CN113609242B - 一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统及构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统及构建方法，包括构建方法，该构建方法包括以下步骤：建立建筑信息模型，对建筑信息模型中的构件及其属性信息进行处理，并进行管理；基于建筑信息模型建立建筑运维对象构件编码体系，确定该构件的编码规则，建立建筑空间对象网格；链接建筑空间对象网格，构建建筑空间连通性拓扑网络；基于建筑空间建立建筑信息模型坐标系，确定建筑运维对象构件的坐标值；基于该拓扑网络和坐标值，构建建筑空间信息流反演模型，得到该拓扑网络中的信息流，根据信息流，在建筑信息模型中进行可视化表达，实现建筑空间运维可视化；本发明还包括可视化系统；使得建筑运行实时数据与建筑空间进行无缝融合。
Description
技术领域
本发明属于智慧建筑空间运维技术领域，尤其涉及一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统及构建方法。
背景技术
目前，基于BIM技术构建建筑三维模型用于运维的方式，主要是将摄像头、温度、湿度等传感器监测点位标记到建筑BIM三维模型上，可以在建筑运维期间查看各点位的数值，点开某点位弹出窗口显示实时视频流或详细属性信息；在现有技术方案中，仅能将建筑空间中各项分散监测的指标数据关联显示到BIM对应构件或与BIM构件分离的图标上，无法基于建筑空间对建筑内各实时运行监测数据进行计算分析，无法精细的显示建筑空间人流、车流、能源流、环境流、空气流等空间连续状态。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种支持构建建筑空间内离散的建筑运行大数据在建筑空间进行全息反演仿真模型，实现建筑运行状态全息实时可视化管控的构建方法，具体为一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法。
本发明提供了一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：建立建筑信息模型，对建筑信息模型进行轻量化处理；保留建筑运维所需要的建筑信息模型中的建筑结构、建筑运维对象构件及其属性信息；然后对建筑结构和建筑运维对象构件进行属性信息管理和可视化管理；然后对建筑运维对象构件进行属性信息管理和可视化管理；建筑运维对象构件包括建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象；
步骤2：基于建筑信息模型，建立建筑运维对象构件编码体系，根据建筑运维对象构件编码体系，确定建筑运维对象构件的编码规则；建立建筑空间对象网格和建筑运维对象数据库；
步骤3：基于建筑信息模型和建筑运维对象构件编码体系，通过链接建筑空间对象网格，构建建筑空间连通性拓扑网络；
基于建筑空间建立建筑信息模型坐标系，建筑运维对象构件在建筑信息模型中的坐标值通过建筑信息模型测量确定；
步骤4：基于步骤3中建筑空间连通性拓扑网络和坐标值，构建建筑空间信息流反演模型；通过建筑空间信息流反演模型得到在建筑空间连通性拓扑网络中的信息流；
步骤5：根据信息流，在建筑信息模型中进行可视化表达，实现建筑空间运维可视化。
优选的，步骤2包括建立建筑空间对象网格的过程：
根据建筑运维对象构件编码体系，在建筑信息模型中，自动读取建筑运维对象构件中建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象的编码以及属性信息；按照空间最小化原则建立建筑空间对象网格，建立建筑运维对象数据库。
优选的，步骤3中构建建筑空间连通性拓扑网络的过程为：
基于建筑信息模型和建筑运维对象构件编码体系，对建筑空间对象进行空间通达性计算分析，按照最近链接原则，链接建筑空间对象网格，构建建筑空间连通性拓扑网络和建筑空间拓扑网络数据库，并将建筑空间连通性拓扑网络保存到建筑空间拓扑网络数据库。
优选的，步骤3中确定建筑运维对象构件的坐标值的过程为：
将建筑正负零作为坐标系X-Y的基准面，将基准面上的建筑主体结构承重柱作为坐标系原点，建立建筑信息模型坐标系；
选择建筑运维对象构件、以及监测点位所在建筑空间的转角作为局部坐标原点，对建筑运维对象构件、以及监测点位进行实地位置测量；
通过建筑信息模型测量确定建筑空间的转角在建筑信息模型中的坐标值，进而确定建筑运维对象构件、以及监测点位在建筑信息模型中的坐标值。
优选的，步骤2包括建筑运维对象自动计算关联：
基于建筑信息模型的空间关系，将建筑空间对象与建筑设备对象进行自动计算关联，将建筑空间对象与感知设备对象进行自动计算关联，将建筑设备对象与感知设备对象进行自动计算关联；
