公路隧道机电设施远程在线巡查方法与流程

1.本发明涉及用于计算机制图的3d建模的技术领域，具体涉及一种公路隧道机电设施远程在线巡查方法。


背景技术：

2.随着公路隧道建设快速发展，隧道安全问题日益凸显，尤其是机电设施的运行情况严重影响公路隧道的安全运营，如机电设施故障率高，现场机电设施巡查耗时、耗力且仅靠外观无法准确判断运行状态。如何实现对机电设施的实时远程在线巡查，准确掌握每一个机电设施的运行状态，实施有效安全管控等一系列问题已成为目前急需解决的问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明提出一种公路隧道机电设施远程在线巡查方法，通过构建的公路隧道内的巡查场景三维模型，可以实时在线巡查管理、巡查信息上报及在线跟踪安全隐患处理进度，实现远程全面监控各种机电设施的运行状态，提高设施运行状态巡查效率，节约运营管理成本。
4.具体技术方案如下：
5.一种公路隧道机电设施远程在线巡查方法，在第一种可实现方式中，包括：
6.根据公路隧道的土建结构数据构建隧道三维模型，并根据相应的结构数据构建公路隧道内各种机电设施的设施三维模型；
7.基于巡查场景需求选取相应的设施三维模型与隧道三维模型构建起公路隧道的三维可视化模型；
8.定义三维可视化模型中各种设施三维模型的接口协议；
9.建立机电设施的运营数据与相应设施三维模型之间的映射匹配模型，生成巡查场景三维模型；
10.将实际的机电设施与巡查场景三维模型建立起数据链接，通过巡查场景三维模型对机电设施进行远程在线巡查。
11.结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，所述根据公路隧道的土建结构数据构建隧道三维模型包括：
12.根据公路隧道的土建结构数据将隧道划分为多个区段隧道，并确定每个区段隧道的土建结构数据和衔接点坐标；
13.通过相应的土建结构数据构建各个区段隧道的衔接三维模型；
14.根据衔接点坐标衔接各个区段隧道的衔接三维模型得到的隧道三维模型。
15.结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，土建结构数据包括衬砌类型，根据衬砌类型将隧道划分为多个区段隧道。
16.结合第二种可实现方式，在第四种可实现方式中，所述通过相应的土建结构数据构建各个区段隧道的衔接三维模型，包括：
17.在区段隧道的首尾衔接处分别创建与路线垂直的三维坐标系；
18.基于三维坐标系，根据土建结构数据构建区段隧道的结构轮廓；
19.根据相应的结构轮廓和路线构建区段隧道的三维模型；
20.基于相应的三维模型创建各个区段隧道的实心三维模型；
21.根据衔接点坐标对各个区段隧道的实心三维模型进行布尔差集运算，得到相应的衔接三维模型。
22.结合第二至四种可实现方式中的任意一种可实现方式，在第五种可实现方式中，还包括：
23.将区段隧道的衔接三维模型封装成衔接三维组件；
24.选取各个区段隧道相应的衔接三维组件，根据衔接点坐标衔接组成所述隧道三维模型。
25.结合第一种可实现方式，在第六种可实现方式中，还包括将所述设施三维模型封装成设施三维组件。
26.结合第一种可实现方式，在第七种可实现方式中，所述建立各个机电设施的运营数据与相应设施三维模型之间的映射匹配模型，包括：
27.定义设施三维模型需要表现的模型状态，并定义相应模型状态的存储字段；
28.定义机电设施相应运行状态的存储字段；
29.根据存储字段建立机电设施的模型状态与运行状态之间的映射关系。
30.结合第一种可实现方式，在第八种可实现方式中，所述通过巡查场景三维模型对机电设施进行远程在线巡查，包括：
31.设定巡查视角、巡查速度、巡查路径、目标位置和巡查条件；
32.获取机电设施的运营数据，并将运营数据映射到巡查场景三维模型中进行显示；
