二三维一体化智慧排水运维管理平台的建设分析.pdf

二三维一体化智慧排水运维管理平台的二三维一体化智慧排水运维管理平台的建设分析建设分析摘要摘要随着科技的不断的发展，城市的污水排放的治理方面逐步向智慧化方面发展，智慧排水系统也在城市市政建设发展中应运而生。二三维一体化智慧排水运维管理平台的建设能够有效地实现市政排水工程的信息数据交换、共享和管理，能够进一步解决当前市政排水工程中存在的一系列问题。基于此，本文首先阐述了二三维一体化的平台介绍，并重点探究二三维一体化智慧排水运维管理平台的建设要点，以供相关人员参考。关键词：二三维一体化智慧排水；运维管理平台；建设策略。二三维一体化智慧排水运维管理平台采用基于 BIM+GIS 的二三维一体化引擎，并以数据、管理、服务、应用相分离为架构原则，此原则能够灵活地处理市政排水工程中的各种信息和数据。作为集中式管理以及分布式应用的综合信息系统，能够有效地实现信息数据的共享，提升城市市政排水的管理效率。同时，二三维一体化平台主要以 BIM 轻量化+GIS 基础云服务为智慧排水运维管理平台建设的主要技术，能够查阅数字资产等相关信息，并实时监测监控数据，进一步提升了现代化智慧排水运维管理的效率。一、二三维一体化平台介绍一、二三维一体化平台介绍一体化运维管理平台主要采用多层多架构互联互通的设计思路，在确保平台灵活性和扩展性的前提下，能够联合城市厂站网内的传感数据形成综合化的信息系统，进而实现数据的交换和共享。此外，二三维一体化平台也能够准确的分析城市普查的信息，并对终端和传感器数据进行有效整合，进而为智慧排水建设提供强有力的支持。同时，利用二三维动态监测、加强基础数据管理以及移动巡检上报及模型辅助决策，进而形成了“全生命周期”的综合管理平台。一体化运维管理平台主要是由二维 GIS 系统、GIS 基础云服务平台和三维BIM 部分融合组成。其中 GIS 基础云服务平台能够提供给系统所需要的服务资源和数据资源。同时，二维 GIS 部分能够提供专题数据，并可视化操作平面坐标系；三维 BIM 部分能够提供构件级的核心数据组织以及应用业务对接和可视化等功能。并且 BIM 与 GIS 做到了融合一体，数据互通。图 1 二三维一体化智慧平台顶层设计二三维一体化智慧平台顶层设计二、技术路线二、技术路线（一）（一）BIMBIM 轻量化技术轻量化技术简单来讲，BIM 轻量化要解决的核心问题就是：缩小 BIM 模型体量，让它数据体量小、加载显示速度快。从数据维度看，设计模型包含几何信息和非几何信息两部分。几何信息即我们能看到的二维、三维模型，非几何信息通常指一些属性数据、建模相关的其他数据等，非几何信息的轻量化技术难度较低，按需提取存储即可，几何信息的轻量化技术难度较高。众所周知，在 BIM 领域的设计软件众多，而且绝大多数都是国外的设计软件。但不同的设计软件的数据描述各不相同，且数据的开放程度也各不相同，从设计端承接模型并轻量化是一个复杂的过程，尤其是参数化几何描述，难度更大，但参数化几何描述又恰恰是 BIM 模型轻量化的核心，要做到这一点需要有强大的图形技术做支撑。团队数年前就开始研发自有的图形引擎和技术，投入了大量资源，并在产品及具体项目中持续应用和优化自有的图形技术，目前该技术已经达到了国内领先水平，同时该 BIM+GIS 引擎能够承接众多的上游软件，例如 Autodesk Revit、倾斜摄影模型等。BIM 轻量化技术可以把 90%以上的 Revit 几何体转换为自有的参数化几何体，从而达到高度的轻量化。轻量化最终效果针对不同专业效果也不一样，土建专业的模型平面居多，压缩率比较高，基本能达到 1：10 以上，机电专业曲面较多，压缩率低一些，尤其机电设备较多的情况下，整体压缩率会降低较多，基本在 1：5 以上。综合来看，一个项目全专业模型的压缩率在 1：5 到 1：10 之间。在渲染阶段，除了采用 LOD、遮挡剔除、批量绘制手段外，还采用了很多其他优化手段，比如多线程调度、动态磁盘交换、首帧渲染优化等手段，大大加速了渲染效率。据统计，100 万图元、3000 万三角片的超大规模土建模型，渲染数据峰值内存占用不超过 3G，并能流畅显示。20 万图元，4500 万三角片的机电模型，渲染数据峰值内存占用不超过 2.5G，并能流畅显示。