CN117078887A - 三维模型视觉穿透方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了三维模型视觉穿透方法、系统、电子设备及存储介质，涉及数字孪生技术领域，方法包括：服务端设计：获取建筑CAD图纸和设施设备点表数据；将图纸和点表数据导入BIM软件，创建构件族和设备族；构建BIM三维模型；采用递归算法识别BIM三维模型中主体对象并赋予唯一ID，形成楼栋/楼层/族类别/族/族型号/设备的树形数据结构并存储；客户端设计：调用服务端接口，获取主体树形数据结构；显示建筑模型；场景应用：在客户端输入主体ID，发出透视、反透视、隐藏或显示的指令；服务端接收到指令后，利用三维引擎技术检索对应主体并将对应主体的物理效果发送至客户端。本方案可以实现多维度/可变范围内主体的透视或隐藏。
Description
技术领域
本发明涉及数字孪生技术领域，尤其涉及一种三维模型视觉穿透方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
在数字孪生领域中，基于三维建模技术的建筑及设施设备运维软件已经得到广泛应用，这种软件可以帮助运维人员更好地了解建筑及设备的状态，从而更好地进行维护和管理。然而，这种软件在使用过程中也存在一些问题，其中之一就是目标主体存在遮挡而无法形成视觉穿透。
发明内容
为解决现有技术不足，本发明提供一种三维模型视觉穿透方法、系统、电子设备及存储介质，建筑模型具有视觉穿透效果，可以直观的看到目标主体。
为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：
一种三维模型视觉穿透方法，应用于建筑及设施设备，包括以下步骤：
S100、服务端设计：
S101、获取数据：获取建筑CAD图纸和设施设备点表数据，CAD图纸包括建筑平面图、立体图、剖面图，设施设备点表数据包括设备基本信息、设备状态、传感器数据、控制参数、能耗数据、维护信息、安全信息；
S102、构建模型：将CAD图纸导入BIM软件中，创建相应的构件族，BIM（BuildingInformation Modeling）是一种建筑信息模型技术；将设施设备点表数据导入BIM软件中，创建相应的设备族；基于构件族和设备族构建BIM三维模型；
S103、构建树形数据结构：采用递归算法识别BIM三维模型中主体对象并赋予唯一标识ID，基于主体间从属关系形成楼栋/楼层/族类别/族/族型号/设备的树形数据结构并存储，其中楼栋/楼层/设备为实物主体，族类别/族/族型号为非实物主体，作为一组设备的聚合，用于根据客户端的指令进行批量检索；
S200、客户端设计：
S201、模型可视化：调用服务端接口，获取BIM三维模型的主体树形数据结构，将可视化的建筑模型显示于显示屏；
S300、场景应用：
S301、制作物理效果：在客户端输入主体ID，然后发出指令，指令包括透视、反透视、隐藏、显示其中一种；服务端接收到指令后，利用三维引擎技术检索对应主体并将对应主体的物理效果发送至客户端。
步骤S101中，设备包括电气设备、通风设备、排水设备、照明设备、消防设备、门禁设备、监控设备、电梯设备、空调设备。
步骤S101中，设备基本信息包括名称、设备型号、制造商、安装位置；设备状态包括设备开关状态、运行状态、故障状态；传感器数据包括温度数据、湿度数据、压力数据、流量数据；控制参数包括控制设备性能和行为的参数；能耗数据包括设备在运行过程中消耗的能量数据；维护信息包括设备的维护计划、维修历史；安全信息包括设备的安全记录、安全检查记录。
步骤S102中，CAD图纸导入BIM软件之前，对CAD图纸进行检查和修正，图纸中不能有错误、短缺或重叠的线段。
一种三维模型视觉穿透系统，包括：
服务端：用于将CAD图纸和设施设备点表数据导入BIM软件中，创建相应的构件族和设备族，基于构件族和设备族构建BIM三维模型；用于采用递归算法识别BIM三维模型中主体对象并赋予唯一标识ID，基于主体间从属关系形成楼栋/楼层/族类别/族/族型号/设备的树形数据结构并存储，其中楼栋/楼层/设备为实物主体，族类别/族/族型号为非实物主体，作为一组设备的聚合，用于根据客户端的指令进行批量检索；还用于接收客户端发送的主体ID和指令，指令包括透视、反透视、隐藏、显示其中一种，然后利用三维引擎技术检索对应主体并将对应主体的物理效果发送至客户端；
