+BIM融合交互管理模块的平台窗口中实时三维展示，使操作管理员及时掌握感知层所上报信息的基本情况；

S4、基于S3步骤3DGIS+BIM融合交互管理模块对环境和事件的处理结果，对于常规环境变化以及常规事件，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，直接由操作管理员对相应场景机电设备状态进行调整，在三维模型中实时展示、交互控制、发布诱导指令，实现结构物和机电设备与环境的一体化集成仿真；

S5、基于S4步骤的3DGIS+BIM融合交互管理模块对机电设备的远程控制，机电设备模块接收指令，智能控制模块对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，其视窗中机电单元的状态将发生相应改变；

S6、基于S5步骤机电设备模块对接收指令的响应，信息发布模块接收3DGIS+BIM融合交互管理模块或应急预案响应模块所传输的公告信息，控制所接收的信息在相关机电设备的实时发布；

S7、基于S5步骤机电设备模块对接收指令的响应，状态反馈模块将异常的机电设备的故障信息进行记录，并将机电设备的状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，实现异常机电设备的故障信息在BIM模型和三维地理信息系统中的动态显示；

S8、基于S7步骤异常机电设备故障信息的回传，3DGIS+BIM融合交互管理模块在此基础上对机电设备管理、机电设备维护、机电设备工作状态实现信息化管理，产生相应的管理和维护报表、管理建议、维护计划，实现机电设备监控与维护的一体化；

S9、基于S3步骤3DGIS+BIM融合交互管理模块对环境和事件的处理结果，对于环境异常变化、异常事件，由3DGIS+BIM融合交互管理模块将指令信息下发至应急预案响应模块，由应急预案响应模块提供应急事件的调度指挥，提供详细的应急事件处置流程，并将模块内置的机电设备应急响应预案，下传至机电设备模块；

S10、基于S9步骤机电设备模块接收的指令信息，智能控制模块对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，其视窗中机电单元的状态将发生相应改变，实现环境异常变化、异常事件发生处机电设备状态的自动控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明以3DGIS+BIM融合交互管理模块为核心，通过将结构物、机电设备BIM模型与三维地形场景融合，可以实现交互式鸟瞰、飞行任意角度和方位旋转显示、无级缩放、快速无缝浏览，让管理者全局掌握高速路网；

2、BIM模型和三维地理信息系统中高清视频监控、机电设备、传感器数据及工作状态在三维模型上可进行实时展示、交互控制、发布诱导指令，3DGIS+BIM模型中任意一机电设备模块的单元都可以进行交互控制，并具备动画效果；

3、可实时掌控全路段机电设备的运行状态，异常机电设备单元的故障信息在BIM模型和三维地理信息系统中动态显示，针对机电设备产生相应的管理和维护报表、管理建议、维护计划，系统实现机电监控与维护的一体化；

4、能有效保障机电设备运营动态信息的全方位掌握，可及时发现突发事件，使机电设备快速响应、有效联动与处置，提高管理效率、节约能源、保证运营安全，使机电设备运营管理有序可行，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的路网运营机电设备交互控制平台，包括3DGIS+BIM融合交互管理模块，以及与所述3DGIS+BIM融合交互管理模块相连接的传感器模块、视频监控与事件监测模块、机电设备模块、应急预案响应模块，其中所述机电设备模块包括机电设备、智能控制模块、状态反馈模块、信息发布模块，所述应急预案响应模块与所述机电设备模块相连，所述机电设备模块的状态反馈模块与所述3DGIS+BIM融合交互管理模块相连；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上传至所述3DGIS+BIM融合交互管理模块，由所述3DGIS+BIM融合交互管理模块进行筛选、分析，确认结构物及机电设备服役状态，并在显示窗口实时展示；

所述视频监控与事件监测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，所述视频监控与事件监测模块将所采集的检测数据实时上传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述信息发布模块，接收3DGIS+BIM融合交互管理模块或应急预案响应模块所传输的公告信息，控制所接收的信息在相关机电设备的实时发布；

所述状态反馈模块，用于将异常的机电设备的故障信息进行记录，并将机电设备单元的状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述智能控制模块，用于对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述应急预案响应模块，用于接收3DGIS+BIM融合交互管理模块所处理的异常事件信息，针对不同信息、不同结构物、不同环境启动有针对性的应急预案，并将模块内置的机电设备应急响应预案下传至机电设备模块，实现异常事件发生处机电设备状态的自动控制；

所述3DGIS+BIM融合交互管理模块，用于接收所述传感器模块和所述视频监控与事件监测模块的上报信息，并显示于3D场景中，对异常事件或事故传输至所述应急预案响应模块；用于接收视频监控与事件监测模块所采集的检测数据并显示；接收所述状态反馈模块上传的机电设备故障信息，对设备管理、设备维护、设备工作状态进行信息化管理，产生机电设备管理维护报表、管理建议、维护计划。

