CN114011859B - 一种基于bim的污染土壤修复多机遥操作系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统及工作方法，属于BIM以及污染土壤修复领域，系统通过移动平台在施工前进入污染土壤区域，扫描获取该区域内真实空间分布的点云数据，通过BIM建模模块将点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的有色的BIM模型；并将施工设备如挖掘机、装载机的模型合入BIM模型中，并在BIM模型中将待修复的土壤划分为多个施工单元以指导施工设备的施工动作；将施工设备分为车体和远程驾驶舱，通过远程驾驶舱直观地显示修复现场的施工情况、控制施工设备的施工动作。本发明在远程驾驶舱内低时延、高码率地感知机械周围场景，在提高挖掘机驾驶员安全性的同时，减少污染物对工人健康的影响，提升工作效率。

Description

一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统及工作方法

技术领域

本发明属于BIM以及污染土壤修复技术领域，更具体地，涉及一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统及工作方法。

背景技术

目前，面向污染土壤修复的方法主要有掩埋、植物修复、生物修复、土壤淋洗、固化稳定化以及各种集成修复技术。无一例外上述技术均需要通过使用挖掘机和装载机等工程机械对土壤进行处理。而往往污染土壤修复现场是一个密闭的环境，因为污染物的挥发，使得现场空气中掺杂着大量有毒有害气体，驾驶员需要实地在机械内进行控制，对污染土壤操作。但是，有毒物质会极大的地损害挖掘机驾驶员身体健康，此外，挖掘机驾驶员在密闭环境中进行土壤修复过程中，由于挖掘产生的粉尘和修复导致的烟雾，影响了视觉传感器的感知。因此对于挖掘机的远程遥控驾驶，具有巨大的研究价值。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统及工作方法，其目的在于，通过构建BIM模型来还原真实场景，在仿真场景中远程遥控挖掘机和装载机进行污染土壤修复操作，由此解决如何实现远程遥控修复污染土壤，以及挖掘产生的粉尘和修复导致的烟雾引起的视觉衰退的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了以下技术方案：

一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，包括：移动平台、BIM建模模块、BIM模型完善模块、施工设备、车载环境感知模块、车身状态感知模块、车载数据处理模块和数据传输模块，其中，

所述移动平台用于在施工前进入污染土壤区域，扫描获取该区域内真实空间分布的点云数据，并传输至BIM建模模块；

所述BIM建模模块用于将所述点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的有色的BIM模型，以及在所述有色的BIM模型中标定施工所需信息；

所述BIM模型完善模块用于将施工设备的模型合成入所述有色的BIM模型中，并在所述有色的BIM模型中将待修复的土壤划分为多个施工单元，所述施工单元是施工设备单次动作能够完成施工的区域；

所述施工设备包括车体和远程驾驶舱，所述车体上搭载有车载环境感知模块、车身状态感知模块、车载数据处理模块、数据传输模块和控制器，

所述车载环境感知模块用于生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，并将所述第二点云数据传输至车载数据处理模块；

所述车身状态感知模块用于测量车体自身的状态信息并传输至车载数据处理模块和数据传输模块；

所述车载数据处理模块用于对所述第二点云数据去雾后构建车体的施工装置与环境交互的点云图像；还用于加载所述BIM模型完善模块处理后的BIM模型，将所述车体自身的状态信息导入所述BIM模型中的施工设备的模型中，实现施工设备的模型与真实的施工设备实时同步位姿；还用于将所述BIM模型中划分的施工单元信息和所述施工所需信息传输至所述控制器；还用于将所述点云图像和同步位姿后的BIM模型的图像数据传输至数据传输模块；

所述数据传输模块用于将所述点云图像、所述同步位姿后的BIM模型的图像数据、所述车体自身的状态信息发送给远程驾驶舱，以及接收远程驾驶舱发送的控制指令，并将控制指令传输至所述控制器；