33.判定是否触发巡查条件，响应于触发巡查条件，按照巡查视角、巡查速度和巡查路径，通过巡查场景三维模型依次漫游目标位置的设施三维模型，并查看机电设施的运行状态。
34.结合第八种可实现方式，在第九种可实现方式中，在巡查过程中还包括根据操作指令调整所述巡查速度。
35.结合第八种可实现方式，在第十种可实现方式中，所述巡查视角为汽车驾驶视角。
36.有益效果：采用本发明的公路隧道机电设施远程在线巡查方法，可以把隧道各类模型单独封装，形成完整的隧道模型组件库，使用时可直接利用组件库中模型，根据不同需求快速构建不同的巡查场景三维模型，无需担忧运行场景的兼容性。通过构建的公路隧道内的巡查场景三维模型，可以实时在线巡查管理、巡查信息上报及在线跟踪安全隐患处理进度，实现远程全面监控各种机电设施的运行状态，提高设施运行状态巡查效率，节约运营管理成本。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
38.图1为本发明一实施例提供的公路隧道机电设施远程在线巡查方法的流程图；
39.图2为构建公路隧道的隧道三维模型的流程图；
40.图3为构建区段隧道的衔接三维模型的流程图；
41.图4为通过巡查场景三维模型进行在线巡查的流程图。
具体实施方式
42.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
43.如图1所示的公路隧道机电设施远程在线巡查方法的流程图，该巡查方法包括：
44.步骤1、根据公路隧道的土建结构数据构建隧道三维模型，并根据相应的结构数据构建公路隧道内各种机电设施的设施三维模型；
45.步骤2、基于巡查场景需求选取相应的设施三维模型与隧道三维模型构建起公路隧道的三维可视化模型；
46.步骤3、定义三维可视化模型中各种设施三维模型的接口协议；
47.步骤4、建立机电设施的运营数据与相应设施三维模型之间的映射匹配模型，生成巡查场景三维模型；
48.步骤5、将实际的机电设施与巡查场景三维模型建立起数据链接，通过巡查场景三维模型对机电设施进行远程在线巡查。具体而言：
49.首先，可以从公路隧道竣工后的二维平面图提取出隧道的土建结构数据、隧道内布置的机电设施的几何尺寸数据，以及表示机电设施在隧道内的安装位置的位置数据，并根据土建结构数据构建起公路隧道的隧道三维模型，根据机电设施的几何尺寸数据构建各种机电设施的设施三维模型，并基于设施三维模型和隧道三维模型建立起隧道模型组件库。
50.然后，可以根据不同巡查需求从隧道模型组件库中直接调用相应的设施三维模型和隧道三维模型，在展示平台中快速构建起不同的公路隧道的三维可视化模型，无需担忧运行场景的兼容性，且不会受浏览器缓存限制，避免出现卡顿甚至崩溃现象，实现跨平台、跨桌面和移动终端的部署展示。
51.之后，可以对三维可视化模型中的各种机电设施的接口协议进行数据解析，定义三维可视化模型中各种设施三维模型的接口协议，对实际机电设施的运营数据中的结构化数据、非结构化数据进行协议转换，以便三维可视化模型中各种设施模型获取实际机电设施的运营数据。
52.然后，构建起三维可视化模型中各个设施三维模型与相应的实际机电设施的运营数据之间的映射匹配模型，从而生成巡查场景三维模型。
53.最后，可以通过物联网将现实场景中实际机电设施与巡查场景三维模型的展示平台建立起数据链接，展示平台通过物联网可以实时获取实际机电设施的运营数据，并通过映射匹配模型将运营数据映射到巡查场景三维模型中相应的设施模型进行显示，以便实时在线巡查管理、巡查信息上报及在线跟踪安全隐患处理进度，实现远程全面监控各种机电设施的运行状态，提高设施运行状态巡查效率，节约运营管理成本。
54.在本实施例中，优选的，如图2所示，所述根据公路隧道的土建结构数据构建隧道
三维模型包括：
55.步骤1
‑
1、根据公路隧道的土建结构数据将隧道划分为多个区段隧道，并确定每个区段隧道的土建结构数据和衔接点；
