CN110175368A - 一种基于bim+gis的轨道交通数据展示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于BIM+GIS的轨道交通数据展示系统，其特征在于，所述系统是基于城市轨道交通行业的三维综合监控平台，所述三维综合监控平台由数据接入模块、地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块和人机界面展示模块五部分构成，所述数据接入模块通过标准物理接口和软件通信协议，接收来自底层子系统的数据，并将数据传送给数据支撑模块，所述人机界面展示模块用于展地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块内容，并将模块内容三维显示。本发明的有益效果是：将数据与模型结合实现3D展示，更加直观、简洁、条理分明地展示系统数据和操作的问题。

Description

一种基于BIM+GIS的轨道交通数据展示系统

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是基于BIM+GIS的轨道交通数据展示方法。

背景技术

在轨道交通行业中，城市轨道交通体系近些年发展迅速，以应对大型城市人口逐步增多、交通紧张难以得到缓解等问题。根据城市人口规模、经济发展情况的不同，城市轨道交通也出现了地铁、轻轨、有轨电车、单轨、磁悬浮等不同的类型。无论哪种类型的城市轨道交通系统，要确保线路正常运营，都要对涉及到线路正常运营的十几个到二十几个子系统进行实时监视，并根据各种情况及时进行相应调控，因此，上述系统数据如何准确、方便的展示和操作，便于运营人员监控就成为重要的城市轨道交通运营课题之一。

传统的城市轨道交通数据监控，是通过以下两种方式进行的：

1、各子系统各自独立展示。

各子系统独自运行，在就地级(车站)和中心级(OCC，控制中心)分别有监控工作站，通过工作站的人机界面显示本区域(就地级)或全线(OCC)的本系统前端实时数据。如有需要，个别系统之间进行少量数据交互，此时，交互数据部分可分别显示在交互的两个系统的监控界面上。中心级监视大屏幕上，按照各子系统不同的重要程度，分配给各子系统一定的显示区域，每个区域显示各子系统自己的重要画面和数据。

针对上述监控方式，主要存在以下问题：

不同系统监控界面的布局、风格、操作方式等均各有不同，运营维护人员需要较长时间培训和熟悉，才能逐步掌握，不易学习和掌握；

每个系统的权限管理各有不同，针对操作运维人员的权限分配和管理非常复杂；

面对十几个不同系统的监控界面，需要配置多个运维人员才能同时进行监控，运营人力成本高；

面对突发情况，需要在不同终端操作多个系统，操作复杂，效率低下。

2、各子系统通过综合监控系统综合显示。

通过综合监控系统将大部分子系统的重要数据集中采集，并显示在综合监控系统的就地级(车站)和中心级(OCC，控制中心)监控工作站上。个别系统之间进行少量数据交互，通过综合监控系统作为桥梁进行交互。中心级监视大屏幕上，显示的数据主要来自综合监控系统，也有部分区域单独划分给个别重要子系统显示其数据。

针对上述监控方式，通过综合监控系统可以集中对大部分子系统的重要数据进行监控，界面统一，操作相对简单，但仍存在以下问题：

监视操作界面与第一种展示方式一样，采用二维模拟显示的方式进行数据展示，无论设备位置，还是线路、车辆、车站等轨道、轨旁的展示，均是用二维模拟平面图方式进行展示，无法与现场实际的位置、尺寸、结构等信息精准对应，运维人员仍需查阅纸质图纸才能准确定位设备，增加了运维难度；

采用模拟平面图方式进行展示，无法对设备比较集中区域进行详细展示；

对同一区域的不同系统或类型的设备进行监控，需要在层级菜单中进行来回切换，不能在当前区域中全部显示或通过简单筛选进行针对性显示，监控方式固话不灵活；

只能查看设备的编号命名和实时数据等基本信息，设备的设计资料、参数信息、接线图纸、调试数据、运行统计数据无法关联显示，需要获得这些数据需要查询复杂的设计、实施及竣工备案资料；

通过模拟平面展示画面，难以对新进员工进行详实、准确的完整培训，培训效果差。

发明内容

本发明的研究目的，是解决轨道交通行业监控系统中，面对错综复杂的各个不同功能的各个子系统中产生的海量实时监测数据和控制信息，如何直观、简洁、条理分明地展示和操作的问题。

