CN110750590A

CN110750590A - 管线三维可视化平台自动生成方法

Info

Publication number: CN110750590A
Application number: CN201910856113.4A
Authority: CN
Inventors: 晏志勇; 王晖; 宋辉; 赵顺
Original assignee: Nanjing Taiya Polytron Technologies Inc
Current assignee: Nanjing Taiya Polytron Technologies Inc
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2020-02-04
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: CN110750590B

Abstract

本发明公开了一种管线三维可视化平台自动生成方法，能够对海量管道资料进行有序整理，快速创建管线、管道、管点、设备之间的对应关系，依据创建的对应关系快速批量建立管线三维模型，再将设备三维模型插入至对应的管点位置，形成管线三维可视化平台。本发明能够从海量资料中快速提取需要的管线信息和设备数据，并结合各管线、管段、管点和设备之间的关联关系，快速完成建模数据入库。

Description

管线三维可视化平台自动生成方法

技术领域

本发明涉及管道信息管理技术领域，具体而言涉及一种管线三维可视化平台自动生成方法。

背景技术

地下管线作为隐蔽工程，一方面排布错综复杂，难以探测和排查隐患，另一方面，一旦发现破损，造成的损失严重且难以修复，尤其是针对化工园区等环境的管线设置。除管线自身使用过程中发生的破损外，还容易受到自然灾害的影响，导致自然灾害和工业事故的耦合灾难事故。

为此，对于重点区域的管线普查显得尤为重要。管线普查包括管线基础信息普查和隐患排查。基础信息应控照相关技术规程进行探测、补测，重点掌握管线的规模大小、位置关系、功能属性、产权归属、运行年限等。而创建管道三维模型则是其中较优的一种方式，但目前该方式仍存在多种问题。例如，由于管线纸质资料繁多、数据量庞大，又缺乏科学管理，管线结构复杂，给资料维护带来了不便，让管线资料的准确查询变得困难。另外，也存在手动建模效率低，模型精度不够，更新维护繁琐，三维展示效果单一等问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种管线三维可视化平台自动生成方法，能够对海量管道资料进行有序整理，快速创建管线、管道、管点、设备之间的对应关系，依据创建的对应关系快速批量建立管线三维模型，再将设备三维模型插入至对应的管点位置，形成管线三维可视化平台。本发明能够从海量资料中快速提取需要的管线信息和设备数据，并结合各管线、管段、管点和设备之间的关联关系，快速完成建模数据入库。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种管线三维可视化平台自动生成方法，所述自动生成方法包括以下步骤：

S1：采集管道相关数据，根据预先设定的分类规则，将管道相关数据一一标注分类，生成的类别包括管线、管段、管点、设备，建立管线相关空间信息和属性信息，形成Excel格式的管线临时数据表、管段临时数据表、管点临时数据表、设备临时数据表；

所述管线临时数据表中包括新增的管线名称和管线编号；

所述管段临时数据表中包括管段名称、管段编号、管段管径、起点坐标编号、终点坐标编号、所属管线编号；

所述管点临时数据表中包括管点编号、管点的坐标位置、管点对应的坐标编号；

所述设备临时数据表中包括设备编号、设备类型、所属管线编号、所述管点编号；

S2：从管线临时数据表中获取所有新增的管线数据，对新增的管线数据进行校验，如果校验不通过，将校验不通过的原因记录至日志中，结束流程，否则，将新增的管线数据导入至管线数据库中；

S3：选取管线数据库中的任意一条新增管线，根据管线编号从管段临时数据表中获取所有与该管线编号相匹配的管段数据，对获取的管段数据进行校验，如果校验不通过，将校验不通过的原因记录至日志中，结束流程，否则，将获取的管段数据导入至管段数据库；