56.步骤1
‑
2、通过相应的土建结构数据构建各个区段隧道的衔接三维模型，并确定各个衔接点的衔接点坐标；
57.步骤1
‑
3、根据衔接点坐标衔接各个区段隧道的衔接三维模型得到的隧道三维模型。具体而言：
58.首先，可以根据土建结构数据对公路隧道进行分段，将隧道划分成多个区段隧道，比如，可以将隧道划分成主洞、人行横洞、车行横洞等。通过公路隧道的土建结构数据可以确定各个区段隧道相应的土建结构数据和彼此之间的衔接点的位置。
59.之后，可以根据相应的土建结构数据构建各个区段隧道的衔接三维模型，可以将构建好的衔接三维模型存储在隧道模型组件库，在使用时，可以根据巡查场景需求，直接从隧道模型组件库中调取各个区段隧道对应的衔接三维模型衔接。最后，可以通过各个区段隧道之间的衔接点坐标将这些三维模型衔接起来，构建起完整的公路隧道的隧道三维模型，无需担忧运行场景的兼容性。
60.在本实施例中，优选的，土建结构数据包括衬砌类型，根据衬砌类型将隧道划分为多个区段隧道。各个区段隧道在结构上相互独立，且由于有的区段隧道呈现一种衬砌类型，使得构建起的衔接三维模型可复用，可以有效减少建模工作量，加快模型构建效率。如公路隧道内大多数人行横洞的结构数据和结构样式都是一致的，只需要构建一个人行横洞的衔接模型即可。
61.在本实施例中，优选的，如图3所示，所述通过相应的土建结构数据构建各个区段隧道的衔接三维模型，包括：
62.步骤1
‑2‑
1、在区段隧道的首尾衔接处分别创建与路线垂直的三维坐标系；
63.步骤1
‑2‑
2、基于三维坐标系，根据土建结构数据构建区段隧道的结构轮廓，并确定各个衔接点的衔接点坐标；
64.步骤1
‑2‑
3、根据相应的结构轮廓和路线构建区段隧道的三维模型；
65.步骤1
‑2‑
4、基于相应的三维模型创建各个区段隧道的实心三维模型；
66.步骤1
‑2‑
5、根据衔接点坐标对各个区段隧道的实心三维模型进行布尔差集运算，得到相应的衔接三维模型，具体而言：
67.首先，可以在区段隧道沿路线的首尾衔接处创建坐标系，使区段隧道之间的坐标相关联，在衔接时不需经过换算不同区段隧道之间的坐标，方便快速将各个区段隧道的三维模型衔接组合在一起。
68.然后，基于三维坐标系，可以根据区段隧道对应的土建结构数据构建起结构轮廓，之后，通过结构轮廓构建起区段隧道的三维模型，再基于各个区段隧道的三维模型，采用3ds max软件构建好各个区段隧道的实心三维模型，比如主洞、车行横洞、人行横洞和紧急停车带等的实心三维模型。
69.最后，根据主洞、车行横洞、人行横洞和紧急停车带等之间的衔接点坐标将这些区段隧道的实心三维模型衔接起来，利用车行横洞、人行横洞和紧急停车带的实心三维模型对主洞的实心三维模型进行布尔差集运算，得到主洞对应的包括衔接点的衔接三维模型。
利用主洞实心三维模型对车行横洞、人行横洞三维模型等进行布尔差集运算，得到与车行横洞、人行横洞等对应的包括有衔接点的衔接三维模型。
70.在本实施例中，优选的，还包括：
71.将区段隧道的衔接三维模型封装成衔接三维组件；
72.选取各个区段隧道相应的衔接三维组件，根据衔接点坐标衔接组成所述隧道三维模型。
73.具体而言，可以将隧道模型组件库中的衔接三维模型封装成相应的衔接三维组件，如此有利于模型复用及更新优化，并根据物理场景快速组装成一个完整的三维可视化模型。
74.在本实施例中，优选的，还包括将所述设施三维模型封装成设施三维组件。可以将隧道模型组件库中的设施三维模型封装成相应的衔接三维组件，进一步有利于模型复用及更新优化，并根据物理场景快速选取相应的三维组件组装成一个完整的三维可视化模型。
