CN116826970A - 基于bim、gis和iot技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统 - Google Patents

基于bim、gis和iot技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，所述系统包括：数据采集系统，用于获取目标区域内的用电数据和实时监控画面；数据处理系统，与数据采集系统相连，用于对用电数据和监控画面进行处理、存储和集成；业务应用系统，与数据处理系统相连，用于接收和分析用电数据，并与显示系统进行对接；显示系统，与业务应用系统相连，用于根据用户访问需求，在不同的应用场景展示不同的内容，对目标区域内的用电数据通过三维可视化形式进行展示，以辅助对目标区域内的用电情况进行管理。本申请依据BIM+GIS+IOT技术构建的智慧管理平台，能够实时反映园区各目标的用电情况，还可以预测园区未来的用电量，辅助园区能源优化调度。

Description

基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统
技术领域
本申请属于配电网调度技术领域，涉及一种源网荷储集成管理技术领域，特别是涉及一种基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统。
背景技术
近年来，随着更大规模新能源的建设，资源富集区与资源消耗区的远距离分离矛盾越加凸显，大规模消纳一直是个焦点，如何在保证电网安全的基础上更好地消纳新能源，除了加强电网建设，储能建设之外，源网荷储一体化和多能互补技术成为行业关注的焦点。
电力系统是一个需要接近于实时维持在供需平衡状态的能量系统，在传统电力系统中，通过按照需求侧负荷的变化进行各上网发电机组的有功和无功调整，从而保持整个电力系统的安全稳定运行，该类型的电力平衡调节方式通常称为“源随荷动”。
“源网荷储一体化”其本质为构建一个新型的电力系统，将一张大电网分解成多个层级，形成以大电网为主导，区域(省)级、市(县)级、园区(居民区)级等多层级电网并存的格局。侧重于以负荷需求为中心，通过对电源侧、电网侧、负荷侧、储能侧的各项电能资源要素就地、就近、灵活调节，实现源源互补、源网协调、网荷互动、网储联同、源荷匹配的电量交互形式，充分发挥负荷侧的调节能力。
“源网荷储一体化”是建立新型电力系统的要求，是一种可实现能源资源最大化利用的运行模式和技术，通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式，从而更经济、高效和安全地提高电力系统功率动态平衡能力，是构建新型电力系统的重要发展路径。
但在现阶段，在发展源网荷储，尤其是大基地式源网荷储一体化方面，还存一系列问题，具体如下：
(1)首先，大基地式源网荷储一体化项目储能主要以源端配置10～20％装机比例、时长一般不少于1小时的电化学储能设备为主，压缩空气、飞轮储能、高温熔盐蓄热等大多新型储能技术仍处于示范应用或推广阶段。同时，储能系统电力市场价格机制尚未形成，前期投资评价过程中储能系统商业模式仍不明确，全生命周期收益率很难测算。
(2)目前实施的示范项目均以小型的园区(居民区)级为主，如何打通四个环节横向壁垒、如何均匀分配收益仍需探索，我国公平公正有效的价格定价和结算机制仍在持续推进建设过程中。
(3)风光电的出力存在一定的季节性和波动性，与终端负荷特性匹配度不高，新能源占比快速提高，给电网电量平衡调度能力带来新的挑战，必须要依靠其他常规电源来调节。
(4)有些项目做得较粗糙，特别是跨省区源网荷储研究普遍深度不足，送受端的协同内容考虑较浅。
(5)电网企业对源网荷储一体化模式存在一些顾虑，技术关系、经济性关系等仍需进一步研究。
因此，在现有的源网荷储管理技术中，由于项目建设成本高而导致全生命周期收效率不易测算，收效的均匀分配问题，以及一体化程度不足、数据分散而导致的多信息孤岛的问题等问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，用于解决智慧园区项目建设过程中由于数据分散而导致的多信息孤岛等问题。