所述控制器用于根据所述控制指令、所述施工单元信息和所述施工所需信息，控制车体及车体上施工装置的运动状态；

所述远程驾驶舱设置于所述污染土壤区域以外的地方，用于人机交互，接收并显示所述点云图像、所述BIM模型的图像数据、所述车体自身的状态信息构成的修复现场实时画面，驾驶员根据修复现场实时画面下发用于控制施工设备动作的控制指令。

优选地，所述移动平台搭载有三维激光雷达和深度相机，所述三维激光雷达用于扫描获取所述污染土壤区域内真实空间分布的激光点云数据，并将所述激光点云数据传输至BIM建模模块；所述深度相机用于扫描获取所述污染土壤区域内的颜色信息，并将颜色信息标定在第一点云数据上，并将所述第一点云数据传输至BIM建模模块。

优选地，所述BIM建模模块用于将所述激光点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的初始的BIM模型，以及将所述第一点云数据中的颜色信息按照污染土壤区域内真实空间内颜色分布加载在所述初始的BIM模型，生成有色的BIM模型。

优选地，所述施工所需信息包括：拟修复的土壤区域、土壤修复装置的上料口和出料口。

优选地，所述施工设备包括挖掘机和/或装载机。

优选地，所述车载环境感知模块包括毫米波雷达和多线激光雷达，其中，

所述毫米波雷达用于进行避障监测，并将避障信息传输至控制器；

所述多线激光雷达用于生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，并将所述第二点云数据传输至车载数据处理模块。

优选地，所述车体自身的状态信息包括车体的液压缸行程、车体的液压缸压力、车体位置和姿态信息，以及车体的发动机转速；所述车身状态感知模块包括：

液压缸行程传感器，用于测量车体的液压缸行程；

液压缸压力传感器，用于测量车体的液压缸压力；

车身定位单元，用于测量车体的车体位置和姿态信息；

发动机转速测量单元，用于测量车体的发动机转速。

优选地，所述车载环境感知模块还用于避障监测，并将避障信息传输至控制器；所述控制器还用于根据所述避障信息，控制车体进行避障。

优选地，所述车载数据处理模块用于对所述第二点云数据通过去雾与着色构建车体的施工装置与环境交互的点云图像。

按照本发明的另一方面，还提供了以下技术方案：

一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作方法，包括如下步骤：

(S1)移动平台在施工前进入污染土壤区域，扫描获取该区域内真实空间分布的点云数据；

(S2)将所述点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的有色的BIM模型，在所述有色的BIM模型中标定施工所需信息；

(S3)将施工设备的模型合成入所述有色的BIM模型中，并在所述有色的BIM模型中将待修复的土壤划分为多个施工单元，所述施工单元是施工设备单次动作能够完成施工的区域；

(S4)施工时，通过车载环境感知模块生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，通过车身状态感知模块测量车体自身的状态信息，

通过车载数据处理模块对所述第二点云数据去雾后构建车体的施工装置与环境交互的点云图像，加载步骤(S3)处理后的BIM模型，将所述车体自身的状态信息导入所述BIM模型中的施工设备的模型中，实现施工设备的模型与真实的施工设备实时同步位姿，将所述BIM模型中划分的施工单元信息和所述施工所需信息传输至控制器，

通过车载的数据传输模块将所述点云图像、所述BIM模型的图像数据、所述车体自身的状态信息发送给远程驾驶舱，并接收远程驾驶舱发送的控制指令，并将控制指令传输至所述控制器；

控制器用于根据所述控制指令、所述施工单元信息和所述施工所需信息，控制车体及车体上施工装置的运动状态；

远程驾驶舱设置于所述污染土壤区域以外的地方，接收并显示所述点云图像、所述BIM模型的图像数据、所述车体自身的状态信息构成的修复现场实时画面，驾驶员根据修复现场实时画面下发用于控制施工设备动作的控制指令。