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、设备状况传感器和交通量检测传感器。

另外，本实施例中，所述3DGIS+BIM融合交互管理模块具备结构物BIM模型所具备的全套属性，所述3DGIS+BIM融合交互管理模块中结构物模型和机电设备单元在三维地理信息系统中实时展现，静态显示包括至少地形、地物、地面构造物、道路、桥梁、隧道、边坡、服务区、收费站及沿线设施设备，实现结构物和机电设备与环境的一体化集成仿真；且所述3DGIS+BIM融合交互管理模块在BIM模型和三维地理信息系统中实时展示高清视频监控、机电设备、传感器数据及工作状态，同时所述3DGIS+BIM融合交互管理模块设有交互控制、发布诱导指令的功能，对BIM模型中任意一机电设备进行交互控制，并具备动画效果，3DGIS+BIM融合交互管理模块具备机电设备的批量选择功能和属性选取功能，实现机电设备的批量化控制。

另外，本实施例中，具体地，所述机电设备至少包括风机、照明、可变情报板、交通信号灯、电力设备、广播设备、可变限速标志、车道指示器、紧急电话、视频监控。

基于上述一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台提供一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制方法，包括以下步骤：

S1、通过底层的传感器模块实现对结构物及机电设备服役环境、服役状态的感知，在运营过程中采集环境变化数据以及交通量数据，并对数据进行分析；

S2、通过视频监控与事件监测模块对路网运营进行全面、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；

S3、3DGIS+BIM融合交互管理模块通过接收S1、S2步骤所上传的环境监测数据、视频监控数据、事件监测数据，对运营环境和异常事件进行逻辑判断，确定环境及异常事件的基本属性，在3DGIS+BIM融合交互管理模块的平台窗口中实时三维展示，使操作管理员及时掌握感知层所上报信息的基本情况；

S4、基于S3步骤3DGIS+BIM融合交互管理模块对环境和事件的处理结果，对于常规环境变化以及常规事件，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，直接由操作管理员对相应场景机电设备状态进行调整，在三维模型中实时展示、交互控制、发布诱导指令，实现结构物和机电设备与环境的一体化集成仿真；

S5、基于S4步骤的3DGIS+BIM融合交互管理模块对机电设备的远程控制，机电设备模块接收指令，智能控制模块对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，其视窗中机电单元的状态将发生相应改变；

S6、基于S5步骤机电设备模块对接收指令的响应，信息发布模块接收3DGIS+BIM融合交互管理模块或应急预案响应模块所传输的公告信息，控制所接收的信息在相关机电设备的实时发布；

S7、基于S5步骤机电设备模块对接收指令的响应，状态反馈模块将异常的机电设备的故障信息进行记录，并将机电设备的状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，实现异常机电设备的故障信息在BIM模型和三维地理信息系统中的动态显示；

S8、基于S7步骤异常机电设备故障信息的回传，3DGIS+BIM融合交互管理模块在此基础上对机电设备管理、机电设备维护、机电设备工作状态实现信息化管理，产生相应的管理和维护报表、管理建议、维护计划，实现机电设备监控与维护的一体化；

S9、基于S3步骤3DGIS+BIM融合交互管理模块对环境和事件的处理结果，对于环境异常变化、异常事件，由3DGIS+BIM融合交互管理模块将指令信息下发至应急预案响应模块，由应急预案响应模块提供应急事件的调度指挥，提供详细的应急事件处置流程，并将模块内置的机电设备应急响应预案，下传至机电设备模块；

S10、基于S9步骤机电设备模块接收的指令信息，智能控制模块对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，其视窗中机电单元的状态将发生相应改变，实现环境异常变化、异常事件发生处机电设备状态的自动控制。

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 (5)

1.一种基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台，其特征在于，包括3DGIS+BIM融合交互管理模块，以及与所述3DGIS+BIM融合交互管理模块相连接的传感器模块、视频监控与事件监测模块、机电设备模块、应急预案响应模块，其中所述机电设备模块包括机电设备、智能控制模块、状态反馈模块、信息发布模块，所述应急预案响应模块与所述机电设备模块相连，所述机电设备模块的状态反馈模块与所述3DGIS+BIM融合交互管理模块相连；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上传至所述3DGIS+BIM融合交互管理模块，由所述3DGIS+BIM融合交互管理模块进行筛选、分析，确认结构物及机电设备服役状态，并在显示窗口实时展示；

所述视频监控与事件监测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，所述视频监控与事件监测模块将所采集的检测数据实时上传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述信息发布模块，接收3DGIS+BIM融合交互管理模块或应急预案响应模块所传输的公告信息，控制所接收的信息在相关机电设备的实时发布；