第一方面，本申请提供一种基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，所述系统包括：数据采集系统、数据处理系统、业务应用系统和显示系统；所述数据采集系统用于获取目标区域内的用电数据和实时监控画面；所述数据处理系统与所述数据采集系统相连，用于对所述用电数据和监控画面进行处理、存储和集成；所述业务应用系统与所述数据处理系统相连，用于接收和分析所述用电数据，并与所述显示系统进行对接；所述显示系统与所述业务应用系统相连，用于根据用户访问需求，在不同的应用场景展示不同的内容，对目标区域内的所述用电数据通过三维可视化形式进行展示，以辅助对目标区域内的用电情况进行管理。
于本申请一实施例中，所述数据采集系统包括感知层和基础设施层；所述感知层，用于通过采集设备获取目标区域内的用电数据，以获取用电数据信息，并对所述用电数据信息进行封装和调度，同时通过探头获取目标区域内的监控画面；所述基础设施层与所述感知层相连，用于给所述系统提供基础硬件资源，并实现将所述用电数据信息传送至安全控制中心。
于本申请一实施例中，所述数据处理系统包括：平台层；所述平台层与所述数据采集系统相连，用于将所述用电数据进行融合和集成，实现对所述用电数据的统一管理。
于本申请一实施例中，所述平台层包括数据服务平台、资产与数据挂接平台和三维展示引擎；所述数据服务平台，用于对所述用电数据进行整合、分析和集成，以实现对所述用电数据的统一管理；所述三维展示引擎，用于支撑目标区域内的三维场景展示；所述资产与数据挂接平台，用于通过编码工具将所述用电数据与园区中管理的设备进行挂接。
于本申请一实施例中，所述数据服务平台包括数据存储模块和数据集成模块；所述数据存储模块包括管理数据存储单元、设备数据存储单元和模型数据存储单元，用于存储不同类别的数据；所述数据集成模块用于将管理数据、设备数据和模型文件进行整合，以获取资产管理数据。
于本申请一实施例中，所述三维展示引擎包括三维数据服务模块和渲染服务模块；所述三维数据服务模块用于对建筑信息模型进行三维集成处理；所述渲染服务模块，用于基于三维集成的结果，通过材质贴图，以获取能显示真实场景的图像。
于本申请一实施例中，所述资产与数据挂接平台包括区域对象挂接单元、空间对象挂接单元和资产设备挂接单元；所述区域对象挂接单元，用于构建建筑信息模型，将规范化的建筑信息模型进行轻量化处理，得到轻量化的建筑信息模型，并对所述轻量化的建筑信息模型进行转换，使其与目标区域和所述建筑信息模型建立映射关系，以便调用；所述空间对象挂接单元，用于对目标区域内的选定的空间对象进行挂接；所述资产设备挂接单元，用于将所述建筑信息模型中的编码与所述资产管理数据进行关联，以实现所述建筑信息模型和所述资产管理数据的挂接。
于本申请一实施例中，所述三维数据服务模块包括数据清洗单元、信息处理单元、数据转换单元、空间化融合单元、多源数据融合单元、数据关联单元、数据查询单元、数据轻量化单元、和共享交换单元中的任一种或多种组合。
于本申请一实施例中，所述三维场景包括数字孪生全息场景、空间管理场景、设备管理场景、能源管理场景和综合安防场景。
于本申请一实施例中，所述业务应用系统包括应用层；所述应用层包括设备管理模块、能效管理模块和综合安防模块，用于对所述用电数据进行智能分析和分类，以给用户提供个性化服务。
于本申请一实施例中，所述显示系统包括：展示层；所述展示层，用于根据用户需求对所述用电数据进行数据分析、数据分类和数据关联。
如上所述，本申请所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，具有以下有益效果：
(1)本申请利用BIM、GIS和IOT技术具备数据共享和集成的优势，将各种类型的数据集成到统一的平台中，实现园区各阶段数据共享和协同管理；
(2)本申请集成了BIM、GIS技术，将数据和信息以图表、图形、交互等形式呈现，使用户能够更加直观、易懂地理解和利用数据，从而提高用户体验。信息可视化可以帮助用户更快速地发现数据中的规律和趋势，进而做出更好的决策和行动；
(3)本申请所采用的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，通过集成、网、荷、储数据，实现对园区能源得实施监测和控制，有利于提高园区的利用效率并降低能耗，为企业和园区带来更多得经济效益；同时，具有极大的灵活性与极高的可靠性，并且降低了投入成本，有效地提高了经济效益。