一种基于BIM+GIS的轨道交通数据展示系统，所述系统是基于城市轨道交通行业的三维综合监控平台，所述三维综合监控平台由数据接入模块、地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块和人机界面展示模块五部分构成，所述数据接入模块通过标准物理接口和软件通信协议，接收来自底层子系统的数据，并将数据传送给数据支撑模块，所述人机界面展示模块用于展地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块内容，并将模块内容三维显示。

进一步的，所述数据支撑模块用于列车地理位置信息动态并实时监测数据显示。

进一步的，实时监测数据显示可根据用户需求自定义筛选过滤条件。

进一步的，所述建筑信息模型模块用于地面、车载、轨旁机电设备和智能化设备结合现场精准位置的三维显示，可360度旋转。

进一步的，所述人机界面展示模块还用于展示机电设备和智能化设备的详细参数、设计资料、调试资料、运行数据的关联查询。

进一步的，所述人机界面展示模块还用于基于GIS+BIM的实景模拟培训，调取地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块的数据，根据内容进行实景模拟展示。

进一步的，所述人机界面展示模块还用于机电设备及媒介运行状态的动画展示，调取建筑信息模型模块、数据支撑模块用于3D展示。

本发明的有益效果是：将数据与模型结合实现3D展示，更加直观、简洁、条理分明地展示系统数据和操作的问题。

附图说明

图1为本发明的具体实施例的系统方框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的装置和计算方法进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明采用了地理信息系统技术(GIS)和建筑信息模型技术(BIM)，打破了传统城市轨道交通行业中模拟、示意的设备和数据展示方式，通过三维综合监控平台实现了线路、车辆、车站、设备等的精准显示，实现了“所见即所在”，“所见”为监控屏幕所看见，“所在”为现场实际之所在。

地理信息系统(Geographic Information System，GIS)又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。在本发明中，GIS系统主要用于显示轨道交通路线、车辆和沿线车站、控制中心、车辆段的地理信息状态。

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)系统的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。在本发明中，BIM系统是对轨道交通线路的车辆、车站等空间内的三维位置精准显示。

如图1所示，一种基于BIM+GIS的轨道交通数据展示系统，基于城市轨道交通行业的三维综合监控平台，所述三维综合监控平台由数据接入模块、地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块和人机界面展示模块五部分构成：

数据接入模块通过标准物理接口和软件通信协议，接收来自底层子系统的数据，并将数据传送给数据支撑模块；同时，数据接入模块也将监控平台发出的指令，通过本模块下发至各子系统。

数据支撑模块是平台的数据中心，负责平台所有数据的集中、存储、转发、查询等功能。数据支撑模块处理两方面数据，一方面是与轨道交通相关的静态数据，如车辆、车站、轨道、轨旁的所有建筑和管线、设备的空间数据，这部分数据主要来自GIS和BIM系统，一方面是与轨道交通相关的动态实时数据，如各子系统的实时监测数据和控制指令、各子系统运行状态等数据。

建筑信息模型模块建立虚拟的相关车辆、建筑的精准三维模型，并利用IT技术，为这个模型提供完整的、与实际轨道交通线路情况完全一致的建筑工程信息库。传统的建筑工程中，BIM信息库仅包含描述建筑物土建、装修等方面的几何信息、专业属性及状态信息，而本发明中的BIM系统是将土建BIM模型轻量化后，与各机电设备、智能化子系统的设备、管线等相结合，从而实现基于BIM三维的各机电设备、各子系统设备的实时展示和监控。

地理信息模块结合城市轨道交通线路沿线的地理信息和空间信息，为轨道交通线路的整体监控提供全面的监控界面基础数据支撑，通过与列车实时位置信息相结合，为实时监视轨道交通线路上所有运行车辆的实时位置和每列车辆的重要数据监视提供基础地理空间信息支持。

人机界面展示模块是平台与轨道交通运维人员进行人机交互的终端界面。通过人机界面展示模块，可以方面运维人员全面监视整条线路运行车辆、沿线相关建筑的重要数据，可根据需要随时点击切换至车辆和建筑内部，通过三维立体方式对各相关设备的状态和监测信号进行实时监控，如传感器信号、开/闭开关量信号、视频信号、音频信号、设备状态信号等。根据终端设备的不同，人机界面可细化分为工作站人机界面、大屏幕显示界面、移动终端界面等等。

