高速公路智慧服務(wù)區(qū)綜合管理可視化系統(tǒng)應(yīng)用研究

封麗玲,梁 松

(1.廣西交科集團(tuán)有限公司,廣西 南寧 530007;2.南寧捷賽數(shù)碼科技有限責(zé)任公司,廣西 南寧 530007)

0 引言

服務(wù)區(qū)是高速公路重要的服務(wù)設(shè)施,也是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐點(diǎn)。服務(wù)區(qū)信息化建設(shè)情況很大程度上影響著服務(wù)區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。提高服務(wù)區(qū)信息化建設(shè)水平,以信息化帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化,成為當(dāng)前服務(wù)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的重要課題[1-2]。隨著服務(wù)區(qū)設(shè)備信息越來(lái)越復(fù)雜,管理中涉及的各個(gè)專(zhuān)業(yè)和系統(tǒng)越來(lái)越多且更加復(fù)雜化,管理者希望有一個(gè)統(tǒng)一且可視的平臺(tái)解決服務(wù)區(qū)所面臨的絕大多數(shù)問(wèn)題,但當(dāng)前服務(wù)區(qū)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)相對(duì)落后,平臺(tái)間形成信息孤島,無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理,同時(shí)各個(gè)子系統(tǒng)之間存在獨(dú)立工作和管理的現(xiàn)象,信息之間無(wú)法互通。從建設(shè)和管理者的角度來(lái)看,每個(gè)系統(tǒng)都需要有專(zhuān)門(mén)的管理人員進(jìn)行維護(hù),造成資源的浪費(fèi)[3]。此外,缺乏高效的可視化管理手段,當(dāng)前系統(tǒng)建設(shè)還停留在傳統(tǒng)的2D界面展示方式上,對(duì)于復(fù)雜的服務(wù)區(qū)空間信息無(wú)法直觀展示,不便于理解,不但提高了管理成本,還降低了管理效率。因此,在新時(shí)代的智慧服務(wù)區(qū)信息化建設(shè)中,開(kāi)發(fā)一種系統(tǒng)之間互聯(lián)互通、開(kāi)放、融合、可視的3D綜合管理軟件成為發(fā)展的必然。

1 系統(tǒng)研究及架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)概述

為了實(shí)現(xiàn)主動(dòng)管理的目標(biāo),智慧服務(wù)區(qū)綜合管理可視化系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能:

(1)可視:系統(tǒng)能夠直觀展示服務(wù)區(qū)內(nèi)建筑,從服務(wù)區(qū)、建筑、室內(nèi)結(jié)構(gòu)到設(shè)備的空間布局和集成數(shù)據(jù),搭建的場(chǎng)景可以作為三維CAD圖紙,為用戶(hù)未來(lái)的應(yīng)用提供便捷的參考。

(2)可控:可遠(yuǎn)程控制物理設(shè)備的開(kāi)關(guān),便于在突發(fā)情況下通過(guò)系統(tǒng)快速處理事故。

(3)可管:權(quán)限可配置,根據(jù)應(yīng)用需求建立不同角色,分配不同權(quán)限。

(4)集成:統(tǒng)一的人機(jī)交互形式,實(shí)現(xiàn)與服務(wù)區(qū)內(nèi)各信息子系統(tǒng)等集成,作為智慧服務(wù)區(qū)內(nèi)動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)展示的基礎(chǔ)。

智慧服務(wù)區(qū)綜合管理可視化系統(tǒng)總體分為兩個(gè)方面:(1)以3D可視化技術(shù)為主導(dǎo)建立全服務(wù)區(qū)范圍的三維可視化視圖,包括消防、停車(chē)場(chǎng)、安防監(jiān)控等各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施,使服務(wù)區(qū)管理面向可視化;(2)以IBMS(Intelligent Building Management System)智能化集成技術(shù)為主導(dǎo)集成全服務(wù)區(qū)范圍各信息子系統(tǒng),同時(shí)升級(jí)改造舊系統(tǒng)、增量建設(shè)新系統(tǒng),使這些子系統(tǒng)及零散的設(shè)施具備智能化管理功能。