附图说明
图1显示为本申请实施例所述的能源+数字孪生智慧园区架构示意图。
图2显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的总结构示意图。
图3显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的分层结构示意图。
图4显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的区域对象挂接流程示意图。
图5显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的空间对象挂接流程示意图。
图6显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的资产设备挂接流程示意图。
图7A显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的数字孪生全息场景示意图。
图7B显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的空间管理场景示意图。
图7C显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的设备管理场景示意图。
图7D显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的能源管理示意图。
图7E显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的三维空间综合安防场景示意图。
元件标号说明
1 数据采集系统
2 数据处理系统
3 业务应用系统
4 显示系统
11 感知层
12 基础设施层
21 平台层
31 应用层
41 展示层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本申请以下实施例提供的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，通过集成了BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技术、GIS(Geographic Information System，地理信息系统)技术、IOT(Internet ofThings，物联网)技术，以创新绿色智慧园区建设模式和管理策略的研究，作为项目研究体系的支撑和项目实施的指导，通过智慧集成管理平台的建设，继承建设管理平台的资产数据，实现园区全生命周期工作和管理的高效、经济、人性，实现对园区的整体运行情况有全面的了解和感知，做到：可察(物联感知)、可视(可见)、可管(管理到系统或者人)、可追溯，实现方便快捷的管理，科学有效的决策处置。
请参阅图1，显示为本申请实施例所述的能源+数字孪生智慧园区架构示意图。
本申请通过建设智慧园区数字底座，建立数据采集标准，统一集成源、网、荷、储的相关监测数据、日常工作的业务数据以及员工的行为数据，依托大数据平台提供的海量数据分析处理能力，结合BIM+GIS为核心的三维可视化引擎，打造虚拟数字园区，实时反映园区各楼栋、各楼层的发电量、存储电量以及用电量等，同时还可以预测园区未来的用电量，辅助园区能源优化调度。
以下将结合附图详细阐述本实施例的一种基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统。
请参阅图2和3，分别显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的总结构示意图和本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的分层结构示意图。如图2和3所示，基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统包括：数据采集系统1、数据处理系统2、业务应用系统3和显示系统4。
