CN111737789A

CN111737789A - 基于3d数字场景的建筑数据可视化管理系统

Info

Publication number: CN111737789A
Application number: CN202010157861.6A
Authority: CN
Inventors: 陈子鑫; 陈睿
Original assignee: Shenzhen Daben Original Smart Technology Shenzhen Co ltd
Current assignee: Shenzhen Daben Original Smart Technology Shenzhen Co ltd
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2020-10-02

Abstract

本发明提供的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，通过至少1个子系统，与基于三维可视化模型界面的综合应用平台物联形成数据包，抽取上报物联数据，或接收并执行相应的执行指令；服务器用于接收物联数据并上传给基于三维可视化模型界面的综合应用平台；数据仓库汇集子系统的数据包并处理以获得智能数据，并传递给基于三维可视化模型界面的综合应用平台；基于三维可视化模型界面的综合应用平台对获得的物联数据通过预先设计的三维可视化模型进行状态表达及数据展示，并基于三维可视化模型的操作，对子系统进行控制联动、数据共享等执行指令。可将运维建筑的实际表现通过模型状态进行表达和数据展示，实现智能化的建筑管理和运维。

Description

基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统

技术领域

本发明涉及智慧建筑管理技术，尤其涉及一种基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统。

背景技术

传统建筑管理方式基本依靠物业团队进行建筑体运维，以通过集成的物业管理系统进行管理辅助运维，如安防监控系统、机电管理系统、门禁管理系统、停车场管理系统、楼宇自控管理系统等。

其中，二维的操作界面以独立的子系统监管，需要运维人员通过人机耦合方式在多个系统之间进行操作和数据转接，过程复杂且需要运维人员对管理系统具有较高的业务水平。

现有的建筑管理系统，由开发商或业主提出功能性需求，设计院承担设计工作，系统集成商完成建筑管理系统分支子系统的深化设计及具体实施，多机构的介入和分散工作，导致系统设计不合理、拓展性差，如前期设计门禁管理系统，随着需求变更，后期需接入安防监控系统、入侵警报系统等，现有建筑管理系统由于接口单一，单一实现拓展，即使强行接入，则需对整套建筑管理系统重构升级改版。

在5G和大数据到来后，传统系统逐渐开始运用BIM三维可视化方式来对建筑体进行运维管理，在项目初期使用BIM进行设计规划施工；在运维维护阶段，BIM则仅仅依赖项目初期建筑模型中承载的所有建筑信息，随之有效的为运维管理工作提供了重要的辅助节约人力、物力的成本。

但是，现有的基于BIM可视化管理系统，沿用建设开发前期的BIM模型，仅包含模型中承载的建筑信息，内容较为单一，管理不够智能化。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，旨在解决现有的建筑可视化管理提系统仅包含模型中承载的建筑信息，内容较为单一，管理不够智能化的问题。

本发明提供一种基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，以实现通过三维可视化的建筑模型以及三维可视化组件的动态表达来对整个智能建筑的子系统、设备、数据的统一感知、管控，使用方便、节约成本，以及在于提供一种能够兼容新接入的子系统能够相应更新的智慧建筑管理系统。满足现代建筑运维管理团队或物业团队的使用需求。

本发明提供了一种基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，包括至少1个子系统、服务器、数据仓库、基于三维可视化模型界面的综合应用平台，其中

子系统，用于与基于三维可视化模型界面的综合应用平台物联形成数据包，并向服务器抽取上报物联数据，或，接收并执行基于三维可视化模型界面的综合应用平台通过服务器转发的执行指令；

服务器，用于接收物联数据并上传给基于三维可视化模型界面的综合应用平台；

数据仓库，用于汇集子系统的数据包并进行数据沉淀、清洗、结构化、抽取和数据分析操作以获得智能数据，并传递给基于三维可视化模型界面的综合应用平台；

基于三维可视化模型界面的综合应用平台，用于对服务器上传的物联数据通过预先设计的三维可视化模型进行状态表达及数据展示；

并且，基于三维可视化模型的操作，基于三维可视化模型界面的综合应用平台结合数据仓库上传的智能数据通过服务器向子系统下发执行指令，所述执行指令用于对子系统进行控制联动、数据共享。