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：

1、本发明提供的基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统及方法，通过移动平台在施工前进入污染土壤区域，扫描获取该区域内真实空间分布的点云数据，通过BIM建模模块将点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的有颜色的BIM模型，并在BIM模型中标定施工所需信息，如拟修复的土壤区域、土壤修复装置的上料口和出料口；并将施工设备如挖掘机、装载机的模型合入BIM模型中，并在BIM模型中将待修复的土壤划分为多个施工单元以指导施工设备的施工动作；从而通过BIM模型复原土壤修复现场的三维画面、辅助控制施工设备动作；

将施工设备分为车体和远程驾驶舱，通过车体上搭载的车载环境感知模块生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，通过车身状态感知模块测量车体自身的状态信息，通过车载数据处理模块对所述第二点云数据去雾后构建车体的施工装置与环境交互的点云图像，加载BIM模型，将所述车体自身的状态信息导入所述BIM模型中的施工设备的模型中，实现施工设备的模型与真实的施工设备实时同步位姿，将所述BIM模型中划分的施工单元信息和所述施工所需信息传输至控制器，通过控制器控制车体及车体上施工装置的运动状态；

通过远程驾驶舱显示BIM模型的图像数据、点云图像和车体自身的状态信息，使得驾驶员在修复现场以外的地方，即可直观地看到修复现场的施工情况、控制施工设备的施工动作，在提高挖掘机驾驶员安全性的同时，还可以减少污染物对工人健康的影响，在远程驾驶舱内低时延、高码率地感知机械周围场景，提升工作效率。

2、本发明提供的基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统及方法，将驾驶舱与工作车体分离，通过车载数据处理模块对第二点云数据去雾后构建车体的施工装置与环境交互的点云图像，通过去雾操作能够消除粉尘和烟雾所导致的点云杂点，使得远程驾驶员看到更清楚的施工画面，即使现场烟雾缭绕施工视野不清楚，远程驾驶员看到的画面也是清楚的，由此通过BIM+点云技术将车体工作时的位姿与工况实时记录并传输到远程驾驶舱，保障了驾驶员安全的同时也克服了土壤修复时粉尘与烟雾导致的视觉退化问题。

附图说明

图1是本发明较佳实施例中一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统的架构示意图。

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。

为解决驾驶员在污染土壤修复现场实地操作挖掘机面临的安全健康问题，本发明提供了一种基于BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)的污染土壤修复多机遥操作系统及工作方法，主要目的就是利用远程遥控来代替实地控制，从而解决现场环境对驾驶员身体健康的不良影响的问题，利用BIM+点云和物联网集成技术构建动态虚拟场景，从而提升挖掘机驾驶安全性以及生产效率。

本发明提供的基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统包括：移动平台、BIM建模模块、BIM模型完善模块、施工设备、车载环境感知模块、车身状态感知模块、车载数据处理模块和数据传输模块。

移动平台用于在施工前进入污染土壤区域，扫描获取该区域内真实空间分布的点云数据，并传输至BIM建模模块。

本发明实施例中，移动平台搭载有三维激光雷达和深度相机，三维激光雷达用于扫描获取污染土壤区域内真实空间分布的激光点云数据，并将激光点云数据传输至BIM建模模块；深度相机用于扫描获取污染土壤区域内的深度和颜色信息，并将颜色信息标定在第一点云数据上，并将第一点云数据传输至BIM建模模块。

BIM建模模块用于将激光点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的初始的BIM模型，以及将第一点云数据中的颜色信息按照污染土壤区域内真实空间内颜色分布加载在初始的BIM模型，生成有色的BIM模型，以及在有色的BIM模型中标定施工所需信息。

本发明实施例中，BIM建模模块将激光点云数据和第一点云数据分别导入Revit中，生成表示污染土壤区域内真实空间分布的初始的BIM模型，并将第一点云数据中的颜色信息按照污染土壤区域内真实空间内颜色分布加载在初始的BIM模型，生成有色的BIM模型。人工在BIM模型中标定施工所需信息，如拟修复的土壤区域、土壤修复装置的上料口和出料口。