客户端：用于调用服务端接口，获取BIM三维模型的主体树形数据结构，将可视化的建筑模型显示于显示屏；用于输入主体ID，向服务端发出指令；还用于接收服务端发送的对应主体的物理效果并显示于显示屏。
CAD图纸包括建筑平面图、立体图、剖面图，设施设备点表数据包括设备基本信息、设备状态、传感器数据、控制参数、能耗数据、维护信息、安全信息。
设备基本信息包括名称、设备型号、制造商、安装位置；设备状态包括设备开关状态、运行状态、故障状态；传感器数据包括温度数据、湿度数据、压力数据、流量数据；控制参数包括控制设备性能和行为的参数；能耗数据包括设备在运行过程中消耗的能量数据；维护信息包括设备的维护计划、维修历史；安全信息包括设备的安全记录、安全检查记录。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的三维模型视觉穿透方法。
一种电子设备，包括至少一个处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机执行指令；在所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行所述的三维模型视觉穿透方法。
本发明的有益效果在于：结合了BIM中物理层级结构和设施设备逻辑分类，赋予每一个主体唯一的ID，本发明可以实现多维度/可变范围内主体的透视或隐藏，实现灵活多变的视觉穿透效果，更好地展示建筑模型的目标主体。
附图说明
图1为实施例的视觉穿透方法流程图；
图2为实施例的服务端设计流程图；
图3为实施例的客户端设计流程图；
图4为实施例的场景应用流程图；
图5为实施例的视觉穿透系统连接关系图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种三维模型视觉穿透方法，应用于建筑及设施设备，包括服务端设计、客户端设计和场景应用三个步骤。
S100、服务端设计，如图2所示：
S101、获取数据：获取建筑CAD图纸和设施设备点表数据，CAD图纸包括建筑平面图、立体图、剖面图等，设施设备点表数据包括设备基本信息、设备状态、传感器数据、控制参数、能耗数据、维护信息、安全信息等；
其中，设备包括电气设备、通风设备、排水设备、照明设备、消防设备、门禁设备、监控设备、电梯设备、空调设备等。
其中，设备基本信息包括名称、设备型号、制造商、安装位置等；设备状态包括设备开关状态、运行状态、故障状态等；传感器数据包括温度数据、湿度数据、压力数据、流量数据等；控制参数包括控制设备性能和行为的参数等；能耗数据包括设备在运行过程中消耗的能量数据等；维护信息包括设备的维护计划、维修历史等；安全信息包括设备的安全记录、安全检查记录等。
S102、构建模型：先对CAD图纸进行检查和修正，确保图纸中不能有错误、短缺或重叠的线段；然后将CAD图纸导入Autodesk Revit、Trimble Tekla Structures或者GraphisoftArchiCAD等BIM软件中，创建相应的构件族，比如墙、柱、梁等；将设施设备点表数据导入BIM软件中，创建相应的设备族，比如照明灯，摄像头、消防报警器、空调、排风扇等；基于构件族和设备族构建BIM三维模型。
S103、构建树形数据结构：采用递归算法识别BIM三维模型中主体对象并赋予唯一标识ID，基于主体间从属关系形成楼栋/楼层/族类别/族/族型号/设备的树形数据结构并存储，其中楼栋/楼层/设备为实物主体，是设备的物理附属主体；族类别/族/族型号为非实物主体，是设备的逻辑附属主体，可以作为某一组设备的聚合，用于根据客户端的指令进行批量检索和选择。
具体实例如下：
楼栋：A栋、B栋、C栋、D栋、E栋等，也或者是01栋、02栋、03栋、04栋、05栋等；
楼层：01F、02F、03F、04F、05F等；
族类别：门窗族类、墙体族类、灯具族类、电器族类、监控族类、消防族类等；
族：门族、窗户族、照明灯族、空调族、摄像头族、消防报警器族类等；
