CN111429586A - 一种基于互联网的智慧城市管理系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及互联网技术领域，尤其为一种基于互联网的智慧城市管理系统，主机外侧设置有键盘、鼠标和显示器，显示器后表面设置有转动叉，转动叉两侧壁均开设有卡槽，转动叉内部转动设置有固定块，固定块两侧开设有压缩槽，压缩槽内部滑动设置有卡块，卡块端部与压缩槽内部之间设置有弹簧，卡块与卡槽内部卡接适配，固定块底部设置有伸缩杆，伸缩杆固定设置在底座顶部，底座顶部设置有反射板，反射板为合成树脂材质，键盘、鼠标和显示器均通过连接电线电性连接有主机，键盘位于底座顶部，鼠标位于反射板顶部，鼠标内部设置有光学传感器，本发明方便可以直观的三维表示出地图，且方便调节显示器的高度和角度。

Description

一种基于互联网的智慧城市管理系统及其方法
技术领域
本发明涉及互联网领域，具体为一种基于互联网的智慧城市管理系统及其方法。
背景技术
智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长，人们日常出行时需要借助地图来找路，传统的二维电子地图只能展现平面信息,不能更直观清晰地表示出地图所在位置的地理环境，且使用者在使用显示器查看地图时，显示器的高度和角度不方便调节，使用者观察舒适性不好。鉴于此，我们提出一种基于互联网的智慧城市管理系统及其方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于互联网的智慧城市管理系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的目前的二维电子地图不能直观的表示出地图和不方便调节显示器的高度和角度的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于互联网的智慧城市管理系统，所述主机外侧设置有键盘、鼠标和显示器，所述显示器后表面设置有转动叉，所述转动叉两侧壁均开设有卡槽，所述转动叉内部转动设置有固定块，所述固定块两侧开设有压缩槽，所述压缩槽内部滑动设置有卡块，所述卡块端部与所述压缩槽内部之间设置有弹簧，所述卡块与所述卡槽内部卡接适配，所述固定块底部设置有伸缩杆，所述伸缩杆固定设置在底座顶部，所述底座顶部设置有反射板，所述反射板顶部设置有网格。
优选的，所述键盘、所述鼠标和所述显示器均通过连接电线电性连接有主机，所述键盘和所述鼠标为输入模块，显示器为输出模块。
优选的，所述主机内部包括传感器模块、单片机模块、VR模型和电源模块，
所述传感器模块用于实时监测和采集所述显示器的信号数据；
所述单片机模块用于处理分析采集的信号数据；
所述VR模型用于显示模块显示数据画面；
所述电源模块用于为电路供电，确保电路正常运行。
优选，所述传感器模块包括可见性传感器、平面传感器、球面传感器、临近传感器、接触传感器和时间传感器。
优选的，所述VR模型包括数据采集与处理、绘制平面图、三维建模、绘制三维地图、发布FBX模型文件、导入到unity3d中构建漫游系统和制作网站。
优选的，所述单片机模块包括存储器、运算器和控制器，
存储器用于存储程序和数据；
运算器用于飞速运算；
控制器用于发出指令。
优选的，所述键盘位于所述底座顶部，所述鼠标位于所述反射板顶部，所述鼠标内部设置有光学传感器。
另一方面，本发明还提供一种基于互联网的智慧城市管理系统的使用方法，包括包括的基于互联网的智慧城市管理系统，在使用时操作步骤如下：
S1、创建VR模型：先进行地理信息、图片采集、建筑物纹理等数据采集与处理，使用AutoCAD绘制平面图，然后使用3D MAX进行模型建立、渲染烘焙等，然后使用Photoshop绘制三维地图，把建模好的模型发布成FBX模型文件导入到unity3d中构建漫游系统，三维地图与漫游系统结合制作网站，实现交互式操作。
S2、把创建好的VR模型储存到单机片模块内的存储器中，通过控制器和运算器对VR模型实时监测和采集信号数据，在显示器显示屏中把VR模型展示出来。