S4：选取管段数据库中的任意一条新增管段，根据其起点坐标编号、终点坐标编号，从管点临时数据表中获取分别与起点坐标编号、终点坐标编号相匹配的管点数据，对获取的管点数据进行校验，如果校验不通过，将校验不通过的原因记录至日志中，结束流程，否则，将获取的管点数据导入至管点数据库；

S5：重复步骤S4，直至管段数据库中所有管段均与管点数据库建立对应关系；

S6：重复步骤S3-S5，直至管线数据库中的所有管线均与管段数据库、管点数据库建立对应关系，完成所有新增管线的管线数据入库操作；

S7：选取管线数据库中的任意一条新增管线，从设备临时数据表中获取该管线下的所有设备数据，对获取设备数据进行校验，如果校验不通过，将校验不通过的原因记录至日志中，结束流程，否则从管点临时数据表中获取每个设备对应的管点坐标，通过判断设备类型字段，将获取的设备数据导入至设备数据库中；

S8：重复步骤S7，直至完成所有新增管线的设备数据入库操作；

S9：结合管线数据库、管段数据库、管点数据库以及设备数据库，创建管线三维模型，将设备三维模型插入至管线三维模型中对应的管点位置，形成管线三维可视化平台。

进一步的实施例中，步骤S9中，所述结合管线数据库、管段数据库、管点数据库以及设备数据库，创建管线三维模型，将设备三维模型插入至管线三维模型中对应的管点位置，形成管线三维可视化平台包括：

自动加载已入库的管线数据，读取其中各管段的坐标、管径，调用OSG的创建圆柱体模型接口，创建管线三维模型；

自动加载已入库的设备数据，读取每个管线所包含的设备的三维模型、坐标信息，将设备三维模型放置于指定坐标位置。

进一步的实施例中，步骤S9中，创建管线三维模型包括：

以线段代表管段，以线段宽度定义管径大小，以交点代表管点，以折线代表管线，创建管线三维模型。

进一步的实施例中，不同类型管线采用的线段的物理属性不同。

进一步的实施例中，步骤S9中，将设备三维模型插入至管线三维模型中对应的管点位置包括：

创建设备三维模型库，所述设备三维模型库中包括不同设备类型对应的设备三维模型，所述设备数据库中只存储有设备类型；

根据设备类型字段从设备三维模型库中调取对应的设备三维模型插入至对应的管点位置。

进一步的实施例中，所述设备三维模型的创建过程包括：

采用现场拍照的方式采集设备真实图像，设置设备类型和对应的管线编号，整理后归档；

由建模软件结合设备真实图像按照预设比例进行建模，以获取对应的设备三维模型。

进一步的实施例中，所述预设比例为1：1。

进一步的实施例中，所述管线数据库、管段数据库、管点数据库以及设备数据库所包含的数据设置有精度等级。

进一步的实施例中，所述管线数据库、管段数据库、管点数据库以及设备数据库响应于任意一个数据被读取，将该数据序列化为二进制流后传输至请求读取方。

进一步的实施例中，所述方法还包括：

为创建或者更新的管线三维模型配置场景信息和地形信息。

以上本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

(1)采集的建模数据类型包括真实地理数据、管线、管廊、附属物资料(如纸质资料、图片数据、仿真数据)等，资料种类繁多，采用本发明所提及的方法可以从前述资料中快速提取需要的管线信息和设备数据，并结合各管线、管段、管点和设备之间的关联关系，快速完成建模数据入库。

(2)利用多线程技术动态加载各种数据(包括地形、航片、建筑物、管线设施等)，采用了数据二进制处理的压缩技术传输数据，做到海量数据的流畅访问。

(3)将初步分类整合好的数据导入多个excel格式的临时数据表中，在自行建模数据入库步骤时，只需要根据需求调用对应的临时数据表即可，无需再重复调用整表，数据读取速度快，减少对无关数据的扰动。