族型号：不同尺寸、材质、型号或制造商的门、窗户、照明灯、空调、摄像头族、消防报警器等；
设备：不同位置的门、窗户、照明灯、空调、摄像头族、消防报警器等。
S200、客户端设计，如图3所示：
S201、模型可视化：调用服务端接口，获取BIM三维模型的主体树形数据结构，将可视化的建筑模型显示于显示屏，可视化的内容包括车辆进出数量、人员进出数量、消防设备的位置及状态、监控设备的位置及状态、电梯设备的位置及状态等。
S300、场景应用，如图4所示：
S301、制作物理效果：在客户端输入主体ID，然后向服务端发出透视、反透视、隐藏或者显示的指令；服务端接收到指令后，采用三维引擎技术在事先分析形成的树形数据结构中检索到对应主体及其下级主体，采用三维引擎技术的显示隐藏及材质替换方法，实现每个相关主体的透视、反透视、隐藏或者显示的物理效果，并将对应主体的物理效果发送至客户端。
其中，三维引擎是一种用于实现三维图形渲染和交互的软件技术，通常包括三维图形渲染引擎、物理引擎、声音引擎等模块，可以实现高效的三维图形渲染和交互效果。
本实施例中的视觉穿透方法结合了BIM中物理层级结构和设施设备逻辑分类，并赋予每一个主体唯一的ID，其中物理层级结构是指建筑模型中物理元素的层级结构，从整体到局部逐层分解，包括建筑、楼层、构件等，设施设备逻辑分类是指建筑模型中设施设备的分类方式，例如电气、机械、管道等。本方法可以实现多维度/可变范围内主体的透视或隐藏，根据需要同时透视或隐藏某些楼层和某些设施设备，从而实现灵活多变的视觉穿透效果。
实施例2
如图5所示，本实施例一种三维模型视觉穿透系统，包括服务端和客户端。
具体的，服务端用于将CAD图纸和设施设备点表数据导入BIM软件中，创建相应的构件族和设备族，基于构件族和设备族构建BIM三维模型；用于采用递归算法识别BIM三维模型中主体对象并赋予唯一标识ID，基于主体间从属关系形成楼栋/楼层/族类别/族/族型号/设备的树形数据结构并存储，其中楼栋/楼层/设备为实物主体，族类别/族/族型号为非实物主体，可以作为某一组设备的聚合，用于根据客户端的指令进行批量检索和选择；还用于接收客户端发送的主体ID和指令，指令包括透视、反透视、隐藏、显示其中一种，然后采用三维引擎技术在事先分析形成的树形数据结构中检索到对应主体及其下级主体，采用三维引擎技术的显示隐藏及材质替换方法，实现每个相关主体的透视、反透视、隐藏或者显示的物理效果，并将对应主体的物理效果发送至客户端。
其中，CAD图纸包括建筑平面图、立体图、剖面图等，设施设备点表数据包括设备基本信息、设备状态、传感器数据、控制参数、能耗数据、维护信息、安全信息等。设备基本信息包括名称、设备型号、制造商、安装位置；设备状态包括设备开关状态、运行状态、故障状态；传感器数据包括温度数据、湿度数据、压力数据、流量数据；控制参数包括控制设备性能和行为的参数；能耗数据包括设备在运行过程中消耗的能量数据；维护信息包括设备的维护计划、维修历史；安全信息包括设备的安全记录、安全检查记录。
具体的，客户端用于调用服务端接口，获取BIM三维模型的主体树形数据结构，将可视化的建筑模型显示于显示屏；用于输入主体ID，向服务端发出指令；还用于接收服务端发送的对应主体的物理效果并显示于显示屏。
实施例3
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行实施例1中所述的三维模型视觉穿透方法。
实施例4
本实施例提供一种电子设备，包括至少一个处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机执行指令；在所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行实施例1中所述的三维模型视觉穿透方法。
以上实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种三维模型视觉穿透方法，其特征在于，应用于建筑及设施设备，包括以下步骤：
S100、服务端设计：
S101、获取数据：获取建筑CAD图纸和设施设备点表数据，CAD图纸包括建筑平面图、立体图、剖面图，设施设备点表数据包括设备基本信息、设备状态、传感器数据、控制参数、能耗数据、维护信息、安全信息；