所述状态反馈模块，用于将异常的机电设备的故障信息进行记录，并将机电设备单元的状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述智能控制模块，用于对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块；

所述应急预案响应模块，用于接收3DGIS+BIM融合交互管理模块所处理的异常事件信息，针对不同信息、不同结构物、不同环境启动有针对性的应急预案，并将模块内置的机电设备应急响应预案下传至机电设备模块，实现异常事件发生处机电设备状态的自动控制；

所述3DGIS+BIM融合交互管理模块，用于接收所述传感器模块和所述视频监控与事件监测模块的上报信息，并显示于3D场景中，对异常事件或事故传输至所述应急预案响应模块；用于接收视频监控与事件监测模块所采集的检测数据并显示；接收所述状态反馈模块上传的机电设备故障信息，对设备管理、设备维护、设备工作状态进行信息化管理，产生机电设备管理维护报表、管理建议、维护计划。

2.根据权利要求1所述的基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台，其特征在于：所述传感器模块至少包括环境监测传感器、设备状况传感器和交通量检测传感器。

3.根据权利要求1所述的基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台，其特征在于：所述3DGIS+BIM融合交互管理模块具备结构物BIM模型所具备的全套属性，所述3DGIS+BIM融合交互管理模块中结构物模型和机电设备单元在三维地理信息系统中实时展现，静态显示包括至少地形、地物、地面构造物、道路、桥梁、隧道、边坡、服务区、收费站及沿线设施设备，实现结构物和机电设备与环境的一体化集成仿真；且所述3DGIS+BIM融合交互管理模块在BIM模型和三维地理信息系统中实时展示高清视频监控、机电设备、传感器数据及工作状态，所述3DGIS+BIM融合交互管理模块设有交互控制、发布诱导指令的功能，对BIM模型中任意一机电设备进行交互控制，并具备动画效果，3DGIS+BIM融合交互管理模块具备机电设备的批量选择功能和属性选取功能，实现机电设备的批量化控制。

4.根据权利要求1所述的基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制平台，其特征在于：所述机电设备至少包括风机、照明、可变情报板、交通信号灯、电力设备、广播设备、可变限速标志、车道指示器、紧急电话、视频监控。

5.一种如权利要求1-4任一所述的基于3DGIS+BIM的路网运营机电设备交互控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过底层的传感器模块实现对结构物及机电设备服役环境、服役状态的感知，在运营过程中采集环境变化数据以及交通量数据，并对数据进行分析；

S2、通过视频监控与事件监测模块对路网运营进行全面、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；

S3、3DGIS+BIM融合交互管理模块通过接收S1、S2步骤所上传的环境监测数据、视频监控数据、事件监测数据，对运营环境和异常事件进行逻辑判断，确定环境及异常事件的基本属性，在3DGIS+BIM融合交互管理模块的平台窗口中实时三维展示，使操作管理员及时掌握感知层所上报信息的基本情况；

S4、基于S3步骤3DGIS+BIM融合交互管理模块对环境和事件的处理结果，对于常规环境变化以及常规事件，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，直接由操作管理员对相应场景机电设备状态进行调整，在三维模型中实时展示、交互控制、发布诱导指令，实现结构物和机电设备与环境的一体化集成仿真；

S5、基于S4步骤的3DGIS+BIM融合交互管理模块对机电设备的远程控制，机电设备模块接收指令，智能控制模块对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，其视窗中机电单元的状态将发生相应改变；

S6、基于S5步骤机电设备模块对接收指令的响应，信息发布模块接收3DGIS+BIM融合交互管理模块或应急预案响应模块所传输的公告信息，控制所接收的信息在相关机电设备的实时发布；

S7、基于S5步骤机电设备模块对接收指令的响应，状态反馈模块将异常的机电设备的故障信息进行记录，并将机电设备的状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，实现异常机电设备的故障信息在BIM模型和三维地理信息系统中的动态显示；

S8、基于S7步骤异常机电设备故障信息的回传，3DGIS+BIM融合交互管理模块在此基础上对机电设备管理、机电设备维护、机电设备工作状态实现信息化管理，产生相应的管理和维护报表、管理建议、维护计划，实现机电设备监控与维护的一体化；

S9、基于S3步骤3DGIS+BIM融合交互管理模块对环境和事件的处理结果，对于环境异常变化、异常事件，由3DGIS+BIM融合交互管理模块将指令信息下发至应急预案响应模块，由应急预案响应模块提供应急事件的调度指挥，提供详细的应急事件处置流程，并将模块内置的机电设备应急响应预案，下传至机电设备模块；

S10、基于S9步骤机电设备模块接收的指令信息，智能控制模块对相应机电设备运行状态进行调整，并将运行状态回传至3DGIS+BIM融合交互管理模块，其视窗中机电单元的状态将发生相应改变，实现环境异常变化、异常事件发生处机电设备状态的自动控制。