CN112581614A - 一种基于bim的地铁监测数据展示方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的地铁监测数据展示方法及系统，其依据监测设备编码信息和BIM模型构件的相对空间坐标，获取该监测设备对应的BIM二维模型的模型构件和BIM三维模型的模型构件并进行关联；获取地铁的实时在线监测数据，将实时在线监测数据转换为应用于BIM二维模型或三维模型的数据格式；利用转换后的在线监测数据更新BIM二维模型或三维模型的渲染数据，以实现地铁监测数据的实时BIM展示，将监测信息数据与数据来源结构的三维模型对应，提高了数据读取的直观性，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通监测技术领域，更具体地，涉及一种基于BIM的地铁监测数据展示方法及系统。
背景技术
地铁是城市交通工具的一种，地铁基于工作空间的特殊性以及运作轨迹的限制性，相较于路面交通产生故障救援工作开展难度较大，影响线路上其他地铁。目前对地铁的智能在线监测系统主要由两部分组成：车上数据采集管理系统和地面专家系统。主要作用为对列车上的关键部件进行实时监控,实时记录并上传，包括车门、走行部、受电弓、牵引、制动、火灾报警等在内的运行状态相关数据、故障相关数据以及预报警数据。这些数据再通过无线公共网络或LTE通道传输到维修基地的相关设备及线网控制中心中。
监测信息数据的可视化研究主要是将数据直观的展现。基于三维网格模型利用支持向量机算法对监测数据进行空间插值，利用WebGL技术实现插值监测数据场空间展示。或基于B/S架构的基础上，首先进行功能划分，根据需要，把采集的数据列出规范的表格清单，再对表格进行对应的数据库设计，利用ETL(Ex-tract-Transform-Load)工具结合Python对表格化数据进行汇总整合，实现监测数据在GIS地图上的动态数据分布效果图、数据统计及定位展示，然而，对数据进行在线查看，数据量大，也没有信息的来源位置信息，没有做到形象直观的可视化，因此，其并未做到真正意义上的三维可视化，可视化方式不直接。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于BIM的地铁监测数据展示方法及系统，其该方法通过BIM技术，建立地铁三维模型，结合GIS系统，将监测信息数据与数据来源结构的三维模型对应，真正意义的实现可视化，提高了数据读取的直观性，提高了工作效率。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，该方法包括：
S1.依据监测设备编码信息和BIM模型构件的相对空间坐标，获取该监测设备对应的BIM二维模型的模型构件和BIM三维模型的模型构件并进行关联；
S2.获取地铁的实时在线监测数据，将实时在线监测数据转换为应用于BIM二维模型或三维模型的数据格式；
S3.利用转换后的在线监测数据更新BIM二维模型或三维模型的渲染数据，以实现地铁监测数据的实时BIM展示。
作为本发明的进一步改进，步骤S1包括：
通过设备编码和各模型构件所对应的相对空间坐标，查询到设备的位置，依据定位获取该设备分别在二维模型和三维模型对应的模型构建，将该设备与获取的模型构件进行关联。
作为本发明的进一步改进，步骤S1还包括：
分析地铁结构与特征，从二维平面与三维空间结构可视化角度分解地铁结构的组成要素，以建立地铁结构的BIM二维模型和三维模型，利用已提取地铁结构模型的坐标将位置数据转换为统一的基准点与坐标系，依据地铁结构、监测仪器和运行设备的定位形成BIM结构，同时将故障参数关联进BIM结构中，关联GIS系统以提取BIM构件的地理位置信息。
作为本发明的进一步改进，步骤S2包括：
通过安装于地铁各个部位的传感器进行地铁运行状态的在线监测，实时在线监测数据包括车门、走行部、受电弓、牵引、制动和火灾报警的运行数据。
作为本发明的进一步改进，BIM三维模型的渲染过程包括：
采用BIM建模软件导出具有IFC标准的*.FBX格式模型，将程序进行封装得到*.obj格式的对象，通过实例化Three,js类库建立渲染三维模型必需的场景、视图以及渲染器，通过Three,js中的OBJLoader方法将封装好的obj格式的模型体导入已创建的渲染器对象。
作为本发明的进一步改进，将OrbitControls方法体添加到视图对象中，利用浏览器三维渲染场景，以完成BIM三维模型在JavaScript中的导入。
作为本发明的进一步改进，地铁监测数据的实时BIM展示包括：
通过调取设备实时状态数据，在界面中展示离线、异常、故障、报警、预警等状态的设备数量；
通过图表展示监测数据及其衍生数据；
点击二维模型的信息列表或模型构件，以跳转到设备的三维位置。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种基于BIM的地铁监测数据展示系统，该系统包括：
模型构件关联模块，用于依据监测设备编码信息和BIM模型构件的相对空间坐标，获取该监测设备对应的BIM二维模型的模型构件和BIM三维模型的模型构件并进行关联；
数据格式转换模块，用于获取地铁的实时在线监测数据，将实时在线监测数据转换为应用于BIM二维模型或三维模型的数据格式；