S3、信号处理：通过传感器模块用于实时监测和采集信号数据，通过输入模块用于操作控制数据画面，通过单片机模块用于处理分析采集的信号数据，通过VR模型用于输出模块显示数据画面，通过电源模块用于为电路供电，确保电路正常运行；
S4、数据交互：滑动鼠标，通过鼠标内部的光学传感器获取到鼠标运动姿态后，通过连接电线传送至主机，主机将运动姿态传送到传感器模块，通过单机片模块控制显示器上的VR模型，调整VR模型的摄像机方向，按动键盘顶部的按键，通过连接电线把信号传到传感器模块，由单机片模块控制显示器的VR模型，操作控制VR模型摄像机前后左右移动
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该基于互联网的智慧城市管理系统及其方法，通过设置伸缩杆，拉动伸缩杆的活动杆，改变伸缩杆的高度，方便调节显示器的高度，按压卡块，卡块在压缩槽内部滑动，使弹簧压缩在压缩槽内部，转动显示器，转动叉转动设置在固定块外壁，转到一定角度，松开卡块，在弹簧弹力的作用下，卡块伸出压缩槽卡接在卡槽内部，对显示器转到的角度限位固定，方便调节显示器角度。
该基于互联网的智慧城市管理系统及其方法，通过建立VR模型存储在存储器内部，由运算器和控制器把VR模型传送到输出模块，在显示器的显示屏中展现，由输入模块操作控制数据画面，单片机模块用于处理分析采集的信号数据，通过VR模型用于输出模块显示数据画面，方便使用者三维立体的查看地图。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体结构局部分解示意图；
图3为本发明的固定块结构侧面剖视图；
图4为本发明的智能系统工作框图；
图5为本发明的整体信息流向框图；
图6为本发明的单机片模块框图；
图7为本发明的传感器模块工作框图；
图8为本发明的运动轨迹示意图；
图9为本发明的VR模型工作框图；
图10为本发明的键盘电路图；
图11为本发明的单机片模块电路图；
图12为本发明的光学传感器电路图。
图中：1、主机；2、底座；20、反射板；21、伸缩杆；22、固定块；220、压缩槽；23、卡块；230、弹簧；3、显示器；30、转动叉；300、卡槽；4、键盘；5、鼠标；6、连接电线。
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技术方案进行清楚、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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一方面，本发明提供一种基于互联网的智慧城市管理系统，如图1-图4所示，包括主机1，主机1外侧设置有键盘4、鼠标5和显示器3，显示器3后表面设置有转动叉30，转动叉30两侧壁均开设有卡槽300，转动叉30内部转动设置有固定块22，固定块22两侧开设有压缩槽220，压缩槽220内部滑动设置有卡块23，卡块23端部与压缩槽220内部之间设置有弹簧230，卡块23与卡槽300内部卡接适配，固定块22底部设置有伸缩杆21，伸缩杆21固定设置在底座2顶部，底座2顶部设置有反射板20，反射板20顶部设置有网格。
进一步的，键盘4位于底座2顶部，鼠标5位于反射板20顶部，鼠标5内部设置有光学传感器。
具体的，鼠标5是通过红外线或激光检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏上的光标箭头的移动的一种硬件设备，鼠标5是通过检测鼠标5的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的光标箭头的移动，鼠标5用光电传感器代替了滚球，这类传感器需要特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用，这种鼠标5没有传统的滚球、转轴等设计，其主要部件为两个发光二极管、感光芯片、控制芯片和一个带有网格的反射板(相当于专用的鼠标垫)，工作时鼠标5必须在反射板20上移动，X发光二极管和Y发光二极管会分别发射出光线照射在反射板20上，接着光线会被反射板20反射回去，经过镜头组件传递后照射在感光芯片上感光芯片将光信号转变为对应的数字信号后将之送到定位芯片中专门处理，进而产生XY坐标偏移数据。