BIM模型完善模块用于将施工设备的模型合成入有色的BIM模型中，并在有色的BIM模型中将待修复的土壤划分为多个施工单元，施工单元是施工设备单次动作能够完成施工的区域；施工设备包括挖掘机和/或装载机。其中，施工设备的模型可通过Solidworks软件构建。

施工设备包括车体和远程驾驶舱，车体上搭载有车载环境感知模块、车身状态感知模块、车载数据处理模块、数据传输模块和控制器。

车载环境感知模块用于避障监测和生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，并将避障信息传输至控制器，将第二点云数据传输至车载数据处理模块。

本发明实施例中，车载环境感知模块包括毫米波雷达和多线激光雷达，其中，毫米波雷达用于进行避障监测，并将避障信息传输至控制器；多线激光雷达用于生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，并将第二点云数据传输至车载数据处理模块。

车身状态感知模块用于测量车体自身的状态信息并传输至车载数据处理模块和数据传输模块。车体自身的状态信息包括车体的液压缸行程、车体的液压缸压力、车体位置和姿态信息，以及车体的发动机转速。

具体地，车身状态感知模块包括：

液压缸行程传感器，用于测量车体的液压缸行程；

液压缸压力传感器，用于测量车体的液压缸压力；

车身定位单元，用于测量车体的车体位置和姿态信息。本发明实施例中，车身定位基于UWB/IMU融合感知的方式，通过LTSM+attention算法对IMU获取到的角速度和角加速度进行去噪声处理，再与UWB的位置信息融合，得到机械的精确位姿。

发动机转速测量单元，用于测量车体的发动机转速。

车载数据处理模块用于对第二点云数据去雾和着色后构建车体的施工装置与环境交互的点云图像；还用于加载BIM模型完善模块处理后的BIM模型，将车体自身的状态信息导入BIM模型中的施工设备的模型中，实现施工设备的模型与真实的施工设备实时同步位姿；还用于将BIM模型中划分的施工单元信息和施工所需信息传输至控制器；还用于将点云图像和同步位姿后的BIM模型的图像数据传输至数据传输模块。

数据传输模块用于将点云图像、同步位姿后的BIM模型的图像数据、车体自身的状态信息发送给远程驾驶舱，以及接收远程驾驶舱发送的控制指令，并将控制指令传输至控制器。本发明实施例中，点云图像是由安装在设备上的多线激光雷达多次回波采集并通过AR-CNN算法去雾生成的土壤修复现场实时点云画面；BIM模型的图像是由车身状态感知模块采集位姿和液压缸形成数据并导入事先建立的BIM模型，生成多种设备模型在BIM中动态交互图像。

控制器用于根据控制指令、施工单元信息和施工所需信息，控制车体及车体上施工装置的运动状态。

远程驾驶舱设置于污染土壤区域以外的地方，用于人机交互，接收并显示点云图像、BIM模型的图像数据、车体自身的状态信息构成的修复现场实时画面，驾驶员根据修复现场实时画面下发用于控制施工设备动作的控制指令。远程驾驶舱与车载的数据传输模块之间可通过5G技术进行通信。

本发明实施例中，远程驾驶舱内设有大屏显示器、高性能处理主机和施工设备的操作台，用于显示土壤修复现场的BIM图像、点云图像、可视化的机械状态，如液压缸行程、液压缸压力、车身位姿等，驾驶员根据驾驶舱屏幕获得的现场实时画面对挖掘机下发控制指令；

操作台包括：带操作手柄的驾驶座椅、控制面板、控制器CAN转NET模块、工业平板以及电源模块；操作手柄及控制面板连接信号采集模块，将驾驶员的操作转化为控制信号指令通过网络通讯发到机械的控制器。