(4)在二维管网GIS系统中，一般用点状或线状等抽象符号表达管线设备，无法直观的显示设备本身的结构和相互间的关联；在三维GIS系统中，模拟真实的管线设备(如阀门、管件、管线、桥架)是虚拟现实的基本要求，这使得模型本身会变得比较复杂，甚至要进行组合构造。以阀门为例，每个阀门的形状、接口有差别。因此，对于一些复杂的模型，通过采用现场拍照的方式，整理后归档，由建模软件(3DMax等)按照1:1等比例进行建模并导出到系统中进行使用，既可以直观显示设备本身结构与相互间的关联，又可以减小建模的复杂度。

(5)以真实的地理位置和仿真的场景真实的模拟了现场情况，快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形，为管线管廊三维模型提供了各种高级渲染效果，能直观展示管廊管线的实际情况，为管理运维提供了方便。可以直观地观察设备整体现状及周边建筑物、构造物、地形地貌等地理构造，节省了巡查的人力成本，提高了办公效率。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的管线三维可视化平台自动生成方法的流程图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1，本发明提出一种管线三维可视化平台自动生成方法，所述自动生成方法包括以下步骤：

S1：采集管道相关数据，根据预先设定的分类规则，将管道相关数据一一标注分类，生成的类别包括管线、管段、管点、设备，建立管线相关空间信息和属性信息，形成Excel格式的管线临时数据表、管段临时数据表、管点临时数据表、设备临时数据表。

所述管线临时数据表中包括新增的管线名称和管线编号。

所述管段临时数据表中包括管段名称、管段编号、管段管径、起点坐标编号、终点坐标编号、所属管线编号。

所述管点临时数据表中包括管点编号、管点的坐标位置、管点对应的坐标编号。

所述设备临时数据表中包括设备编号、设备类型、所属管线编号、所述管点编号。

S2：从管线临时数据表中获取所有新增的管线数据，对新增的管线数据进行校验，如果校验不通过，将校验不通过的原因记录至日志中，结束流程，否则，将新增的管线数据导入至管线数据库中。

S3：选取管线数据库中的任意一条新增管线，根据管线编号从管段临时数据表中获取所有与该管线编号相匹配的管段数据，对获取的管段数据进行校验，如果校验不通过，将校验不通过的原因记录至日志中，结束流程，否则，将获取的管段数据导入至管段数据库。

S4：选取管段数据库中的任意一条新增管段，根据其起点坐标编号、终点坐标编号，从管点临时数据表中获取分别与起点坐标编号、终点坐标编号相匹配的管点数据，对获取的管点数据进行校验，如果校验不通过，将校验不通过的原因记录至日志中，结束流程，否则，将获取的管点数据导入至管点数据库。

S5：重复步骤S4，直至管段数据库中所有管段均与管点数据库建立对应关系。

S6：重复步骤S3-S5，直至管线数据库中的所有管线均与管段数据库、管点数据库建立对应关系，完成所有新增管线的管线数据入库操作。

S7：选取管线数据库中的任意一条新增管线，从设备临时数据表中获取该管线下的所有设备数据，对获取设备数据进行校验，如果校验不通过，将校验不通过的原因记录至日志中，结束流程，否则从管点临时数据表中获取每个设备对应的管点坐标，通过判断设备类型字段，将获取的设备数据导入至设备数据库中。

S8：重复步骤S7，直至完成所有新增管线的设备数据入库操作。

本发明通过以下步骤，可快速的对管线数据进行处理，并且批量生成管线三维模型：

步骤一、根据管线数据采集和整理标准，采集整理管线、管段、管点、设备数据，建立管线相关空间信息和属性信息，形成Excel格式的数据标准表，为管线数据入库作好准备。

步骤二、导入上述待建模文件，自动校验信息表文件格式、属性信息。如果有错误信息，自动提示错误信息。同时在导入过程中，通过读取Excel标准表，分析出各管线、管段、管点及设备之间的关联关系，从而形成三维管线结构。