值得说明的，键盘4、鼠标5和显示器3均通过连接电线6电性连接有主机1，键盘4和鼠标5为输入模块，显示器3为输出模块，主机1可以接收键盘4和鼠标5指令传递到显示器3上。
本实施例中，拉动伸缩杆21的活动杆，改变伸缩杆21的高度，带动显示器3上下运动，方便调节显示器3的高度，按压卡块23，卡块23在压缩槽220内部滑动，使弹簧230压缩在压缩槽220内部，转动显示器3，转动叉30转动在固定块22外壁，转到一定角度，松开卡块23，在弹簧230弹力的作用下，卡块23端部伸出压缩槽220卡接在卡槽300内部，对显示器3转动的角度限位固定，方便调节显示器3角度。
实施例2
作为本发明的第二种实施例，为了便于多人共享虚拟现实，本发明人员设置手柄1，作为一种优选实施例，如图5-图12所示，主机1内部包括传感器模块、单片机模块、VR模型和电源模块，
传感器模块用于实时监测和采集显示器3的信号数据；
单片机模块用于处理分析采集的信号数据；
VR模型用于显示模块显示数据画面；
电源模块用于为电路供电，确保电路正常运行。
进一步的，传感器模块包括可见性传感器、平面传感器、球面传感器、临近传感器、接触传感器和时间传感器。
具体的，VR模型包括数据采集与处理、绘制平面图、三维建模、绘制三维地图、发布FBX模型文件、导入到unity3d中构建漫游系统和制作网站。
具体的，要达到二维地图和三维虚拟场景之间的映射,必须建立两者之间坐标系的惟一对应或对应地理目标名称的一一对应,通过寻求中心点的方式,实现二维、三维坐标系的唯一对应，通常选择二维和三维地图最左上方或最左下方的点为坐标中心参照点,二维地图或三维场景中其他任何一点都可以转换成与中心点的相对坐标,换算关系为:
△X＝(X-X0)/n； (1)
△Y＝(Y-Y0)/n。 (2)
式中:X、Y为二维/三维中某点坐标值；X、Y为中心参照点。
数据转换流程如图8-10所示，其中2D绘图采用GIS的分层原理对虚拟环境进行建筑分类，在添加高程数据后自动生成3D模型,并可添加传感器，类型主要有接触传感器、平面传感器、球面传感器、邻近传感器、可见性传感器和时间传感器等，这些传感器为VR交互模型提供了人机交互接口。
所有图层的空间信息和属性信息都保存在Shapefile文件中，Shapefile是一种矢量存储结构，用来存储点、线、面的空间信息和属性信息，Shapefile表中每一行记录中的Shape项表示图元的空间数据，比如点、折线、多边形等，以长二进制数据来存储，其余各项表示图元的属性信息。
建筑的纹理贴图采用薄长方体表面贴图，将薄长方体紧贴到建筑的某一表面上，这种薄长方体又称为贴图载体，在VRML中默认生成Box长方体的中心位于原点处，令贴图载体超薄的那个面位于YZ平面，并将中心点移到原点正上方距离原点为贴图载体高度的一半，是建筑的正投影，其中一条边与Y轴的夹角是α角，白色的贴图载体绕Z轴顺时针转α角，然后将贴图载体移动到建筑对应的那条边上，使得贴图载体与建筑正投影边所对应的墙面在Z轴方向上的中心线重合,并根据建筑距离地面的高度以及贴图载体在墙面的相对位置，将贴图载体移动到正确位置。
贴图旋转角度α角按如下方法求得：
已知建筑-墙面底部两端点坐标为pl(X,Y),p2(X,Y)。
如果pl.Y＝p2.Y，则α＝0
如果pl.X＝p2.X，则α＝π/2
否则，
Figure BDA0002486804820000081
如果(p2.Y-p1.Y/p2.X-p1.X)＞0
则α＝θ否则α＝π-θ
VTN模型是一种人机交互过程的一种运动模型，主要用于解决在虚拟现实中的匀速运动问题。
从起点pl导航到p4，理想情况下是保持匀速前进，但实际上，在VRML虚拟现实中，速度是以每间隔时间前进的步长作为度量单位，若保持匀速，每秒前进的步长L是个固定值，从p1运行到接近拐点p2时，下一秒前进步长L可能将偏离轨道，需要在p2点停止前进，并将视角旋转到p2指向P3的方向，然后再前进，由于在p2点拐弯，最后一次没有前进步长L，直接停在p2位置上，在视觉感官上，将造成速度的突变，影响虚拟现实中运动的逼真性。这就是线性速度突变Linear Pace Mutation,LPM问题。