（二）（二）BIM+GISBIM+GIS 一体化技术一体化技术基于 BIM+GIS 技术的一体化运维管理平台建设，重点是基于城市市政排水工程业务板块的各类实时监测信息和数字资产相关信息，搭载 BIM 模型进行形象化展示，一方面方便在线人员查看现场模拟的环境情况，另一方面方便在线人员查看设备设施的数字资产情况，多方面辅助管理人员快速决策和指导现场工作等，大大提高工作效率。图 2 BIM+GIS 管网展示图（三）三维渲染引擎（三）三维渲染引擎三维渲染引擎，即将现实中各种物质以各类曲线或多边形的形式抽象出来，再通过计算机输出最终图像的算法实现的集合。三维渲染引擎主要分为：实时三维渲染引擎和离线三维渲染引擎。实时三维渲染引擎主要用于游戏中三维画面的生成，而离线三维渲染引擎用于视频中三维画面的生成。三维渲染引擎对物质的抽象主要有多边形和 NURBS 曲线（非均匀有理 B 样条）两种。实时引擎用多边形抽象方式，因为任何多边形都能最终被分解为容易计算和表示的三角形。离线引擎中用 NURBS 曲线抽象方式，因为 NURBS 曲线相较于多边形能提供更好的视觉效果，灵活性较高。三维渲染引擎的基本功能一般包括：1.对三维场景的数据管理。这些功能包括：场景管理，对象系统，与外部工具的交互，底层数据的组织表示。其具体任务是组织三维世界中各种不同物体之间多种多样的关系，同时把这些关系与三维渲染引擎的功能关联起来。2.功能合理、强大的渲染器。图形引擎的渲染能力体现设计多方面。图 3 BIM 三维渲染三、系统功能应用三、系统功能应用（一）三维信息化的设施运行监管（一）三维信息化的设施运行监管二三维一体化中的 BIM+GIS 技术应用系统的关键技术就是能够实现从二维空间到三维空间的无缝切换，并且根据地图的尺寸比例、中心位置、视角视距等参数进行二维三维的切换。一般来说，三维可视化能够适用于地上建筑地下管网、厂站内外数据的一体化管理，从而大范围的收集存储三维模式的地理数据，能够有效地实现属性查询、信息统计、快速漫游等功能。集成基于 BIM 建模的单体设施设备构件模型数据信息，并且以 BIM 数据管理模式与 GIS 技术相结合，进而实现排水设施设备的工况、运行、养护等信息数据的采集、整合，让一体化平台运行更加直观、生动。（二）厂站网一体化混合现实集成（二）厂站网一体化混合现实集成二三维一体化智慧排水运维管理平台采用了 MR 虚拟技术，利用基于 BIM+MR系统技术，多角度、全方位地展现出污水处理厂、泵站、污水管网、河道等排水设施的真实情况，能够有效地提升长久以来地下管网的隐蔽性强、专业化程度低的信息化平台使用体验。与调度室内的平台系统在监控大屏上的展示相比，MR 技术的应用拥有直观性、透视性、完整性，能够在排水行业日常巡检维护业务中起到较大的辅助作用。（三）排水工程建设管理（三）排水工程建设管理近年来，BIM+GIS 技术应用得到了广泛的应用，能够有效地管理并实时更新资料，改善了以往图纸式管理模式中，规划、建设、运维期的 CAD 图纸等资产资料保存不完善、更新不及时、调档查阅不方便等问题，进而实现高效的资产信息管理。二三维一体化的 BIM+GIS 系统也能够对排水工程建设管理进行规划和设计，利用图像或者是建模的形式进行管理，构件级的挂接绑定，方便行业内部人员随时查阅并动态管理相关的数据。通过入库规划管网设施数据与现实存在的设施情况进行对比，进而准确的分析评价管网系统建设是否达到标准，进一步为工程的建设和现状维护保养作出指导。结论结论总的来说，城市的市政排水处理以及水务管理对城市的发展有着重要的作用。通过二三维一体化智慧排水运维管理平台的建设，有效地利用物联网，BIM+GIS技术等新型技术，能够实现地下排水管道、地上厂站设施和相关地物水系等实物的二三维一体化的展现，辅助城市在业务规划方面的建设和管理，在城市防汛方面也能够做到全流程闭环管理，进一步提升城市智慧水务的工作质量和效率，在未来，二三维一体化智慧排水运维管理平台也需要进一步优化和升级，使得城市排水管理更加智能化。参考文献1肖华，那莹，白晗.基于移动通讯技术及二三维一体化的电缆运维管理系统研究C./全国第九次电力电缆运行经验交流会论文集.2012:206-2132徐雨锋，尚晓伟.二三维一体化智慧排水运维管理平台建设研究J.科学与信息化，2020(14):159-160.3刘启耀，林卫平，沈睿，等.浅析天正全专业二维三维一体化解决方案C./第二届工程建设计算机应用创新论坛论文集.2009:235-245.4宋国栋.煤矿排水泵故障诊断与预防性管理方法研究J.自动化与仪表,2021,36(6):105-108.