步骤三、自动加载已入库的管线数据，读取其中各管段的坐标，管径，并调用OSG的创建圆柱体模型接口，形成三维管线；同时读取库中管线的各设备的模型，坐标等信息，将设备模型放置于指定位置，从而形成管线三维可视化平台。

在一些例子中，对各对象的Excel表结构的字段要求如下：

(1)管线：管线编号、管线名称

(2)管段：管线编号、管段编号、管段名称、管段管径、起点坐标编号、终点坐标编号(3)管点：管点编号、坐标X、坐标Y、坐标Z

(4)设备：管线编号、管点编号、设备编号、设备类型

一条管线是一条多段线(折线)，其由多个管段(线段)按一定的顺序连接而成，每个管段的两端点坐标，记录在管点信息表中，从而通过管线、管段、管点三者即可以描述出一条空间管线。另外，管线的粗细，可表示存储在管段信息中的“管径”大小。

而对于设备，其坐标位置可通过管点编号从管点信息表中取得，其三维模型信息可通过设备类型字段从系统的模型数据表中对应，从而可通过在指定的坐标位置显示该三维模型文件，来达到展示不同三维设备的目的。

为提高性能，可以在数据库中，建立一些临时表。先将上述各Excel的记录，读取后直接存放到数据库的临时表中。以下流程就直接从数据库临时表中获取数据，从而减少频繁读取Excel文件的步骤。

之后，按以下流程来进行分析管线、管段、管点之间的关系：

第一步、先从管线临时表中，获取到所有的管线数据，通过一些数据校验流程(如：必填项是否为空、字段是否超长、编号是否存在)，将校验正确的管线插入到数据库的“管线信息表”中(校验不通过的管线，将会写入日志文件，供用户查看)。

第二步、通过循环上述每条管线，根据其编号，从管段临时表中取得字段“管线编号”与其匹配的管段记录，从而得到该管线下的所有管段数据。同上，需要对这些管段进行数据校验，并对校验正确的管段插入到数据库的“管段信息表”中。

第三步、通过循环上述每条管段，根据其起点坐标编号、终点坐标编号，从管点临时表中，取得字段“编号”相对应的管点记录，从而得到该管段的两端点坐标。通过数据检验后，将校验正确的管点插到数据库的“管点信息表”中。

这样，就完成了管线相关数据的分析入库操作。

而对于设备，在上述循环每条管线的流程时，可以从设备临时表中取得该管线下的所有设备记录，对其进行数据校验，并通过读取管点临时表得到其坐标，再通过判断设备类型字段，将对应的设备记录插入到不同的设备信息表中。从而完成了设备数据的入库操作。即，步骤S9中，将设备三维模型插入至管线三维模型中对应的管点位置包括：

创建设备三维模型库，所述设备三维模型库中包括不同设备类型对应的设备三维模型，所述设备数据库中只存储有设备类型。根据设备类型字段从设备三维模型库中调取对应的设备三维模型插入至对应的管点位置。

这是由于在管线中采用的设备类型较为固定，同一种设备可以应用在多条管线中。以阀门为例，在管线中经常使用的阀门种类有多种，这多种阀门可以应用在不同的管线中，因此，可以针对不同的阀门种类创建各自不同的阀门三维模型，根据管线中的阀门类型从设备三维模型库中调取对应种类的阀门三维模型，直接插入至对应的管点位置，减少建模工作量。

优选的，所述设备三维模型的创建过程包括：

采用现场拍照的方式采集设备真实图像，设置设备类型和对应的管线编号，整理后归档。由建模软件结合设备真实图像按照预设比例进行建模，以获取对应的设备三维模型。更加优选的，所述预设比例为1：1。在二维管网GIS系统中，一般用点状或线状等抽象符号表达管线设备，无法直观的显示设备本身的结构和相互间的关联；在三维GIS系统中，模拟真实的管线设备(如阀门、管件、管线、桥架)是虚拟现实的基本要求，这使得模型本身会变得比较复杂，甚至要进行组合构造。以阀门为例，每个阀门的形状、接口有差别。因此，对于一些复杂的模型，通过采用现场拍照的方式，整理后归档，由建模软件(3DMax等)按照1:1等比例进行建模并导出到系统中进行使用，既可以直观显示设备本身结构与相互间的关联，又可以减小建模的复杂度。