75.在本实施例中，构建三维可视化模型时，可以通过webgl及html5技术对从隧道模型组件库中选取的衔接三维组件和设施三维组件进行二次开发，引入mvp设计模型，分离视图逻辑和业务逻辑，分别抽象到view和presenter的接口中去，可以有多重具体的实现，更方便进行单元测试及维护。在presenter层衔接三维组件和设施三维组件，可以先导出obj格式的衔接三维组件和设施三维组件，然后，通过序列化将obj文件的几何信息和属性信息存放在json文件中，最后，通过反序列化根据位置数据中机电设施与公路隧道的相对位置数据，把各类机电设施的设施三维组件装配到公路隧道的隧道三维模型中，生成完整的三维可视化模型。
76.在本实施例中，优选的，在构建三维可视化模型前，还可以对隧道三维组件和设施三维组件的三维体量进行调整。可以对原模型进行减面、展uv和烘焙等操作，调整后三维体量可以用最少、最合适的点线面去表现和原模型相似或相同的效果。
77.在本实施例中，优选的，所述建立各个机电设施的运营数据与相应设施三维模型之间的映射匹配模型，包括：
78.定义设施三维模型需要表现的模型状态，并定义相应模型状态的存储字段；
79.定义机电设施相应运行状态的存储字段；
80.根据存储字段建立机电设施的模型状态与运行状态之间的映射关系。
81.具体而言，首先，可以设定三维巡查场景中设施三维模型需要展示的模型状态，如风机正转、反转、停止、故障等状态，并定义每种模型状态的存储字段。然后，设定风机正转、反转、停止、故障等运行状态下的运营数据的存储字段。之后，将每种模型状态的存储字段与每种运行状态的运营数据的存储字段一一对应起来，建立起机电设施的模型状态与运行状态之间的映射关系。
82.在本实施例中，优选的，如图4所示，所述通过巡查场景三维模型对机电设施进行远程在线巡查，包括：
83.步骤5
‑
1、设定巡查视角、巡查速度、巡查路径、目标位置和巡查条件；
84.步骤5
‑
2、获取机电设施的运营数据，并将运营数据映射到巡查场景三维模型中进行显示；
85.步骤5
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3、判定是否触发巡查条件，响应于触发巡查条件，按照巡查视角、巡查速度
和巡查路径，通过巡查场景三维模型依次漫游目标位置的设施三维模型，并查看机电设施的运行状态。具体而言：
86.首先，通过展示平台设定巡查场景三维模型的巡查视角、巡查速度、巡查路径、目标位置和巡查条件。其中，为了更真实地模拟实际的巡查场景，可以将巡查视角设定为汽车驾驶视角，巡查速度也设置为实际巡查时车辆行驶速度。巡查路径包括行驶车道和行驶路线的设定，巡查目标即是在巡查过程中需要查看的机电设施，巡查条件是触发公路隧道巡查的阈值条件，可以是巡查时间，即当时间达到设定的巡查时间时，展示平台自动按照设定的巡查视角、巡查速度、巡查路径、目标位置漫游目标位置的设施三维模型，并展示机电设施的三维模型。
87.然后，展示平台通过物联网实时获取公路隧道现场实际的机电设施的运营数据，并通过映射匹配模型将这些运营数据匹配映射到巡查场景三维模型中相应的设施三维模型中进行显示。以便实时在线巡查管理、巡查信息上报及在线跟踪安全隐患处理进度，实现远程全面监控各种机电设施的运行状态，提高设施运行状态巡查效率，节约运营管理成本。
88.之后，展示平台根据获取的运营数据判定是否触发巡查条件，如果没有触发，则按照当前的视角继续显示，如果触发，则按照巡查视角、巡查速度和巡查路径，通过巡查场景三维模型依次漫游目标位置的设施三维模型，并展示机电设施的运行状态。
89.在本实施例中，优选的，在巡查过程中还包括根据操作指令调整所述巡查速度，以便查看各个机电设施的运行状态。在巡查过程中，还可以通过展示平台进行暂停、改变视角，并可选中具体设备，实现放大、缩小、旋转、查看等操作。在巡查结束后，展示平台可以将巡查结果存储在自身的存储器中，以便后期进行数据统计分析。
90.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。