所述数据采集系统1用于获取目标区域内的用电数据和实时监控画面；所述数据处理系统2与所述数据采集系统1相连，用于对所述用电数据和监控画面进行处理、存储和集成；所述业务应用系统3与所述数据处理系统2相连，用于接收和分析所述用电数据，并与所述显示系统4进行对接；所述显示系统4与所述业务应用系统3相连，用于根据用户访问需求，在不同的应用场景展示不同的内容，对目标区域内的所述用电数据通过三维可视化形式进行展示，以辅助对目标区域内的用电情况进行管理。其中，用电数据包括：目标对象的发电量、用电量、存储电量等相关数据。
所述数据采集系统1包括感知层11和基础设施层12。其中，所述感知层11，用于通过采集设备获取目标区域内的用电数据，以获取用电数据信息，并对所述用电数据信息进行封装和调度，同时通过探头获取目标区域内的监控画面；所述基础设施层12与所述感知层11相连，用于实现将所述用电数据信息传送至安全控制中心。
本实施例中，感知层11是智慧园区建房的重要部分，主要负责对目标区域(即：智慧园区)内的信息采集与控制；主要包括：各种类型的感知设备、视频电话系统、高清摄像系统、门禁系统、环境监测系统、安防系统、消防系统、能耗统计系统、有线无线通信设备、传感RFID设备等弱电系统。感知层11主要是实现了对智慧园区内的建筑物、车辆、生产场地、环境、安防等信息进行收集，并对相应的数据进行封闭、调度，以提供数据的采集能力、系统设备的控制信息。
基础设施层12主要是用于给所述系统提供基础硬件资源，给所述系统提供基础硬件资源，并实现将所述用电数据信息传送至安全控制中心，为用户提供信息接入服务。
请继续参阅图2和图3。所述数据处理系统2包括：平台层21。所述平台层21与所述数据采集系统1相连，用于将所述用电数据进行融合和集成，实现对所述用电数据的统一管理。
所述平台层21包括：数据服务平台、资产与数据挂接平台和三维展示引擎。其中，所述数据服务平台，用于对所述用电数据进行整合、分析和集成，以实现对所述用电数据的统一管理；所述三维展示引擎，用于支撑目标区域内的三维场景展示；所述资产与数据挂接平台，用于通过用于编码工具将资产模型构件、静态数据与物联网监测数据进行挂接。
所述数据服务平台包括数据存储模块和数据集成模块。所述数据存储模块包括管理数据存储单元、设备数据存储单元和模型数据存储单元，用于存储不同类别的数据。所述数据集成模块用于将管理数据、设备数据和模型文件进行整合，以获取资产管理数据。
本实施例中，数据服务平台包括：数据融通与跨系统联动单元、监测数据接入查询单元、异常告警管理单元、MQTT数据接入单元、监测设备管理单元、空间测点管理单元、测点绑定单元以及规则管理单元。
具体地，数据存储模型用于对采集到的数据的存储。而所述系统需要采集的数据包括：建设期的资产数据和运维期的监测数据。其中，建设期的资产数据是指在园区建设期间从规划设计、施工建设和运行维护全生命周期过程中形成的可以以电子数据形式存在的所有数字化资产。资产数据需实现与实体工程的共生共长，贯穿整个工程项目全生命周期，利用建设协同工作管理平台存储和管理项目全过程中完整、准确和及时的信息，为集成管理平台的各项专项业务应用提供数字化基础服务，创造一个贯穿整个项目的全生命周期准确信息的数字化生态系统。
全生命周期数字资产管理能够在很大程度上解决工程在竣工交付时面临的数据交接不清的问题。通过实现设计、采购、施工和调试及运维等工程全生命周期各个阶段的数据信息共享和协同管理，进行资产数据的一键式交付。
而数据采集主要包括：施工阶段数据采集和竣工阶段数据采集。所采集的数据类型又包括：BA系统(BuildingAutomation System，楼宇自控系统)数据、消防数据、视频监控数据、源网荷储数据、环境数据以及其他监测数据等。
1、施工阶段数据采集的主要工作内容如下：
首先，整个工程项目的筹建和施工，由弱电施工单位进行设备施工、安装和调试，提交完备的设备清单。设备清单包括：设备名称、设备类型、品牌名称、型号、厂家以及采购信息等内容。
其次，由实施单位与弱电施工单位配合完善设备安装信息。设备安装信息包括：设备安装时间、安装数量、以及安装位置等等。这些安装信息均由弱电施工单位及弱电集成单位负责将设备点位与图纸标注位置进行对应完整。同时，建设协同工作管理平台也能够提供工程管理数据，包括：进度、质量、安全、文档等基本信息。由此，施工阶段可以梳理出工程管理数据、设备清单、安装点位等数据，并以列表方式记录。
2、竣工阶段数据采集的主要工作内容如下：