在一些例子中，不同类型管线采用的线段的物理属性不同，例如不同的颜色、线段类型(如实线、虚线、点划线)等，以便于用户直观了解不同类型的管线、或者不同的管线状态，如破损管线采用红色线段标注等等。

对于某些改造管道，可以从管线三维可视化平台中删除改动前的管道信息，将改造后的管道信息作为新增管道，再采取前述方案生成新的管道三维模型，添加至管线三维可视化平台。

所述方法还包括：

为创建或者更新的管线三维模型配置场景信息和地形信息。此处的场景信息、地形信息可以采用真实地理数据，地形数据包括地表数据、设置在地表上的附属物数据等，例如，某化工厂区，地形数据可以采用化工厂区的真实地理数据，其上的附屬物(如工厂厂房、工厂设备等)可采用设定比例建模或采用真实照片。通过该方式以增强管线三维可视化平台的真实性和实用型。通过场景管理模块、地形管理模块，对管线周边场景进行渲染，以辅助、呈现等比例真实的场景。以真实的地理位置和仿真的场景真实的模拟了现场情况，快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形，为管线管廊三维模型提供了各种高级渲染效果，能直观展示管廊管线的实际情况，为管理运维提供了方便。可以直观地观察设备整体现状及周边建筑物、构造物、地形地貌等地理构造，节省了巡查的人力成本，提高了办公效率。

管线三维可视化平台中加载了大量的管线、管廊、管线附属物和模型数据，整个系统的数据访问和传输通过Web服务器来实现。为了加快数据传输，采用了数据二进制处理的压缩技术，将要使用的数据全部序列化为二进制流，针对不同数据采用不同精度进行存储，然后进行二进制序列化，大大加快了数据传输。即，所述管线三维可视化平台响应于任意一个数据被读取，将该数据序列化为二进制流后传输至请求读取方，包括建模时从各类数据库中读取数据的过程、调取管线三维模型进行展示的过程等。

优选的，所述管线三维可视化平台所包含的数据设置有精度等级，如不重要的厂房等数据采用低精度等级，而对管线安全影响较大的某些管道设备则采用高精度等级等等，进一步提高内存的有效利用率。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，所述自动生成方法包括以下步骤：

所述管线临时数据表中包括新增的管线名称和管线编号；

2.根据权利要求1所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，步骤S9中，所述结合管线数据库、管段数据库、管点数据库以及设备数据库，创建管线三维模型，将设备三维模型插入至管线三维模型中对应的管点位置，形成管线三维可视化平台包括：

3.根据权利要求1所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，步骤S9中，创建管线三维模型包括：

4.根据权利要求3所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，不同类型管线采用的线段的物理属性不同。

5.根据权利要求1所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，步骤S9中，将设备三维模型插入至管线三维模型中对应的管点位置包括：

6.根据权利要求1或者5所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，所述设备三维模型的创建过程包括：

7.根据权利要求6所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，所述预设比例为1：1。

8.根据权利要求1-5任意一项中所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，所述管线数据库、管段数据库、管点数据库以及设备数据库所包含的数据设置有精度等级。

9.根据权利要求1-5任意一项中所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，所述管线数据库、管段数据库、管点数据库以及设备数据库响应于任意一个数据被读取，将该数据序列化为二进制流后传输至请求读取方。

10.根据权利要求1-5任意一项中所述的管线三维可视化平台自动生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

为创建或者更新的管线三维模型配置场景信息和地形信息。