服務(wù)區(qū)管理智慧化是基于信息技術(shù)的發(fā)展,構(gòu)建服務(wù)區(qū)綜合管理可視化系統(tǒng),融合其他基礎(chǔ)信息子系統(tǒng),在基礎(chǔ)信息、應(yīng)用管理等層面實(shí)現(xiàn)管理智慧化的過(guò)程。智慧服務(wù)區(qū)綜合管理可視化系統(tǒng)包括停車(chē)場(chǎng)、監(jiān)控、門(mén)禁、照明、消防等具體應(yīng)用的子系統(tǒng)[4]。總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智慧服務(wù)區(qū)綜合管理可視化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)框架

該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì),同時(shí)支持C/S架構(gòu)部署,并使用WebSocket與服務(wù)端進(jìn)行通信。該綜合管理可視化系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)接入服務(wù)區(qū)感知數(shù)據(jù),完成服務(wù)區(qū)外觀、結(jié)構(gòu)、布局、室內(nèi)外環(huán)境及設(shè)施設(shè)備的建模,構(gòu)建服務(wù)區(qū)、室內(nèi)結(jié)構(gòu)、智能設(shè)備的逐級(jí)可觀,實(shí)現(xiàn)了事前的宏觀感知、事中的精準(zhǔn)調(diào)動(dòng)、事后的業(yè)務(wù)閉環(huán)的管理模式,為服務(wù)區(qū)數(shù)字化建造和智慧運(yùn)營(yíng)提供了時(shí)空數(shù)據(jù)支持和工程應(yīng)用服務(wù)。

總體思路是建設(shè)一個(gè)基礎(chǔ)、集成二個(gè)支撐、實(shí)現(xiàn)多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景,總體框架如圖2所示。

圖2 智慧服務(wù)區(qū)綜合管理可視化系統(tǒng)總體框架圖

一個(gè)基礎(chǔ)是指以服務(wù)區(qū)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實(shí)時(shí)接入服務(wù)區(qū)前端數(shù)據(jù),包括前端的參數(shù)屬性、運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)系等,并形成以數(shù)據(jù)為核心的泛在標(biāo)識(shí)、泛在感知、泛在連接、泛在計(jì)算和泛智能化的總體格局。

二個(gè)支撐指的是3D可視化和IBMS智能化集成。

多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是指此軟件系統(tǒng)不僅適用于智慧服務(wù)區(qū),還適用于工廠、社區(qū)、港口、景區(qū)等資源、人口密集型區(qū)域,充分發(fā)揮其精細(xì)精準(zhǔn)治理能力,顯著改善治理服務(wù)的智能化水平。

1.3 系統(tǒng)技術(shù)路線

系統(tǒng)采用先進(jìn)的微服務(wù)架構(gòu)體系,具有自動(dòng)擴(kuò)展和動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡的特點(diǎn)。系統(tǒng)模塊層次高度分離,支持不同硬件廠家的快速接入,并適用于多種服務(wù)區(qū)場(chǎng)景,突出體現(xiàn)了“高可用、易擴(kuò)展”的優(yōu)勢(shì)。

系統(tǒng)整體采用微服務(wù)架構(gòu)模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)和管理,分離切割業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)和各個(gè)廠家的對(duì)接模塊,即上層業(yè)務(wù)與下層第三方廠家進(jìn)行切割。與具體廠商進(jìn)行對(duì)接交互的部分獨(dú)立抽象為具體的若干微服務(wù),獨(dú)立維護(hù)、獨(dú)立運(yùn)行,承擔(dān)通用對(duì)接功能和定制化對(duì)接功能的實(shí)現(xiàn),支持上層業(yè)務(wù)邏輯。對(duì)接前置微服務(wù)通過(guò)微服務(wù)整體架構(gòu)注冊(cè)和接入。