在工程竣工阶段，数字资产交付主要完成两件准备工作：设备编码和设备建模，并保证一致性。一方面，由平台实施单位编制编码标准、开发编码工具，根据设备清单生成设备编码。另一方面，需由施工/建模单位为设备建模，提供施工深化模型。
最后，将采集到的各种类型的数据上传至安全控制中心进行处理。
而数据集成模块用于将采集到的数据信息进行整合，以获取资产管理数据。
本实施例中，资产数据拟采用导入统一的资产数据库方式进行集成。资产数据库是将资产数据进行集中管理并建立关联的数据库，其中将所有工程资产数据类型和关联关系进行预定义，建设中的管理数据、设备数据、模型文件都统一导入资产数据库中进行后续使用。资产数据库中的数据根据对象类型，定义了层级的工程分解结构，细化至每个设备的设备树；智慧园区建设协同工作管理平台的管理类数据通过接口方式接入资产数据库中。
所述三维展示引擎包括：三维数据服务模块和渲染服务模块。其中，所述三维数据服务模块用于对建筑信息模型进行三维集成处理。所述渲染服务模块，用于基于三维集成的结果，通过材质贴图，以获取能显示真实场景的图像。
本实施例中，所述三维数据服务模块包括但不限于：数据清洗单元、信息处理单元、数据转换单元、空间化融合单元、多源数据融合单元、数据关联单元、数据查询单元、数据轻量化单元、和共享交换单元等等服务单元。三维数据服务模块主要用于将建筑信息模型数据进行轻量化处理，以搭建三维可视化场景。而渲染服务模块包括但不限于：AO阴影单元、实时渲染单元、动态光流单元以及材质烘焙单元等。其中，模型渲染指的是利用三维软件在二维平面上建立三维模型,模型创建完成后,需要对它进行材质贴图,灯光布置,利用软件将这些与模型贴合、融合在一起,让模型从三维模型网络呈现出真实感高的图像，这整个过程就是模型渲染。
数据服务平台给业务应用系统提供了数据支撑；而三维展示引擎则给业务应用系统提供了模型支撑。数据服务平台与三维展示引擎通过编码工具进行关联和挂接处理，以实现数据的三维可视化展示。挂接部分主要指BIM模型资产与数据挂接。
本实施例中，BIM模型资产与数据挂接，包括：区域对象挂接单元、空间对象挂接单元和资产设备挂接单元。
请参阅图4，显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的区域对象挂接流程示意图。
所述区域对象挂接单元，用于构建建筑信息模型，将规范化的建筑信息模型进行轻量化处理，得到轻量化的建筑信息模型，并对所述轻量化的建筑信息模型进行转换，使其与目标区域和所述建筑信息模型建立映射关系，以便调用；所述空间对象挂接单元，用于对目标区域内的选定的空间对象进行挂接；所述资产设备挂接单元，用于将所述建筑信息模型中的编码与所述资产管理数据进行关联，以实现所述建筑信息模型和所述资产管理数据的挂接。
具体地，区域对象挂接是以单体建筑或者区域为基础进行挂接的。区域对象的挂接原则是：采用模型级高亮或者框选选定区域范围。如：综合楼、创新楼或整个1-1地块，模型级高亮通过选中单体建筑模型高亮显示的同时通过编码关联将单体建筑模型范围内的区域对象与单体建筑进行挂接；框选选定区域范围即圈定包围盒，通过选定某一区域范围将范围内的区域对象模型与区域建立映射关系，通过映射关系进行模型的挂接绑定。
区域对象挂接的实现流程包括：首先需要按照BIM建模的标准规范进行正确的建模，将规范化的模型进行模型轻量化操作，然后通过平台对轻量化的模型进行转换，将转换后的模型与所选区域建立区域和模型的映射关系存储到后台，最后供前端操作展示时进行调用。
请参阅图5，显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的空间对象挂接流程示意图。
空间对象挂接是对空间对象进行挂接，如：对单体建筑中的楼层、房间进行挂接，楼层采用模型内置的楼层划分属性来区分不同楼层的信息；房间对象则需要在建模中建立相关的房间模型。
空间对象挂接的实现流程包括：首先需要按照BIM建模的标准规范进行正确的建模，将规范化的模型进行模型轻量化操作，然后通过平台对轻量化的模型进行转换，在平台上将轻量转换后模型中的空间对象(如：相关楼层和房间)数据进行提取，后台存储模型与空间对象数据及其关联信息。
请参阅图6，显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的资产设备挂接流程示意图。