BIM展示模块，用于利用转换后的在线监测数据更新BIM二维模型或三维模型的渲染数据，以实现地铁监测数据的实时BIM展示。
作为本发明的进一步改进，模型构件关联模块还用于通过设备编码和各模型构件所对应的相对空间坐标，查询到设备的位置，依据定位获取该设备分别在二维模型和三维模型对应的模型构建，将该设备与获取的模型构件进行关联。
作为本发明的进一步改进，模型构件关联模块还用于分析地铁结构与特征，从二维平面与三维空间结构可视化角度分解地铁结构的组成要素，以建立地铁结构的BIM二维模型和三维模型，利用已提取地铁结构模型的坐标将位置数据转换为统一的基准点与坐标系，依据地铁结构、监测仪器和运行设备的定位形成BIM结构，同时将故障参数关联进BIM结构中，关联GIS系统以提取BIM构件的地理位置信息。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法及系统，其通过BIM技术建立地铁三维模型，实现监测数据的坐标转化，依据地铁结构、监测仪器、运行设备定位形成整体，将故障反映到结构与运行设备中，实现监测数据可视化，结合GIS系统，将监测信息数据与数据来源结构的三维模型对应，基于GIS系统，提取地理位置信息，不仅实现监测数据在地铁结构的可视化，还实现地铁故障地理位置可视化，工作人员、技术人员可直观得到故障信息在地铁的结构位置，结合GIS系统，快速定位地铁位置，真正意义的实现可视化，提高了数据读取的直观性，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法的示意图；
图2是本发明实施例提供的三维渲染方式的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法的示意图。如图1所示，本发明的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，其包括：
依据监测设备编码信息和模型构件的相对空间坐标，获取该监测设备对应的二维模型的模型构件和三维模型的模型构件并进行关联，具体的，可以通过设备编码等基础信息，根据各模型构件所对应的相对空间坐标，查询到设备的位置，实现在平面图与三维模型中的定位，将设备监测数据与模型构件进行关联后，可点击信息列表或模型构件，即可跳转到设备的三维位置，方便用户快速定位，及时查看设备状态。
获取地铁的实时在线监测数据，通过安装于地铁各个部位的传感器进行地铁运行状态的在线监测，实时在线监测数据包括车门、走行部、受电弓、牵引、制动、火灾报警等在内的运行状态相关数据、故障相关数据以及预报警数据，作为一个示例，这些数据可以通过无线或有线网络(如LTE通道)上传至数据处理中心；进一步地，为将通过无线公共网络或LTE通道传输来的各项数据中不同类型、体量的监测数据进行处理，以适应不同数据挖掘的需求，并将传感器测量数据转换为可显示的数值。例如火灾信号，对烟雾报警器与温度传感器设置阈值，判断是否达到火灾标准，并将传感器数据转化为数值。通过BIM建立三维模型，实现监测数据的坐标转化，依据地铁结构、监测仪器、运行设备定位形成整体，将故障反映到结构与运行设备中，实现监测数据可视化。
将实时在线监测数据转换为可应用于BIM二维模型或三维模型的数据格式，作为一个优选的方案，分析地铁结构与特征，从二维平面与三维空间结构可视化角度分解地铁结构的组成要素，建立地铁结构二维、三维模型，在模型建立过程中，考虑到不同监测传感器可能采用不同的基准点与坐标系，利用已提取地铁结构模型的坐标将位置数据转换为统一的基准点与坐标系，方便于设备信息、结构信息、监测数据的坐标转化，依据地铁结构、监测仪器、运行设备定位形成整体，将故障反映到结构与运行设备中，实现监测数据可视化，最后基于GIS系统提取地理位置信息，不仅实现监测数据在地铁结构的可视化，还实现地铁故障地理位置可视化。
利用转换后的实时在线监测数据更新BIM二维模型或三维模型的渲染数据，以实现地铁监测数据的实时BIM展示。具体的BIM展示包括，通过调取设备实时状态数据，在界面中展示离线、异常、故障、报警、预警等状态的设备数量。点击设备状态即可查看当前状态下的设备列表；通过图表展示监测数据及其衍生数据，利用图形的变化反映数据的差异，肉眼对高度差异的敏感和辨识度，更能使用户感应出数据所想表达的内容；通过设备编码等基础信息，根据各模型构件所带有的相对空间坐标，查询到设备的位置，实现在平面图与三维模型中的定位，将设备监测数据与模型构件进行关联后，可点击信息列表或模型构件，即可跳转到设备的三维位置，方便用户快速定位，及时查看设备状态。
图2是本发明实施例提供的三维渲染方式的示意图。如图2所示，三维模型的渲染过程包括：采用BIM建模软件导出具有IFC标准的*.FBX格式模型，将程序进行封装得到*.obj格式的对象，通过实例化Three,js类库建立渲染三维模型必需的场景、视图以及渲染器，通过Three,js中的OBJLoader方法将封装好的obj格式的模型体导入已创建的渲染器对象中；进一步地，为了实现自由更换视图进行三维漫游显示，将OrbitControls方法体(其具有漫游控制功能)添加到视图对象中，最后利用浏览器三维渲染场景，完成BIM三维模型在JavaScript中的导入。通过上述方式，在BIM可视化展示模块中，用户通过人机交互选择地铁相应的车厢后，将自动识别并将相应的车厢、结构与传感器位置展示在系统面板上，用户只需在BIM模型中点击相应的结构可显示该结构设置的传感器，再点击传感器即可得到相应的监测数据。同时还可以结合GIS系统可提取地铁地理位置信息。