采用這種方式可以提高系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性,提高代碼復(fù)用率。系統(tǒng)技術(shù)框架如圖3所示。該系統(tǒng)根據(jù)CAD圖紙和現(xiàn)場(chǎng)資料,使用3D Max制作3D模型,然后引入U(xiǎn)nity3D軟件中,使用URP技術(shù)制作光影特效、Timeline制作動(dòng)畫(huà)、Cinemachine控制鏡頭移動(dòng),最后發(fā)布到WebGL平臺(tái)。前端基于Vue.js框架開(kāi)發(fā),調(diào)用Unity3D中導(dǎo)出的WebGL文件展示三維場(chǎng)景,基于Axios和WebSocket與IBMS系統(tǒng)通信,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)的響應(yīng)。

圖3 系統(tǒng)技術(shù)框架圖

2 系統(tǒng)工程應(yīng)用

本文以廣西某服務(wù)區(qū)的智能化建設(shè)為例,將服務(wù)區(qū)場(chǎng)景按照服務(wù)區(qū)的建筑、結(jié)構(gòu)及設(shè)備等圖紙通過(guò)三維技術(shù)手段還原,完成服務(wù)區(qū)外觀、結(jié)構(gòu)、布局、室內(nèi)外環(huán)境及設(shè)施設(shè)備的建模。同時(shí)構(gòu)建服務(wù)區(qū)、樓宇、室內(nèi)結(jié)構(gòu)、智能設(shè)備的逐級(jí)可觀測(cè)架構(gòu),融合各類(lèi)監(jiān)控采集數(shù)據(jù),并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘整理和優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)信息共享和事件聯(lián)動(dòng),為管理者提供決策依據(jù),形成面向日常運(yùn)行指揮、調(diào)度管理的平臺(tái),達(dá)到服務(wù)區(qū)設(shè)備和數(shù)據(jù)信息管理的數(shù)字化、可視化、智能化及一體化。本文主要介紹系統(tǒng)中的停車(chē)場(chǎng)管理、監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、門(mén)禁模塊、消防模塊的應(yīng)用。

2.1 智能停車(chē)場(chǎng)模塊

智能停車(chē)場(chǎng)模塊針對(duì)服務(wù)區(qū)的停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行三維監(jiān)控。通過(guò)三維空間展示停車(chē)場(chǎng)的布局和車(chē)輛的三維模型,UI界面實(shí)時(shí)展示停車(chē)場(chǎng)車(chē)位使用情況和車(chē)輛進(jìn)出的記錄。同時(shí)可以通過(guò)車(chē)牌號(hào)搜索車(chē)輛的具體位置,直觀地看到車(chē)輛的具體停放位置信息、車(chē)牌信息、車(chē)輛進(jìn)出記錄信息、車(chē)輛停放時(shí)長(zhǎng)等。智能停車(chē)場(chǎng)模塊如圖4所示。

圖4 智能停車(chē)場(chǎng)模塊示例圖

2.2 智能監(jiān)控模塊

智能監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)了服務(wù)區(qū)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的三維監(jiān)控。通過(guò)三維空間直觀展示服務(wù)區(qū)內(nèi)每一樓層的監(jiān)控設(shè)備,UI界面主要對(duì)監(jiān)控設(shè)備品牌占比、在線離線設(shè)備數(shù)量和關(guān)鍵區(qū)域監(jiān)控信息進(jìn)行實(shí)時(shí)展示。在三維環(huán)境中實(shí)時(shí)展示服務(wù)區(qū)中監(jiān)控相機(jī)的數(shù)量、位置和狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)單個(gè)及多個(gè)相機(jī)圖像的實(shí)時(shí)展示;單點(diǎn)、多點(diǎn)可出一路或多路實(shí)時(shí)視頻信息,方便快速把握管理范圍。同時(shí)在三維場(chǎng)景中以2D/3D視角打開(kāi)盲區(qū)分析工具,可直觀查看監(jiān)控未覆蓋區(qū)域。智能監(jiān)控模塊如圖5所示。