资产设备挂接是通过BIM模型中的编码和资产管理数据中的设备编码进行相应的编码关联，通过编码挂接模型和资产数据。建造阶段取得的竣工模型、设备清单、编码清单等资料，通过模型中的编码和资产管理数据中的设备编码挂接模型和资产数据，最终完成模型和资产数据的挂接。而特殊情况下，资产分类较细，模型较粗时，多个资产挂接于一个模型构件，构件编码取所挂接资产的最上层编码。模型较细时，则多个模型构件进行组合。
资产设备挂接的实现流程包括：首先获取设备清单和平面图，为设备清单中的设备进行编码，再根据设备平面图建模，为模型填写编码。同时，设备编码录入资产管理后台数据库中，完成资产后台设备数据与模型的关联。
本实施例中，通过将BIM三维模型与业务模型相关联，进行挂接处理，以实现智慧园区的三维可视化展示功能。
本实施例中，BIM三维模型与业务模型的集成功能包括：三维可视化、模型与数据联动以及数据分析成果模拟等。
具体地，三维可视化是用于展示智慧园区的三维场景，能够直观查看智慧园区内各位置的数字孪生模型。通过三维图形引擎本身具备的旋转、剖切、漫游等视图功能，模型建模过程中录入的区域、楼层、房间等信息，同时配合业务数据库中存储的空间对象、设备资产对象展示其在智慧园区三维空间的设计位置。可视化功能以展示对象为主，针对不同的展示需求预先定义一些操作内容，例如：包括但不限于以下几种：高亮对象，即：单独展示一个模型构件，默认三维图形中的其他所有对象都变为半透明，仅需要展示的对象具有颜色，且视角推进聚焦于模型构件上；平剖视图：将特定标高以上的对象都隐藏，其他模型构件并不会被半透明化，可查看到室内对象，主要适用于展示楼层空间；隔离视图：单独展示一个或若干个模型构件，其他所有构件都隐藏，一般用于单独的设备数据展示场景。
模型与数据联动是在实现三维可视化的基础上，需要进一步将园区运营的相关数据展示在平台中。数据联动的方式可以有多种形式呈现，一般来说，智慧园区运营数据在三维场景中的展示可以分为以下几种：
(1)数据与三维中的特定构件或空间有关
例如：门禁数据，可以通过与特定门禁打卡机的关联来实现，数据呈现，当需要查看某位置的人员进出数据时，展示的数据表和统计曲线通过引线的方式从设备位置引出，然后悬浮于模型周边的空间中，同时根据需要对特定构件进行着色或闪烁。
(2)数据与特定构件无关，但与整体区域有关
例如：天气数据的可视化表现(雨、雪、沙尘暴、雾霾等)，园区整体的用电用水数据等等，此种情况下三维视图展示合适的角度与景深作为数据展示的背景。
(3)动态添加物体用于关联数据
例如：巡检人员定位，用于在三维场景中进行人员位置示意的人员模型并不是用BIM建模的方式添加在三维场景中，而是用三维图形引擎的功能根据人员定位信息动态添加到场景中，同时结合第一种展示方式展示人员的信息数据。
数据分析成果模拟是三维场景集成的另一个重要的可视化应用就是能够展示一些分析仿真模拟的计算结果。
具体地，在整个智慧园区的三维模型上叠加最优路径计算结果、停车位路径引导、楼宇负荷优化计算等类似计算结果，通过合理且直观的动画效果方式呈现在三维场景中，如通过方向性流动状虚线模拟路径计算结果，通过热力图颜色的深度表示计算后的楼宇电力负荷变化等等。
所述三维场景包括：数字孪生全息场景、空间管理场景、设备管理场景、能源管理场景和综合安防场景。
具体地，数字孪生全息场景主要有：园区整体三维模型、室外地下管线、园区周边GIS底图(卫星图和街道图)、重要设备模型等。
请参阅图7A，显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的数字孪生全息场景示意图。
数字孪生全息场景的交互操作主要包括：园区整体模型展示，按照需求查看局部细节(如整体时隐藏设备模型，查看局部时再单独加载设备)；对各区域(建筑单体)预定义视角，当切换关注焦点时自动转换视角；根据实时获取的时间和天气环境数据模拟当前园区的状态情况进行展示。
请参阅图7B，显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的空间管理场景示意图。
空间管理场景的内容主要是根据系统内记录的园区空间信息，在三维场景中展示对应内容。
空间管理场景的交互操作主要包括：自动聚焦至某一空间对象上，如用户想查看综合楼时三维图形只展示综合楼，其他建筑物隐藏；查看三楼时三楼以上和以下建筑物构件全部隐藏；同时显示当前空间管线的信息，如果是对外租赁的则可以查看租赁合同时间等；可以直接通过室外路灯模型来反映园区内开灯情况。