本发明系统将驾驶舱与工作车体分离，采用BIM+点云技术将车体工作时的位姿与工况实时记录并传输到远程驾驶舱，保障了驾驶员安全的同时也克服了土壤修复时粉尘与烟雾导致的视觉退化问题。

本发明实施例还提供一种基于上述系统的基于BIM的污染土壤修复多机遥操作方法，包括如下步骤：

(S1)移动平台在施工前进入污染土壤区域，扫描获取该区域内真实空间分布的点云数据；

(S2)将点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的有色的BIM模型，在有色的BIM模型中标定施工所需信息；

(S3)将施工设备的模型合成入有色的BIM模型中，并在有色的BIM模型中将待修复的土壤划分为多个施工单元，施工单元是施工设备单次动作能够完成施工的区域；

(S4)施工时，通过车载环境感知模块生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，通过车身状态感知模块测量车体自身的状态信息，

通过车载数据处理模块对第二点云数据去雾后构建车体的施工装置与环境交互的点云图像，加载步骤(S3)处理后的BIM模型，将车体自身的状态信息导入BIM模型中的施工设备的模型中，实现施工设备的模型与真实的施工设备实时同步位姿，将BIM模型中划分的施工单元信息和施工所需信息传输至控制器，

通过车载的数据传输模块将点云图像、BIM模型的图像数据、车体自身的状态信息发送给远程驾驶舱，并接收远程驾驶舱发送的控制指令，并将控制指令传输至控制器。

控制器用于根据控制指令、施工单元信息和施工所需信息，控制车体及车体上施工装置的运动状态；

远程驾驶舱设置于污染土壤区域以外的地方，接收并显示点云图像、BIM模型的图像数据、车体自身的状态信息构成的修复现场实时画面，驾驶员根据修复现场实时画面下发用于控制施工设备动作的控制指令。

以下结合附图和实例对本发明提供的基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统及方法进行进一步详细的说明。

(1)实施环境：在一处封闭的污染土壤区域，布置有一台装载机、一台挖掘机、土壤修复装置，其中土壤修复装置包括上料口、土壤修复剂存储器、筛分器、淋洗器、搅拌桶、出料口等。

(2)快速BIM建模：利用搭载三维激光雷达和深度相机(辅助)的移动平台扫描场内场景，获取真实空间分布的激光点云数据，借助天宝RealWorks等点云处理软件将点云转换为BIM模型，导入Revit中使用；导入土壤信息、场内各机械和装置的信息以及必要的工程信息；建立装载机和挖掘机的虚拟机械模型，替换真实模型导入到BIM模型。

(3)修复准备：向土壤修复装置投入足量的土壤修复剂；检查装载机、挖掘机以及土壤修复装置的状态，确保可以正常使用；检查进风口、通风口，确保通风口外接的净化装置可使空气达到排放标准；检查远程驾驶舱中的操作平台和显示屏幕，没有问题则驾驶员入座。

(4)环境感知：挖掘机和装载机上配有毫米波雷达和多线激光雷达，系统启动后由其生成并发送车体工作装置与环境交互的点云数据，其中多线激光雷达采用3次回波的方式；车载数据处理模块接收点云数据，通过AR-CNN模型对数据进行处理，消除粉尘和烟雾所导致的点云杂点；生成图像并发送至远程驾驶舱。

(5)车身感知：车身状态感知模块包括液压缸行程传感器、液压缸压力传感器、车身定位单元、发动机转速测量单元等；车身定位单元基于UWB/IMU融合感知的方式，通过LTSM+attention算法对IMU获取到的角速度和角加速度进行去噪声处理，再与UWB的位置信息融合，得到机械的精确位姿；液压缸行程传感器感知液压缸行程，导入BIM模型可通过顺运动学分析解算工作装置的位姿；通过液压缸压力传感器和声音传感器获取的数据，可以为驾驶员提供声音和震动的反馈，使操作贴近真实；发动机转速、挡位等其他常规机械信息传输到车载数据处理模块中记录并发送至远程驾驶舱。