按照本发明构建的城市轨道交通三维综合监控平台，可以为轨道交通行业的运营维护带来较大的提升，主要体现在以下几点：

摆脱了传统二维模拟示意图监控方式，采用三维精准监控界面进行监控，监控界面可根据需要360旋转和无死角缩放，大大提升了监控的方便性和易操作性，使监控工作大大简化，大幅度提升了运营监控工作的效率；

监控界面中的所有机电设备和智能化设备与现场精准对应，设备定位轻松准确，设备的运维工作摆脱以往查图纸翻资料的繁琐，可通过工作站人机界面模块或移动终端人机界面模块实时现场定位和标记，运维工作变得简单，运维效率提升；

通过GIS+BIM相结合的显示界面，可实时监控全部或部分实时数据，显示的数据可根据不同的场景、专业、类型等方面的需求进行选择性过滤，通过简单操作即可快速显示当下关注的数据，信息显示方式不再死板，灵活可调；

可根据现场检测信号实现部分现场实际状态的动态动画显示，如列车实时运行、管道内流向、送风排风气流流向、电扶梯运行方向等，使部分机电设备运行状态及媒介流转状态一目了然，使监控画面变得更加灵活直观；

三维综合监控平台为运营维护人员提供了直观可靠的培训手段，使新进员工可以直观快速地熟悉轨道交通线路的整体运行情况，培训效率有效提高，培训时间缩短；

通过数据整合和三维集中显示，竣工并移交运营单位的相关图纸、资料信息已经全部整合到BIM系统模块中，无论资料遗失或人员流转，均可随时从BIM模块中了解整条线路每个设备的详细信息和数据，不必再担心资料或人员的变化导致运维资料的缺失，保障了运维工作的安全性和可靠性。

在本发明的具体实施例中，通过现有方案和本方案进行对比说明：

现有的方案是：监控时对智能化子系统的设备监控，例如：打开某个摄像机的监控画面，是采用如下方式进行的：

第一步、在二维平面图上，通过菜单选择点击摄像机所在区域，如“市民广场站”；

第二步、在二维平面图上，通过菜单选择点击要操作的设备所属系统，如视频监控系统；

第三步、在二维平面图上，通过菜单选择点击要操做的设备所在楼层，如地上二层；

第四步、此时二维平面图上，会显示出来地上二层所有的摄像机，如该层摄像机较多，则还要分成不同的区域通过平面菜单进行进一步选择；

第五步、在平面图上点击该摄像机，可弹出相关实时视频监控画面窗口。

从上述操作步骤可以看出，操作非常繁琐，而且需要对各类菜单清晰记忆，否则单是一步一步进入和切换菜单，就会耽误很多时间，操作极为不便。

而采用本发明的基于GIS+BIM的监控运维方法的操作步骤是：

第一步、在GIS地图界面上直接点击摄像机所在区域，如“市民广场站”，则监控界面切换为基于BIM的市民广场站三维显示界面；

第二步、通过鼠标滚轮和拖拽，可以轻松缩放至需要监控操作的摄像机所在区域，点击摄像机后，可直接在显示界面上弹出视频监控画面，并且监控界面可自动切换至摄像机监控角度。

由此可见，通过本发明的展示方法，可以帮助监控运营人员快速准确定位所需查看的设备，大幅缩短传统二维监控中查找定位设备所需的时间，提高了监控运维效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于BIM+GIS的轨道交通数据展示系统，其特征在于，所述系统是基于城市轨道交通行业的三维综合监控平台，所述三维综合监控平台由数据接入模块、地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块和人机界面展示模块五部分构成，所述数据接入模块通过标准物理接口和软件通信协议，接收来自底层子系统的数据，并将数据传送给数据支撑模块，所述人机界面展示模块用于展地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块内容，并将模块内容三维显示。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据支撑模块用于列车地理位置信息动态并实时监测数据显示。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，实时监测数据显示可根据用户需求自定义筛选过滤条件。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述建筑信息模型模块用于地面、车载、轨旁机电设备和智能化设备结合现场精准位置的三维显示，可360度旋转。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述人机界面展示模块还用于展示机电设备和智能化设备的详细参数、设计资料、调试资料、运行数据的关联查询。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述人机界面展示模块还用于基于GIS+BIM的实景模拟培训，调取地理信息系统模块、建筑信息模型模块、数据支撑模块的数据，根据内容进行实景模拟展示。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述人机界面展示模块还用于机电设备及媒介运行状态的动画展示，调取建筑信息模型模块、数据支撑模块用于3D展示。