进一步地，所述子系统通过消息服务总线分别与服务器和数据仓库进行通讯。

进一步地，所述智能数据包括用户操作数据、子系统联动数据、子系统设备原生数据、三维可视化模型数据，基于三维可视化模型界面的综合应用平台基于系统运行过程中高频操作以及子系统间重复联动，对子系统下发联动推荐的执行指令。

进一步地，所述基于三维可视化模型界面的综合应用平台包括基础设施层、三维可视化模型层及数据融合层，其中

基础设施层，用于提供基础设施以构建基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统；

三维可视化模型层，包括三维可视化模型引擎，所述三维可视化模型引擎基于所述基础设施对与现实场景中存在映射关系的建筑、物体建立三维可视化模型，以形成可进行数据融合的可编辑三维可视化模块；

数据融合层，用于获取物联数据和智能数据并与所述可编辑三维可视化模块进行数据融合，以使三维可视化模型具有与现实场景中同等的使用效果及功能。

进一步地，三维可视化模型包括建筑模型、接入设备模型、数据表现模型、管线管网模型、子系统应用模型。

进一步地，所述三维引擎为Unity 3D、Unreal Engine4、Frostbite的全部或者部分组合。

进一步地，所述基础设施包括构建3D数字场景的建筑数据可视化管理系统所需的网络资源、计算设备、存储设备、硬件设备。

进一步地，所述基于三维可视化模型界面的综合应用平台包括公共安全子平台、物联管理子平台、节能应用子平台及公共服务子平台

与现有技术相比，本发明提供的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统包括包括至少1个子系统、服务器、数据仓库、基于三维可视化模型界面的综合应用平台，其中子系统，用于与基于三维可视化模型界面的综合应用平台物联形成数据包，并向服务器抽取上报物联数据，或，接收并执行基于三维可视化模型界面的综合应用平台通过服务器转发的执行指令；服务器，用于接收物联数据并上传给基于三维可视化模型界面的综合应用平台；数据仓库，用于汇集子系统的数据包并进行数据沉淀、清洗、结构化、抽取和数据分析操作以获得智能数据，并传递给基于三维可视化模型界面的综合应用平台；基于三维可视化模型界面的综合应用平台，用于对服务器上传的物联数据通过预先设计的三维可视化模型进行状态表达及数据展示；并且，基于三维可视化模型的操作，基于三维可视化模型界面的综合应用平台结合数据仓库上传的智能数据通过服务器向子系统下发执行指令，所述执行指令用于对子系统进行控制联动、数据共享。改变现有技术中基于BIM可视化管理系统，丰富模型的承载信息，将运维建筑的实际表现通过模型状态变化进行表现，使得用户、管理人员、决策人员在无需前往现场即可感知建筑体内发生的各种事件。整个系统实现了对运维建筑的全面感知和顶层控制，并通过大数据及算法分析达成的智能化控制，智能化的对建筑进行管理和运维。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统内部交互示意图。

图2是本发明实施例提供的基于三维可视化模型界面的综合应用平台结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案优点更加清楚明白，以下结合附图实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过多种类型的子系统集成，通过基于三维可视化模型界面的综合应用平台将建筑内的可物联子系统的状态变化通过三维可视化模型的状态变化进行展示，并将三维可视化模型与基于三维可视化模型界面的综合应用平台进行并联，使得用户、管理人员、决策人员在无需前往现场即可感知建筑体内发生的各种事件；并且，多系统的控制联动、数据共享，能够减少运维管理对人员的依赖，且降低人力成本；在使用过程中，用户培训成本低，上手简单。同时，切分的子平台可以有效的隔离职权责任，在基于三维可视化模型界面的综合应用平台基础上，组合形成的子平台可以在细分领域可以为运维团队提供专业性的建议及辅助。

图1示出了本发明实施例提供的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统示意图。

参阅图1，所述基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统包括：

包括至少1个子系统、服务器、数据仓库、基于三维可视化模型界面的综合应用平台，其中

在本实施例中，子系统是可与基于三维可视化模型界面的综合应用平台进行物联的建筑物内的设备，例如电子巡查子系统、信息发布子系统。由于子系统类型多种多样，虽然对应都可开发其控制接口和数据接口，但因为使用的开发语言、系统架构及应用环境的不同，其支持开发进行数据交换的通信协议也会有差别，一般常见的各类接口就有API、Webservice、Json、SDK、MODBUS等。因此要集成各子系统的关键在于如何能够克服每套子系统需要单独开发一个独立的接口。