S102、构建模型：将CAD图纸导入BIM软件中，创建相应的构件族；将设施设备点表数据导入BIM软件中，创建相应的设备族；基于构件族和设备族构建BIM三维模型；
S103、构建树形数据结构：采用递归算法识别BIM三维模型中主体对象并赋予唯一标识ID，基于主体间从属关系形成楼栋/楼层/族类别/族/族型号/设备的树形数据结构并存储，其中楼栋/楼层/设备为实物主体，族类别/族/族型号为非实物主体，作为一组设备的聚合，用于根据客户端的指令进行批量检索；
S200、客户端设计：
S201、模型可视化：调用服务端接口，获取BIM三维模型的主体树形数据结构，将可视化的建筑模型显示于显示屏；
S300、场景应用：
S301、制作物理效果：在客户端输入主体ID，然后发出指令，指令包括透视、反透视、隐藏、显示其中一种；服务端接收到指令后，利用三维引擎技术检索对应主体并将对应主体的物理效果发送至客户端。
2.根据权利要求1所述的三维模型视觉穿透方法，其特征在于，步骤S101中，设备包括电气设备、通风设备、排水设备、照明设备、消防设备、门禁设备、监控设备、电梯设备、空调设备。
3.根据权利要求1所述的三维模型视觉穿透方法，其特征在于，步骤S101中，设备基本信息包括名称、设备型号、制造商、安装位置；设备状态包括设备开关状态、运行状态、故障状态；传感器数据包括温度数据、湿度数据、压力数据、流量数据；控制参数包括控制设备性能和行为的参数；能耗数据包括设备在运行过程中消耗的能量数据；维护信息包括设备的维护计划、维修历史；安全信息包括设备的安全记录、安全检查记录。
4.根据权利要求1所述的三维模型视觉穿透方法，其特征在于，步骤S102中，CAD图纸导入BIM软件之前，对CAD图纸进行检查和修正，图纸中不能有错误、短缺或重叠的线段。
5.一种三维模型视觉穿透系统，其特征在于，包括：
服务端：用于将CAD图纸和设施设备点表数据导入BIM软件中，创建相应的构件族和设备族，基于构件族和设备族构建BIM三维模型；用于采用递归算法识别BIM三维模型中主体对象并赋予唯一标识ID，基于主体间从属关系形成楼栋/楼层/族类别/族/族型号/设备的树形数据结构并存储，其中楼栋/楼层/设备为实物主体，族类别/族/族型号为非实物主体，作为一组设备的聚合，用于根据客户端的指令进行批量检索；还用于接收客户端发送的主体ID和指令，指令包括透视、反透视、隐藏、显示其中一种，然后利用三维引擎技术检索对应主体并将对应主体的物理效果发送至客户端；
客户端：用于调用服务端接口，获取BIM三维模型的主体树形数据结构，将可视化的建筑模型显示于显示屏；用于输入主体ID，向服务端发出指令；还用于接收服务端发送的对应主体的物理效果并显示于显示屏。
6.根据权利要求5所述的三维模型视觉穿透系统，其特征在于，CAD图纸包括建筑平面图、立体图、剖面图，设施设备点表数据包括设备基本信息、设备状态、传感器数据、控制参数、能耗数据、维护信息、安全信息。
7.根据权利要求6所述的三维模型视觉穿透系统，其特征在于，设备基本信息包括名称、设备型号、制造商、安装位置；设备状态包括设备开关状态、运行状态、故障状态；传感器数据包括温度数据、湿度数据、压力数据、流量数据；控制参数包括控制设备性能和行为的参数；能耗数据包括设备在运行过程中消耗的能量数据；维护信息包括设备的维护计划、维修历史；安全信息包括设备的安全记录、安全检查记录。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1~4中任一项所述的三维模型视觉穿透方法。
9.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机执行指令；在所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如权利要求1~4中任一项所述的三维模型视觉穿透方法。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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