圖5 智能監(jiān)控模塊示例圖

2.3 智能照明模塊

智能照明模塊針對(duì)服務(wù)區(qū)內(nèi)的照明系統(tǒng)進(jìn)行三維監(jiān)控。在3D場(chǎng)景中直觀展示服務(wù)區(qū)內(nèi)所有照明設(shè)備的空間分布及運(yùn)行狀態(tài),點(diǎn)擊每個(gè)照明設(shè)備可查看照明設(shè)備的相關(guān)信息,可在3D系統(tǒng)中遠(yuǎn)程進(jìn)行燈具開(kāi)關(guān)、亮度調(diào)節(jié)等操作。智能照明模塊如圖6所示。

圖6 智能照明模塊示例圖

2.4 智能門(mén)禁模塊

智能門(mén)禁模塊針對(duì)服務(wù)區(qū)內(nèi)的門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行三維監(jiān)控。在三維環(huán)境中直觀查看服務(wù)區(qū)中門(mén)禁位置、運(yùn)行狀態(tài),可通過(guò)可視化方式定位門(mén)禁;選中門(mén)禁可顯示人員進(jìn)出信息,包括人員、進(jìn)出時(shí)間等數(shù)據(jù)展示,還可以動(dòng)畫(huà)的方式展示。可通過(guò)系統(tǒng)遠(yuǎn)程打開(kāi)或關(guān)閉門(mén)禁。當(dāng)出現(xiàn)違禁闖入、違禁刷卡等人員時(shí),系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)并聯(lián)動(dòng)可視化告警,方便管理人員在全局中直觀地對(duì)門(mén)禁進(jìn)行應(yīng)急操作。通過(guò)與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)人員識(shí)別、劃定禁區(qū)、物品丟失等事件識(shí)別并觸發(fā)相機(jī)提示,提供相關(guān)相機(jī)圖像調(diào)取。智能門(mén)禁模塊如圖7所示。

圖7 智能門(mén)禁模塊示例圖

2.5 智能消防模塊

智能消防模塊是針對(duì)服務(wù)區(qū)內(nèi)的消防系統(tǒng)進(jìn)行三維監(jiān)控。在系統(tǒng)中展示服務(wù)區(qū)內(nèi)所有供電線路、管道和環(huán)境測(cè)量等設(shè)備,在可視化系統(tǒng)中以不同顏色和圖例顯示不同消防設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)控信息。同時(shí)通過(guò)各種相異色彩區(qū)分不同消防管線、服務(wù)區(qū)內(nèi)所有避難點(diǎn)的位置,并可以通過(guò)動(dòng)態(tài)方式展示管線走向,可視化展示消防監(jiān)控設(shè)備的空間分布和統(tǒng)計(jì)信息,以便了解更多的信息,以高亮、閃爍等方式直觀展示探測(cè)報(bào)警值及報(bào)警位置,并通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行排煙防火的操作。智能消防模塊如圖8所示。

圖8 智能消防模塊示例圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前服務(wù)區(qū)系統(tǒng)平臺(tái)間形成信息孤島,缺乏高效的可視化管理手段等問(wèn)題,闡述了作者在智慧服務(wù)區(qū)信息化方面所進(jìn)行的研究和實(shí)踐。研究了3D可視化和IBMS智能化集成,開(kāi)發(fā)了智慧服務(wù)區(qū)綜合管理可視化系統(tǒng),并在實(shí)踐應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了管理者身臨其境地管理服務(wù)區(qū)眾多子系統(tǒng),為服務(wù)區(qū)的各級(jí)管理者提供了決策支持,形成面向日常運(yùn)行指揮、調(diào)度管理的平臺(tái)。因此,隨著服務(wù)區(qū)的智能設(shè)備信息越來(lái)越復(fù)雜,運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量不斷增長(zhǎng),本系統(tǒng)將具備越來(lái)越好的應(yīng)用前景。