在VRTool中设计的视角跟踪导航模型能够避免LPM情况的发生，算法如下：
已知一条导航线路，从起点p1，沿着p2，p3到终点P4，前进时间为T不包括在拐点旋转时间。
三维中人物沿导航线路前进必须保证视线和导航线路一致，在运动中必须调整视线方向，因此，导航过程可以拆分为两部分运动前进和在转弯处原地旋转以保证视线与导航线路一致。
S12，S23，S34分别为p1和p2，p2和p3，p3和p4的距离：
Figure BDA0002486804820000082
Figure BDA0002486804820000091
Figure BDA0002486804820000092
平均每秒步长v＝S12+S23+S34/T
为消除在拐点附近速度骤变，引入修正每秒步长的偏差
变量Δv，
t12＝S12/v
(v+Δv12)*[t12]＝S12
同理可求得在p2到p3，p3到p4线段的速度偏差分别为：
Δv23和Δv34
令p1到p2的运动步数为N12，
t12-[t12]≥0.5，则N12＝[t12]+1，否则N12＝[t12]
同理可得N23和N34。
求视角旋转角度，在基于VRML虚拟现实中,视点包括2个参数position[3]和orientation[4]数组,数组position[3]存储视点位置的三维坐标，数组orientation[4]的前3个元素是视线的旋转轴，最后一个元素是视线的旋转角度，虚拟现实中漫游式视线旋转角度的一个重要特性是当前视点的视线角度是和上一次视线角度相关联的，每一条线段的视线角度θ定义为以线段起点为原点并沿X轴正方向与线段的夹角，视线角度θ也可作为每一个节点的属性，最后一个节点的θ值默认为和前一个节点的θ一样。
Figure BDA0002486804820000101
若p2y＝P1y，且P2χ＜P1χ，则θ12＝π
若P2χ≥P1χ，则θ12＝θ
若P2χ＜P1χ，则
Figure BDA0002486804820000102
同理可得θ23和θ34
定义函数fv，Δv，N，θ1，θ2，m，v为单位步长，Δv为步长偏差变量，N为步数，θ1为起始点的视线角度，θ2为终点的视线角度，m为旋转频数。
循环N次：
人物position[0]+＝v+Δv
人物position[2]+＝v+Δv
若循环结束，则：
循环m次，
人物orientation[3]+＝(θ2-θ1)/m。
进一步的，单片机模块包括存储器、运算器和控制器，
存储器用于存储程序和数据；
运算器用于飞速运算；
控制器用于发出指令。
具体的，单片机模块采用MCS-51单片机，运算器组成算术逻辑运算器ALU，算术累加器ACC，寄存器B，暂存器TMP1，暂存器TMP2，布尔累加器Cy等，运算器功能进行移位、算术运算和逻辑运算，MCS-51运算器，还包含有一个布尔(位)处理器，用来处理位操作；
控制器组成定时与控制部件，复位电路，程序计数器(PC)，指令寄存器、指令译码器，数据指针(DPTR)，堆栈指针(SP)等，控制器作用产生计算机所需的时序，控制程序自动执行；
内部存储器由程序地址寄存器、地址译码器以及4K(4096)个单元的ROM构成，用于存放程序的机器代码和常数。
本实例中基于互联网的智慧城市管理系统，在使用时操作步骤如下：
S1、创建VR模型：先进行地理信息、图片采集、建筑物纹理等数据采集与处理，使用AutoCAD绘制平面图，然后使用3D MAX进行模型建立、渲染烘焙等，然后使用Photoshop绘制三维地图，把建模好的模型发布成FBX模型文件导入到unity3d中构建漫游系统，三维地图与漫游系统结合制作网站，实现交互式操作。
S2、把创建好的VR模型储存到主机1中的存储器中，通过控制器和运算器对VR模型实时监测和采集信号数据，在显示器3显示屏中把VR模型展示出来。
S3、信号处理：通过传感器模块用于实时监测和采集信号数据，通过输入模块用于操作控制数据画面，通过单片机模块用于处理分析采集的信号数据，通过VR模型用于输出模块显示数据画面，通过电源模块用于为电路供电，确保电路正常运行；