在本实施例中采用消息服务总线解决需要集成的各子系统之间的信通信协议不一致的问题。在消息服务总线与被集成的各子系统之间，由消息服务总线针对子系统定制开发对应的接口程序包，或使用接口规范的标准协议对子系统进行通信。然后基于三维可视化模型界面的综合应用平台再通过服务器对各系统进行物联数据的收发以及控制指令的下放。其中物联数据包括设备操作数据、设备物联数据、设备状态数据、设备异常等，根据子系统类型的不同，还可能包括：监控画面数据、环境监测数据、人脸识别数据等。

参考图2，进一步地，所述基于三维可视化模型界面的综合应用平台包括基础设施层、三维可视化模型层、数据融合层，其中基础设施层，用于提供基础设施以构建基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统；三维可视化模型层，包括三维可视化模型引擎，所述三维可视化模型引擎基于所述基础设施对与现实场景中存在映射关系的建筑、物体建立三维可视化模型，以形成可进行数据融合的可编辑三维可视化模块；数据融合层，用于获取物联数据和智能数据并与所述可编辑三维可视化模块进行数据融合，以使三维可视化模型具有与现实场景中同等的效果及功能。

其中，所述基础设施层，用于对建筑可视化管理体系的构建提供基础设施，所述的基础设施一般是构建系统所需的一些软硬件设施，一般包括网络资源、计算设备、存储设备、硬件设备等；也会根据所涉及的架构体量的不同，增设IDC数据机房等硬件设施。其中还会包括数据资源，用于为建筑可视化管理体系的构建提供数据字段；是支撑系统建设开发上线运行的基础数据字段，其作用是通过计算机虚拟化、网络虚拟化、存储资源、人员数据字段、部门数据字段等来维持系统稳定的进行运转，其中数据资源可以笼统的概括为两种，一个是基础数据资源，基础数据资源，可以理解为电脑运行装的微软系统，其本身所具备和需要的数据；另一个是云上资源，可以理解为通过网络技术从外部系统获取的数据。

所述三维引擎包括Unity 3D、Unreal Engine4、Frostbite等，可通过组合的三维引擎对硬件设备、建筑、数据、管路通道、子系统等与现实场景中存在映射的建筑、物体进行三维设计，使得三维可视化模型设计效果更佳。开发完成的三维可视化模型存储于管理系统的三维可视化模型库中，并可通过三维可视化模块进行进一步的开发，改善现有技术中开放性不足，当建筑运维后期新增内容需要二次开发困难，且开发操作包括但不限于编辑、拖拽、绑定等操作。三维可视化模型还包括建筑模型、接入设备模型、数据表现模型、管线管网模型、子系统应用模型等标准通用的模型，以供建模的时候进行调用，提高建模效率和模型的质量。

所述数据融合层，用于将子系统和数据仓库中的数据与所述三维可视化模块进行数据融合、数据孪生以赋予三维可视化模型在三维可视化场景中具有现实场景中的效果及功能。例如，将三维可视化模块中的摄像头单元与安防监控的摄像机进行数据对接、功能接口对接实现映射，于此同时，在管理系统三维可视化界面中，模块即具备此款摄像机相同的硬件效果以及监控效果，通过管理系统三维可视化界面的鼠标点击等控制指令操作，实现三维可视化场景与现实场景的数字孪生、时空一体。

在整个系统的运行过程中，首先子系统会形成一个数据包，其中包括会上报的物联数据和子系统本身的一些基本数据，数据包会通过消息服务总线汇集到数据仓库中，然后由于基于三维可视化模型界面的综合应用平台在接收到子系统的物联数据之后，会根据具体情况通过服务器下发执行指令，服务器在记录了相应的数据后，也会生成相应的数据包并传递给数据仓库，这里服务器传递过去的数据包包括用户基础数据、系统操作数据、系统运行数据等；最终数据仓库能够起到数据沉淀、清洗、分析和抽取，并将智能数据反馈给基于三维可视化模型界面的综合应用平台，基于三维可视化模型界面的综合应用平台通过系统运行过程中高频操作以及子系统间重复联动实现自动化控制各子系统之间的场景联动；其中智能数据包含用户操作数据、子系统联动数据、子系统设备原生数据、三维可视化模型数据等。