一种基于BIM的地铁监测数据展示系统，该系统包括：
模型构件关联模块，用于依据监测设备编码信息和BIM模型构件的相对空间坐标，获取该监测设备对应的BIM二维模型的模型构件和BIM三维模型的模型构件并进行关联；
数据格式转换模块，用于获取地铁的实时在线监测数据，将实时在线监测数据转换为应用于BIM二维模型或三维模型的数据格式；
BIM展示模块，用于利用转换后的在线监测数据更新BIM二维模型或三维模型的渲染数据，以实现地铁监测数据的实时BIM展示。该系统的实现原理、技术效果与上述方法类似，此处不再赘述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，其特征在于，该方法包括：
S1.依据监测设备编码信息和BIM模型构件的相对空间坐标，获取该监测设备对应的BIM二维模型的模型构件和BIM三维模型的模型构件并进行关联；
S2.获取地铁的实时在线监测数据，将实时在线监测数据转换为应用于BIM二维模型或三维模型的数据格式；
S3.利用转换后的在线监测数据更新BIM二维模型或三维模型的渲染数据，以实现地铁监测数据的实时BIM展示。
2.如权利要求1所述的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，其中，步骤S1包括：
通过设备编码和各模型构件所对应的相对空间坐标，查询到设备的位置，依据定位获取该设备分别在二维模型和三维模型对应的模型构建，将该设备与获取的模型构件进行关联。
3.如权利要求2所述的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，其中，步骤S1还包括：
分析地铁结构与特征，从二维平面与三维空间结构可视化角度分解地铁结构的组成要素，以建立地铁结构的BIM二维模型和三维模型，利用已提取地铁结构模型的坐标将位置数据转换为统一的基准点与坐标系，依据地铁结构、监测仪器和运行设备的定位形成BIM结构，同时将故障参数关联进BIM结构，关联GIS系统以提取BIM构件的地理位置信息。
4.如权利要求1所述的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，其中，步骤S2包括：
通过安装于地铁各个部位的传感器进行地铁运行状态的在线监测，实时在线监测数据包括车门、走行部、受电弓、牵引、制动和火灾报警的运行数据。
5.如权利要求1所述的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，其中，BIM三维模型的渲染过程包括：
采用BIM建模软件导出具有IFC标准的*.FBX格式模型，将程序进行封装得到*.obj格式的对象，通过实例化Three,js类库建立渲染三维模型必需的场景、视图以及渲染器，通过Three,js中的OBJLoader方法将封装好的obj格式的模型体导入已创建的渲染器对象。
6.如权利要求5所述的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，其中，将OrbitControls方法体添加到视图对象中，利用浏览器三维渲染场景，以完成BIM三维模型在JavaScript中的导入。
7.如权利要求1所述的一种基于BIM的地铁监测数据展示方法，其中，地铁监测数据的实时BIM展示包括：
通过调取设备实时状态数据，在界面中展示离线、异常、故障、报警、预警等状态的设备数量；
通过图表展示监测数据及其衍生数据；
点击二维模型的信息列表或模型构件，以跳转到设备的三维位置。
8.一种基于BIM的地铁监测数据展示系统，其特征在于，该系统包括：
模型构件关联模块，用于依据监测设备编码信息和BIM模型构件的相对空间坐标，获取该监测设备对应的BIM二维模型的模型构件和BIM三维模型的模型构件并进行关联；
数据格式转换模块，用于获取地铁的实时在线监测数据，将实时在线监测数据转换为应用于BIM二维模型或三维模型的数据格式；
BIM展示模块，用于利用转换后的在线监测数据更新BIM二维模型或三维模型的渲染数据，以实现地铁监测数据的实时BIM展示。
9.如权利要求8所述的一种基于BIM的地铁监测数据展示系统，其中，模型构件关联模块还用于通过设备编码和各模型构件所对应的相对空间坐标，查询到设备的位置，依据定位获取该设备分别在二维模型和三维模型对应的模型构建，将该设备与获取的模型构件进行关联。
10.如权利要求9所述的一种基于BIM的地铁监测数据展示系统，其中，模型构件关联模块还用于分析地铁结构与特征，从二维平面与三维空间结构可视化角度分解地铁结构的组成要素，以建立地铁结构的BIM二维模型和三维模型，利用已提取地铁结构模型的坐标将位置数据转换为统一的基准点与坐标系，依据地铁结构、监测仪器和运行设备的定位形成BIM结构，同时将故障参数关联进BIM结构中，关联GIS系统以提取BIM构件的地理位置信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210330 |