建筑运维对象构件通过可视化管理，对自动读取的建筑运维对象构件、以及建筑运维对象构件的属性信息进行检查校对，辅以人工调整完成建筑运维对象构件自动计算关联关系的修正；并通过可视化管理，添加建筑信息模型中缺少的建筑设备对象和感知设备对象。
优选的，步骤3还包括建筑运维运行监测要素注册管理：
建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象包括多个建筑运维监测要素，对建筑运维监测要素进行集中统一编码和登记管理，并将建筑运维监测要素挂接到建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象上；使得建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象与建筑运维监测要素建立对应关系；
优选的，建筑空间运维可视化包括建筑空间人流可视化、建筑空间车流可视化、建筑空间能源流可视化、建筑空间空气流可视化、建筑空间光照流可视化、建筑空间事件流可视化、建筑空间控制流可视化。
本发明的另一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种能让建筑内人流、车流、能源流、环境流、空气流等建筑运行实时大数据与建筑空间及其结构对象进行无缝融合，并显示的系统，具体为一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统。
本发明提供了一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统，按照上述一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法运行，包括智慧建筑运维数据接入层、数据层、平台层；智慧建筑运维数据接入层通过与智慧建筑运维感知系统链接，用于在智慧建筑运维数据接入层中接收智慧建筑运维感知系统的感知信息，智慧建筑运维数据接入层与数据层链接，用于传递感知信息到数据层中进行存储；数据层与平台层链接，用于处理由数据层传递的感知信息；平台层通过与智慧建筑运维应用系统链接，用于智慧建筑运维应用系统基于平台层可视化服务能力和接口，从而实现建筑运维应用需求。
优选的，平台层包括建筑运维对象管理模块、建筑空间网络生成模块、运维数据时空融合模块、建筑可视化服务模块和应用接口服务模块；
建筑运维对象管理模块包括建筑空间对象管理、建筑设备对象管理和感知设备对象管理；
建筑空间网络生成模块包括建筑空间对象网格生成、建筑空间通达性计算和建筑空间拓扑网络计算；
运维数据时空融合模块包括建筑运维对象构件管理、建筑运维空间坐标系配准和建筑运维运行监测要素注册；
建筑可视化服务模块包括建筑信息模型引擎服务、建筑信息模型渲染引擎服务和可视化交互引擎；
应用接口服务模块用于链接所述智慧建筑运维应用系统，且包括建筑可视化引擎服务接口、建筑运维数据调用服务接口和建筑运维对象控制指令接口；
建筑运维对象管理模块、建筑空间网络生成模块、运维数据时空融合模块、建筑可视化服务模块和应用接口服务模块用于处理由数据层传递的感知信息。
优选的，数据层包括建筑信息模型数据、建筑运维对象数据、建筑空间网络数据、建筑运维实施监测大数据、建筑运维信息流大数据、建筑运维空间坐标数据和建筑运维对象构件编码库；数据层用于对感知信息进行大数据汇聚、大数据存储、大数据治理、实时计算分析。
有益效果：
1.通过上述构建方法，可以实现建筑内各种实时信息流的可视化表达。
2.可以让建筑内人流、车流、能源流、环境流、空气流等建筑运行实时大数据与建筑空间及其结构对象进行无缝融合。
3.能为办公、商业建筑招商提供更好的宣传互动体验，提升建筑品质，促进成交；为各类功能建筑运维提供更为高效的发现问题、定位事件、处理事件的操控交互界面，提高运维效率。
4.为各类功能建筑的绿色节能策略和自适应学习调节，支持精细化节能模型构建。
5.为城市综合交通枢纽等换乘为主功能建筑，提供建筑内人流、车流微交通流线组织优化，提供空间网络化分析基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施中一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法的流程图。
图2为本发明实施中一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的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的一部分实施例，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。