在集成多个子系统后，可以通过基于三维可视化模型界面的综合应用平台对多个子系统下发执行指令，所述执行指令是通过系统运行过程中高频操作以及子系统间重复联动进行机器学习、智能推荐，或者在体系构建的前期进行人工定义来实现。机器学习和智能推荐是在较为常见的场景中，接收到某一事件的触发，下发执行指令让各子系统之间进行场景联动。如区域入侵事件发生，建筑数据可视化管理系统的三维可视化界面会采用漫游的方式，拉近至报警区域，并调用区域周边监控摄像机对报警区域进行图像采集实时记录，并且可以联动电子巡查子系统、信息发布子系统等，调度周边安防力量进行维保以及通知周边群众、建筑内居民或学生幼儿躲避疏散。当然，在前期场景联动的定制与设计使用过程中存在偏差，也可以通过系统运行过程中高频操作以及子系统间重复联动进行机器学习、智能推荐进一步优化所述联动。

在进行了数据融合之后，会形成具体业务应用版块，可以根据用户的角色赋予不同的查阅权限，供用户进入三维可视化场景中，查看和控制其所属权限的三维可视化空间。

为了便于理解上述各部分的构成和功能，对系统中主要的信息交互作以下说明：

在基于三维可视化模型界面的综合应用平台完成建模并将三维可视化模型与现实场景中的系统之间进行融合，实现虚拟与现实的同步表达。当获取到子系统的物联数据反馈，基于三维可视化模型界面的综合应用平台会将所述物联数据，也就是现实场景中存在的建筑、物体的状态通过可视化三维模型来进行表达和数据展示。相关工作人员在看到三维可视化模型表达的事件，可以通过直接对可视化三维模型进行控制操作，以下发执行指令对各子系统进行控制。这样可以及时应对一些突发情况的发生，减少因相关系统控制不及时而造成损失。

另一方面，由于数据仓库会对汇集的子系统数据进行相应的处理后向基于三维可视化模型界面的综合应用平台反馈智能数据，基于三维可视化模型界面的综合应用平台在智能数据而形成智能化流程控制及触发逻辑方法的基础上，可以自动形成一些对子系统进行场景并联控制。

本发明实施例提供的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统较传统的方案有以下提升：

1、利用消息服务总线集成多个子系统，便于相应数据反馈的接收和执行指令的下发；

2、利用多种三维引擎建模方式对建筑、物体、空间、数据进行建模，形成可操作、可编辑、可拖拽、可绑定的三维可视化模块。

3、关联集成子系统的控制接口、数据接口，在基于三维可视化模型界面的综合应用平台中以数据孪生、时空一体效果呈现。

4、基于三维可视化模型界面的综合应用平台，提供多种基础功能以及专业化的功能，划分不同权限的建筑范围内可控、可知的设备、数据，并通过组合方式形成不同应用的子平台，用于不同角色分工的用户使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，其特征在于，包括至少1个子系统、服务器、数据仓库、基于三维可视化模型界面的综合应用平台，其中

2.如权利要求1所述的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，其特征在于，所述子系统通过消息服务总线分别与服务器和数据仓库进行通讯。

3.如权利要求2所述的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，其特征在于，所述智能数据包括用户操作数据、子系统联动数据、子系统设备原生数据、三维可视化模型数据，基于三维可视化模型界面的综合应用平台基于系统运行过程中高频操作以及子系统间重复联动，对子系统下发联动推荐的执行指令。

4.如权利要求1所述的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，其特征在于，所述基于三维可视化模型界面的综合应用平台包括基础设施层、三维可视化模型层及数据融合层，其中

5.如权利要求4所述的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，其特征在于，三维可视化模型包括建筑模型、接入设备模型、数据表现模型、管线管网模型、子系统应用模型。

6.如权利要求5所述的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，其特征在于，所述三维引擎为Unity 3D、Unreal Engine4、Frostbite的全部或者部分组合。

7.如权利要求5所述的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，其特征在于，所述基础设施包括构建3D数字场景的建筑数据可视化管理系统所需的网络资源、计算设备、存储设备、硬件设备。

8.如权利要求5所述的基于3D数字场景的建筑数据可视化管理系统，其特征在于，所述基于三维可视化模型界面的综合应用平台包括公共安全子平台、物联管理子平台、节能应用子平台及公共服务子平台。