请参阅图7C，显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的设备管理场景示意图。
设备管理场景的内容主要是根据设备ID定位并高亮设备，显示属性详情窗口。
设备管理场景的交互操作主要包括：设备展示使用基础三维可视化功能，显示告警信息时可以为设备设置警告颜色。
请参阅图7D，显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的能源管理示意图。
能源管理场景的内容主要是展示园区当前的用电数据，展示各区域历史用电量对比，风机当前的运行状态。
能源管理场景的交互操作主要包括：用电数据采用图表方式展示，根据用户选择的不同区域范围展示对应区域的用电统计，各区域的用电量采用不同色阶方式高亮对应的区域。风机运行状态则根据风机监测数据在风机模型上展示运行状态，如运行中的风机叶片
请参阅图7E，显示为本申请实施例所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统的三维空间综合安防场景示意图。
综合安防场景的内容主要是对园区内的应急事件模拟进行三维展示，如逃生路线，救援物资位置等；对安保人员位置和巡更路线进行展示；对侵入人员的侵入位置进行定位。
综合安防场景的交互操作主要包括：三维视图内展示危险性较高的区域附近的逃生路线，在空间中进行路线展示，同时平剖楼层和房间，透明化其他不想管区域便于查看；将园区内所有消防水箱、灭火器、沙袋等救援物资位置高亮标识，在遇到险情时一键触发展示功能，便于查看。
例如：综合安防通过它的视频监控的弱电子系统把它的视频流采集上来，然后摄像头与模型进行挂接，这样就可以在模型里去找到这台设备，这样就可以查看这个位置的视频监控的画面，实现了整体挂接与数据的展示。
请继续参阅图2。所述业务应用系统3包括应用层31。
所述应用层31包括设备管理模块、能效管理模块和综合安防模块，用于对所述用电数据进行智能分析和分类，以给用户提供个性化服务。
具体地，设备管理模块包括但不限于：设备台账单元、报警管理单元、巡检管理单元、工单管理单元和分析报表单元。
能效管理模块包括但不限于：实时监测单元、报警管理单元、能耗分析单元、负荷预测单元和信息设置单元。
公共服务模块包括但不限于：智慧会议室、园区宿舍、园区食堂和园区一卡通。
综合安防模块包括但不限于：电子巡更单元、视频监控单元、报警管理单元以及应急预案单元。
数字沙盘模块包括但不限于：场景漫游单元、场景管理单元、漫游交互单元、几何计算单元以及模型剖切单元。
所述显示系统4包括：展示层41。所述展示层41，用于根据用户需求对所述用电数据进行数据分析、数据分类和数据关联。
综上所述，本申请所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统集成了BIM、GIS和IOT技术，通过建设智慧园区数字底座，建立数据采集标准，统一集成源、网、荷、储的相关监测数据、日常工作的业务数据以及员工的行为数据，依托大数据平台提供的海量数据分析处理能力，结合BIM+GIS为核心的三维可视化引擎，打造虚拟数字园区，实时反映园区各楼栋、各楼层的发电量、存储电量以及用电量等，同时还可以预测园区未来的用电量，辅助园区能源优化调度。同时，本申请所采用的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，有利于提高园区的利用效率并降低能耗，为企业和园区带来更多得经济效益；同时，具有极大的灵活性与极高的可靠性，并且降低了投入成本，有效地提高了经济效益。
上述各个附图对应的流程或结构的描述各有侧重，某个流程或结构中没有详述的部分，可以参见其他流程或结构的相关描述。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集系统、数据处理系统、业务应用系统和显示系统；
所述数据采集系统用于获取目标区域内的用电数据和实时监控画面；
所述数据处理系统与所述数据采集系统相连，用于对所述用电数据和监控画面进行处理、存储和集成；
所述业务应用系统与所述数据处理系统相连，用于接收和分析所述用电数据，并与所述显示系统进行对接；