S4、数据交互：滑动鼠标5，通过鼠标5内部的运动传感器获取到鼠标5运动姿态后，通过连接电线6传送至主机1，主机1将运动姿态传送到传感器模块，通过单机片模块控制显示器3上的VR模型，调整VR模型的摄像机方向，按动键盘4顶部的按键，通过连接电线6把信号传到传感器模块，由单机片模块控制显示器3的VR模型，操作控制VR模型摄像机前后左右移动。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于互联网的智慧城市管理系统，包括主机(1)，其特征在于：所述主机(1)外侧设置有键盘(4)、鼠标(5)和显示器(3)，所述显示器(3)后表面设置有转动叉(30)，所述转动叉(30)两侧壁均开设有卡槽(300)，所述转动叉(30)内部转动设置有固定块(22)，所述固定块(22)两侧开设有压缩槽(220)，所述压缩槽(220)内部滑动设置有卡块(23)，所述卡块(23)端部与所述压缩槽(220)内部之间设置有弹簧(230)，所述卡块(23)与所述卡槽(300)内部卡接适配，所述固定块(22)底部设置有伸缩杆(21)，所述伸缩杆(21)固定设置在底座(2)顶部，所述底座(2)顶部设置有反射板(20)，所述反射板(20)顶部设置有网格。
2.根据权利要求1所述的基于互联网的智慧城市管理系统，其特征在于：所述键盘(4)、所述鼠标(5)和所述显示器(3)均通过连接电线(6)电性连接有主机(1)，所述键盘(4)和所述鼠标(5)为输入模块，显示器(3)为输出模块。
3.根据权利要求1所述的基于互联网的智慧城市管理系统，其特征在于：所述主机(1)内部包括传感器模块、单片机模块、VR模型和电源模块，
所述传感器模块用于实时监测和采集所述显示器(3)的信号数据；
所述单片机模块用于处理分析采集的信号数据；
所述VR模型用于显示模块显示数据画面；
所述电源模块用于为电路供电，确保电路正常运行。
4.根据权利要求3所述的基于互联网的智慧城市管理系统，其特征在于：所述传感器模块包括可见性传感器、平面传感器、球面传感器、临近传感器、接触传感器和时间传感器。
5.根据权利要求3所述的基于互联网的智慧城市管理系统，其特征在于：所述VR模型包括数据采集与处理、绘制平面图、三维建模、绘制三维地图、发布FBX模型文件、导入到unity3d中构建漫游系统和制作网站。
6.根据权利要求3所述的基于互联网的智慧城市管理系统，其特征在于：所述单片机模块包括存储器、运算器和控制器，
存储器用于存储程序和数据；
运算器用于飞速运算；
控制器用于发出指令。
7.根据权利要求1所述的基于互联网的智慧城市管理系统，其特征在于：所述键盘(4)位于所述底座(2)顶部，所述鼠标(5)位于所述反射板(20)顶部，所述鼠标(5)内部设置有光学传感器。
8.一种基于互联网的智慧城市管理系统的使用方法，其特征在于：包括权利要求1-7任意一项所述的基于互联网的智慧城市管理系统，在使用时操作步骤如下：
S1、创建VR模型：先进行地理信息、图片采集、建筑物纹理等数据采集与处理，使用AutoCAD绘制平面图，然后使用3D MAX进行模型建立、渲染烘焙等，然后使用Photoshop绘制三维地图，把建模好的模型发布成FBX模型文件导入到unity3d中构建漫游系统，三维地图与漫游系统结合制作网站，实现交互式操作；
S2、把创建好的VR模型储存到主机(1)中的存储器中，通过控制器和运算器对VR模型实时监测和采集信号数据，在显示器(3)显示屏中把VR模型展示出来；
S3、信号处理：通过传感器模块用于实时监测和采集信号数据，通过输入模块用于操作控制数据画面，通过单片机模块用于处理分析采集的信号数据，通过VR模型用于输出模块显示数据画面，通过电源模块用于为电路供电，确保电路正常运行；
S4、数据交互：滑动鼠标(5)，通过鼠标(5)内部的光学传感器获取到鼠标(5)运动姿态后，通过连接电线(6)传送至主机(1)，主机(1)将运动姿态传送到传感器模块，通过单机片模块控制显示器(3)上的VR模型，调整VR模型的摄像机方向，按动键盘(4)顶部的按键，通过连接电线(6)把信号传到传感器模块，由单机片模块控制显示器(3)的VR模型，操作控制VR模型摄像机前后左右移动。
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