如图1所示，本发明提供了一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：建立建筑信息模型(BIM)，对BIM进行轻量化处理，保留建筑运维所需要的BIM中的建筑结构、建筑运维对象构件及其属性信息；然后对建筑结构和建筑运维对象构件进行属性信息管理和可视化管理；
建筑运维对象构件包括建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象；
步骤2：基于BIM，建立建筑运维对象构件(组合)编码体系，
根据建筑运维对象构件(组合)编码体系，确定建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象的编码规则；并在BIM中自动读取建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象等建筑运维对象构件(构件或组合)编码及其属性信息，按照空间最小化原则建立建筑空间对象网格，建立建筑运维对象数据库；
基于BIM的建筑运维对象构件自动计算关联：
基于BIM的空间关系，将属于建筑空间对象范围内的建筑设备对象和感知设备对象，与建筑空间对象进行自动计算关联；将属于建筑设备对象的感知设备对象与建筑设备对象进行自动计算关联；建筑运维对象构件通过可视化管理，对自动读取的建筑运维对象构件、以及建筑运维对象构件的属性信息进行检查校对，辅以人工调整完成建筑运维对象构件自动计算关联关系的修正；并通过可视化管理，添加BIM中缺少的建筑设备对象和感知设备对象；
步骤3：基于BIM和建筑运维对象构件编码体系，通过链接建筑空间对象网格，构建建筑空间连通性拓扑网络；对建筑空间对象进行空间通达性计算分析，按照最近链接原则，链接建筑空间对象网格，构建建筑空间连通性拓扑网络和建筑空间拓扑网络数据库，并将建筑空间连通性拓扑网络保存到建筑空间拓扑网络数据库；
基于建筑空间建立BIM坐标系，建筑运维对象构件在BIM中的坐标值通过BIM测量确定；
建筑运维运行监测要素注册管理：
建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象包括多个建筑运维监测要素，对建筑运维监测要素进行集中统一编码和登记管理，并将建筑运维监测要素挂接到建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象上；使得建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象与建筑运维监测要素建立对应关系；建筑运维监测要素包括人员位置、车辆位置、用电量、用水量、温度、湿度、风速、水压、水温、设备启停状态等；
建筑运维对象构件与监测点位空间坐标系配准：
将建筑正负零作为坐标系X-Y的基准面，将基准面上的建筑主体结构承重柱作为坐标系原点，建立BIM坐标系；
选择建筑运维对象构件、以及监测点位所在建筑空间的转角A作为局部坐标原点，通过BIM测量确定建筑空间的转角A在BIM中的坐标值，进而确定建筑运维对象构件、以及监测点位在BIM中的坐标值；对建筑运维对象构件、以及监测点位进行实地位置测量，得到监测数据；
结合在监测点位获取的监测数据，根据监测数据应用精度的需要，按照上述步骤进行坐标系逐步校正；
步骤4：基于步骤3中建筑空间连通性拓扑网络、坐标值和监测数据，构建建筑空间信息流反演模型，该建筑空间信息流反演模型支持散点实测数据在建筑空间连通性拓扑网络中的连续性、可视化表达；
根据建筑空间信息流反演模型，将步骤3中得到的监测数据进行建筑空间信息流反演，获得在建筑空间连通性拓扑网络中的信息流；
步骤5：根据信息流的特点，在BIM中进行可视化表达，实现建筑空间运维可视化，进而可以为实现建筑空间运维可视、可控、可管提供支撑；建筑空间运维可视化包括建筑空间人流可视化、建筑空间车流可视化、建筑空间能源流可视化、建筑空间空气流可视化、建筑空间光照流可视化、建筑空间事件流可视化、建筑空间控制流可视化。
如图2所示，本发明实施例提供了一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统，该系统按照上述构建方法运行，且包括智慧建筑运维数据接入层、数据层、平台层；智慧建筑运维数据接入层通过与智慧建筑运维感知系统链接，用于在智慧建筑运维数据接入层中接收智慧建筑运维感知系统的感知信息，智慧建筑运维数据接入层与数据层链接，用于传递感知信息到数据层中进行存储；数据层与平台层链接，用于处理由数据层传递的感知信息；平台层通过与智慧建筑运维应用系统链接，用于智慧建筑运维应用系统基于平台层可视化服务能力和接口，从而实现建筑运维应用需求。
平台层包括建筑运维对象管理模块、建筑空间网络生成模块、运维数据时空融合模块、建筑可视化服务模块和应用接口服务模块；