(6)数据处理与传输：车载数据处理模块接收车身状态信息，导入BIM中的机械模型并实时同步位姿；接收点云数据，通过去雾与着色算法构建并发送点云图像；采用5G通讯技术将数据处理模块得到的实BIM数据与点云图像发送给远程控制模块，并及时回传远程控制模块的控制指令。

(7)可视化：远程驾驶舱内含实时显示系统，包括大屏显示器和高性能处理主机，用于显示土壤修复现场的BIM图像、点云图像、可视化的机械状态，如液压缸行程、液压缸压力、车身位姿等，驾驶员根据驾驶舱屏幕获得的现场实时画面对挖掘机下发控制指令；所述点云图像是由安装在设备上的多线激光雷达多次回波采集并通过AR-CNN算法去雾生成的土壤修复现场实时点云画面；所述BIM图像是由车身状态感知模块采集位姿和液压缸形成数据并导入事先建立的BIM模型，生成多种设备模型在BIM中动态交互图像。

(8)操作控制：操作台包括带操作手柄的驾驶座椅、控制面板、控制器CAN转NET模块、工业平板以及电源模块；模拟舱中的操作手柄及控制面板连接信号采集模块，将驾驶员的操作转化为控制信号通过网络通讯发到机械的控制器。

(9)修复步骤操作：通过遥控技术，实现挖掘机和装载机对污染土壤在密闭环境下进行挖掘，倾翻，挖松；挖掘机将挖松后的表层污染土壤堆积成土堆，装载机铲运污染土壤至上料机；污染土壤经过筛分后淋洒修复剂并翻动，使得土壤与修复剂混合均匀，送至卸料口；挖掘机和装载机从卸料口取回污染土壤，摊铺使之充分反应。

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 (9)

1.一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，其特征在于，包括：移动平台、BIM建模模块、BIM模型完善模块、施工设备、车载环境感知模块、车身状态感知模块、车载数据处理模块和数据传输模块，其中，

所述移动平台用于在施工前进入污染土壤区域，扫描获取该区域内真实空间分布的点云数据，并传输至BIM建模模块；

所述BIM建模模块用于将所述点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的有色的BIM模型，以及在所述有色的BIM模型中标定施工所需信息；所述施工所需信息包括：拟修复的土壤区域、土壤修复装置的上料口和出料口；

所述BIM模型完善模块用于将施工设备的模型合成入所述有色的BIM模型中，并在所述有色的BIM模型中将待修复的土壤划分为多个施工单元，所述施工单元是施工设备单次动作能够完成施工的区域；

所述施工设备包括车体和远程驾驶舱，所述车体上搭载有车载环境感知模块、车身状态感知模块、车载数据处理模块、数据传输模块和控制器，

所述车载环境感知模块用于生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，并将所述第二点云数据传输至车载数据处理模块；

所述车身状态感知模块用于测量车体自身的状态信息并传输至车载数据处理模块和数据传输模块；

所述车载数据处理模块用于对所述第二点云数据去雾后构建车体的施工装置与环境交互的点云图像；还用于加载所述BIM模型完善模块处理后的BIM模型，将所述车体自身的状态信息导入所述BIM模型中的施工设备的模型中，实现施工设备的模型与真实的施工设备实时同步位姿；还用于将所述BIM模型中划分的施工单元信息和所述施工所需信息传输至所述控制器；还用于将所述点云图像和同步位姿后的BIM模型的图像数据传输至数据传输模块；

所述数据传输模块用于将所述点云图像、所述同步位姿后的BIM模型的图像数据、所述车体自身的状态信息发送给远程驾驶舱，以及接收远程驾驶舱发送的控制指令，并将控制指令传输至所述控制器；

所述控制器用于根据所述控制指令、所述施工单元信息和所述施工所需信息，控制车体及车体上施工装置的运动状态；

所述远程驾驶舱设置于所述污染土壤区域以外的地方，用于人机交互，接收并显示所述点云图像、所述BIM模型的图像数据、所述车体自身的状态信息构成的修复现场实时画面，驾驶员根据修复现场实时画面下发用于控制施工设备动作的控制指令。