所述显示系统与所述业务应用系统相连，用于根据用户访问需求，在不同的应用场景展示不同的内容，对目标区域内的所述用电数据通过三维可视化形式进行展示，以辅助对目标区域内的用电情况进行管理。
2.根据权利要求1所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述数据采集系统包括感知层和基础设施层；
所述感知层，用于通过采集设备获取目标区域内的用电数据，以获取用电数据信息，并对所述用电数据信息进行封装和调度，同时通过探头获取目标区域内的监控画面；
所述基础设施层与所述感知层相连，用于给所述系统提供基础硬件资源，并实现将所述用电数据信息传送至安全控制中心。
3.根据权利要求1所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述数据处理系统包括：平台层；
所述平台层与所述数据采集系统相连，用于将所述用电数据进行融合和集成，实现对所述用电数据的统一管理。
4.根据权利要求3所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述平台层包括数据服务平台、资产与数据挂接平台和三维展示引擎；
所述数据服务平台，用于对所述用电数据进行整合、分析和集成，以实现对所述用电数据的统一管理；
所述三维展示引擎，用于支撑目标区域内的三维场景展示；
所述资产与数据挂接平台，用于通过编码工具将所述用电数据与园区中管理的设备进行挂接。
5.根据权利要求4所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述数据服务平台包括数据存储模块和数据集成模块；
所述数据存储模块包括管理数据存储单元、设备数据存储单元和模型数据存储单元，用于存储不同类别的数据；
所述数据集成模块用于将管理数据、设备数据和模型文件进行整合，以获取资产管理数据。
6.根据权利要求4所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述三维展示引擎包括三维数据服务模块和渲染服务模块；
所述三维数据服务模块用于对建筑信息模型数据进行三维集成处理；
所述渲染服务模块，用于基于三维集成的结果，通过材质贴图，以获取能显示真实场景的图像。
7.根据权利要求4所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述资产与数据挂接平台包括区域对象挂接单元、空间对象挂接单元和资产设备挂接单元；
所述区域对象挂接单元，用于构建建筑信息模型，将规范化的建筑信息模型进行轻量化处理，得到轻量化的建筑信息模型，并对所述轻量化的建筑信息模型进行转换，使其与目标区域和所述建筑信息模型建立映射关系，以便调用；
所述空间对象挂接单元，用于对目标区域内的选定的空间对象进行挂接；
所述资产设备挂接单元，用于将所述建筑信息模型中的编码与所述资产管理数据进行关联，以实现所述建筑信息模型和所述资产管理数据的挂接。
8.根据权利要求6所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述三维数据服务模块包括数据清洗单元、信息处理单元、数据转换单元、空间化融合单元、多源数据融合单元、数据关联单元、数据查询单元、数据轻量化单元、和共享交换单元中的任一种或多种组合。
9.根据权利要求6所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述三维场景包括数字孪生全息场景、空间管理场景、设备管理场景、能源管理场景和综合安防场景。
10.根据权利要求1所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述业务应用系统包括应用层；
所述应用层包括设备管理模块、能效管理模块和综合安防模块，用于对所述用电数据进行智能分析和分类，以给用户提供个性化服务。
11.根据权利要求1所述的基于BIM、GIS和IOT技术的源网荷储型智慧园区集成管理系统，其特征在于，所述显示系统包括：展示层；
所述展示层，用于根据用户需求对所述用电数据进行数据分析、数据分类和数据关联。
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