建筑运维对象管理模块包括建筑空间对象管理、建筑设备对象管理和感知设备对象管理等；
建筑空间网络生成模块包括建筑空间对象网格生成、建筑空间通达性计算和建筑空间拓扑网络计算等；
运维数据时空融合模块包括建筑运维对象构件管理、建筑运维空间坐标系配准和建筑运维运行监测要素注册等；
建筑可视化服务模块包括建筑信息模型引擎服务、建筑信息模型渲染引擎服务和可视化交互引擎等；
应用接口服务模块用于链接所述智慧建筑运维应用系统，且包括建筑可视化引擎服务接口、建筑运维数据调用服务接口和建筑运维对象控制指令接口等；
建筑运维对象管理模块、建筑空间网络生成模块、运维数据时空融合模块、建筑可视化服务模块和应用接口服务模块用于处理由数据层传递的感知信息。
数据层包括建筑信息模型数据、建筑运维对象数据、建筑空间网络数据、建筑运维实施监测大数据、建筑运维信息流大数据、建筑运维空间坐标数据和建筑运维对象构件编码库等；数据层用于对感知信息进行大数据汇聚、大数据存储、大数据治理、实时计算分析、以及构件大数据模型和人工智能模型。
该系统还包括标准规范体系和信息安全体系，用于维护系统中的信息安全、以及定义标准；研发人员通过上述构建方法构建出该智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统，并通过标准规范体系维护系统中的信息安全，通过信息安全体系定义标准；系统管理员则可以对该智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统进行管理。
本发明实施例提供的这种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统及构建方法具有以下有益效果：
1.通过上述构建方法，可以实现建筑内各种实时信息流的可视化表达。
2.可以让建筑内人流、车流、能源流、环境流、空气流等建筑运行实时大数据与建筑空间及其结构对象进行无缝融合。
3.能为办公、商业建筑招商提供更好的宣传互动体验，提升建筑品质，促进成交；为各类功能建筑运维提供更为高效的发现问题、定位事件、处理事件的操控交互界面，提高运维效率。
4.为各类功能建筑的绿色节能策略和自适应学习调节，支持精细化节能模型构建。
5.为城市综合交通枢纽等换乘为主功能建筑，提供建筑内人流、车流微交通流线组织优化，提供空间网络化分析基础。
以上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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：建立建筑信息模型，对建筑信息模型进行轻量化处理；保留建筑运维所需要的建筑信息模型中的建筑结构、建筑运维对象构件及其属性信息；然后对建筑结构和建筑运维对象构件进行属性信息管理和可视化管理；然后对建筑运维对象构件进行属性信息管理和可视化管理；所述建筑运维对象构件包括建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象；
步骤2：基于建筑信息模型，建立建筑运维对象构件编码体系，根据建筑运维对象构件编码体系，确定建筑运维对象构件的编码规则；建立建筑空间对象网格和建筑运维对象数据库；
步骤3：基于建筑信息模型和建筑运维对象构件编码体系，通过链接建筑空间对象网格，构建建筑空间连通性拓扑网络；
基于建筑空间建立建筑信息模型坐标系，建筑运维对象构件在建筑信息模型中的坐标值通过建筑信息模型测量确定；
步骤4：基于步骤3中建筑空间连通性拓扑网络和所述坐标值，构建建筑空间信息流反演模型；通过建筑空间信息流反演模型得到在建筑空间连通性拓扑网络中的信息流；
步骤5：根据信息流，在建筑信息模型中进行可视化表达，实现建筑空间运维可视化。
2.根据权利要求1所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，其特征在于，所述步骤2包括建立建筑空间对象网格的过程：
根据建筑运维对象构件编码体系，在建筑信息模型中，自动读取建筑运维对象构件中建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象的编码以及属性信息；按照空间最小化原则建立建筑空间对象网格，建立建筑运维对象数据库。
3.根据权利要求2所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，其特征在于，所述步骤3中构建建筑空间连通性拓扑网络的过程为：
基于建筑信息模型和建筑运维对象构件编码体系，对建筑空间对象进行空间通达性计算分析，按照最近链接原则，链接建筑空间对象网格，构建建筑空间连通性拓扑网络和建筑空间拓扑网络数据库，并将建筑空间连通性拓扑网络保存到建筑空间拓扑网络数据库。