2.如权利要求1所述的一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，其特征在于，所述移动平台搭载有三维激光雷达和深度相机，所述三维激光雷达用于扫描获取所述污染土壤区域内真实空间分布的激光点云数据，并将所述激光点云数据传输至BIM建模模块；所述深度相机用于扫描获取所述污染土壤区域内的颜色信息，并将颜色信息标定在第一点云数据上，并将所述第一点云数据传输至BIM建模模块。

3.如权利要求2所述的一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，其特征在于，所述BIM建模模块用于将所述激光点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的初始的BIM模型，以及将所述第一点云数据中的颜色信息按照污染土壤区域内真实空间内颜色分布加载在所述初始的BIM模型，生成有色的BIM模型。

4.如权利要求1所述的一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，其特征在于，所述施工设备包括挖掘机和/或装载机。

5.如权利要求1-4任一所述的一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，其特征在于，所述车载环境感知模块包括毫米波雷达和多线激光雷达，其中，

所述毫米波雷达用于进行避障监测，并将避障信息传输至控制器；

所述多线激光雷达用于生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，并将所述第二点云数据传输至车载数据处理模块。

6.如权利要求1-4任一所述的一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，其特征在于，所述车体自身的状态信息包括车体的液压缸行程、车体的液压缸压力、车体位置和姿态信息，以及车体的发动机转速；所述车身状态感知模块包括：

液压缸行程传感器，用于测量车体的液压缸行程；

液压缸压力传感器，用于测量车体的液压缸压力；

车身定位单元，用于测量车体的车体位置和姿态信息；

发动机转速测量单元，用于测量车体的发动机转速。

7.如权利要求1-4任一所述的一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，其特征在于，所述车载环境感知模块还用于避障监测，并将避障信息传输至控制器；所述控制器还用于根据所述避障信息，控制车体进行避障。

8.如权利要求1所述的一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作系统，其特征在于，所述车载数据处理模块用于对所述第二点云数据通过去雾与着色构建车体的施工装置与环境交互的点云图像。

9.一种基于BIM的污染土壤修复多机遥操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(S1)移动平台在施工前进入污染土壤区域，扫描获取该区域内真实空间分布的点云数据；

(S2)将所述点云数据处理得到用于表示污染土壤区域内真实空间分布的有色的BIM模型，在所述有色的BIM模型中标定施工所需信息；

(S3)将施工设备的模型合成入所述有色的BIM模型中，并在所述有色的BIM模型中将待修复的土壤划分为多个施工单元，所述施工单元是施工设备单次动作能够完成施工的区域；

(S4)施工时，通过车载环境感知模块生成车体的施工装置与环境交互的第二点云数据，通过车身状态感知模块测量车体自身的状态信息，

通过车载数据处理模块对所述第二点云数据去雾后构建车体的施工装置与环境交互的点云图像，加载步骤(S3)处理后的BIM模型，将所述车体自身的状态信息导入所述BIM模型中的施工设备的模型中，实现施工设备的模型与真实的施工设备实时同步位姿，将所述BIM模型中划分的施工单元信息和所述施工所需信息传输至控制器，

通过车载的数据传输模块将所述点云图像、所述BIM模型的图像数据、所述车体自身的状态信息发送给远程驾驶舱，并接收远程驾驶舱发送的控制指令，并将控制指令传输至所述控制器；

控制器用于根据所述控制指令、所述施工单元信息和所述施工所需信息，控制车体及车体上施工装置的运动状态；

远程驾驶舱设置于所述污染土壤区域以外的地方，接收并显示所述点云图像、所述BIM模型的图像数据、所述车体自身的状态信息构成的修复现场实时画面，驾驶员根据修复现场实时画面下发用于控制施工设备动作的控制指令。

Images