4.根据权利要求3所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，其特征在于，所述步骤3中确定建筑运维对象构件的坐标值的过程为：
将建筑正负零作为坐标系X-Y的基准面，将基准面上的建筑主体结构承重柱作为坐标系原点，建立建筑信息模型坐标系；
选择建筑运维对象构件、以及监测点位所在建筑空间的转角作为局部坐标原点，对建筑运维对象构件、以及监测点位进行实地位置测量；
通过建筑信息模型测量确定建筑空间的转角在所述建筑信息模型中的坐标值，进而确定建筑运维对象构件、以及监测点位在所述建筑信息模型中的坐标值。
5.根据权利要求2所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，其特征在于，所述步骤2包括建筑运维对象自动计算关联：
基于建筑信息模型的空间关系，将建筑空间对象与建筑设备对象进行自动计算关联，将建筑空间对象与感知设备对象进行自动计算关联，将建筑设备对象与感知设备对象进行自动计算关联；
建筑运维对象构件通过可视化管理，对自动读取的建筑运维对象构件、以及建筑运维对象构件的属性信息进行检查校对，辅以人工调整完成建筑运维对象构件自动计算关联关系的修正；并通过可视化管理，添加建筑信息模型中缺少的建筑设备对象和感知设备对象。
6.根据权利要求4所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，其特征在于，所述步骤3还包括建筑运维运行监测要素注册管理：
建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象包括多个建筑运维监测要素，对建筑运维监测要素进行集中统一编码和登记管理，并将建筑运维监测要素挂接到建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象上；使得建筑空间对象、建筑设备对象和感知设备对象与建筑运维监测要素建立对应关系。
7.根据权利要求1所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法，其特征在于，所述建筑空间运维可视化包括建筑空间人流可视化、建筑空间车流可视化、建筑空间能源流可视化、建筑空间空气流可视化、建筑空间光照流可视化、建筑空间事件流可视化、建筑空间控制流可视化。
8.一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统，按照权利要求1-7任一项所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化构建方法运行，其特征在于，包括智慧建筑运维数据接入层、数据层、平台层；所述智慧建筑运维数据接入层通过与智慧建筑运维感知系统链接，用于在智慧建筑运维数据接入层中接收所述智慧建筑运维感知系统的感知信息，所述智慧建筑运维数据接入层与所述数据层链接，用于传递所述感知信息到数据层中进行存储；所述数据层与平台层链接，用于处理由数据层传递的所述感知信息；所述平台层通过与智慧建筑运维应用系统链接，用于智慧建筑运维应用系统基于平台层可视化服务能力和接口，从而实现建筑运维应用需求。
9.根据权利要求8所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统，其特征在于，所述平台层包括建筑运维对象管理模块、建筑空间网络生成模块、运维数据时空融合模块、建筑可视化服务模块和应用接口服务模块；
所述建筑运维对象管理模块包括建筑空间对象管理、建筑设备对象管理和感知设备对象管理；
所述建筑空间网络生成模块包括建筑空间对象网格生成、建筑空间通达性计算和建筑空间拓扑网络计算；
所述运维数据时空融合模块包括建筑运维对象构件管理、建筑运维空间坐标系配准和建筑运维运行监测要素注册；
所述建筑可视化服务模块包括建筑信息模型引擎服务、建筑信息模型渲染引擎服务和可视化交互引擎；
所述应用接口服务模块用于链接所述智慧建筑运维应用系统，且包括建筑可视化引擎服务接口、建筑运维数据调用服务接口和建筑运维对象控制指令接口；
所述建筑运维对象管理模块、建筑空间网络生成模块、运维数据时空融合模块、建筑可视化服务模块和应用接口服务模块用于处理由数据层传递的所述感知信息。
10.根据权利要求8所述的一种智慧建筑空间运维大数据全息可视化系统，其特征在于，所述数据层包括建筑信息模型数据、建筑运维对象数据、建筑空间网络数据、建筑运维实施监测大数据、建筑运维信息流大数据、建筑运维空间坐标数据和建筑运维对象构件编码库；所述数据层用于对所述感知信息进行大数据汇聚、大数据存储、大数据治理、实时计算分析。
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