高速公路智慧服務區綜合管理可視化系統應用研究

封麗玲,梁 松

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

0 引言

服務區是高速公路重要的服務設施,也是推動經濟發展的重要支撐點。服務區信息化建設情況很大程度上影響著服務區經濟的發展。提高服務區信息化建設水平,以信息化帶動產業化,成為當前服務區經濟發展所面臨的重要課題[1-2]。隨著服務區設備信息越來越復雜,管理中涉及的各個專業和系統越來越多且更加復雜化,管理者希望有一個統一且可視的平臺解決服務區所面臨的絕大多數問題,但當前服務區系統平臺建設相對落后,平臺間形成信息孤島,無法實現統一的管理,同時各個子系統之間存在獨立工作和管理的現象,信息之間無法互通。從建設和管理者的角度來看,每個系統都需要有專門的管理人員進行維護,造成資源的浪費[3]。此外,缺乏高效的可視化管理手段,當前系統建設還停留在傳統的2D界面展示方式上,對于復雜的服務區空間信息無法直觀展示,不便于理解,不但提高了管理成本,還降低了管理效率。因此,在新時代的智慧服務區信息化建設中,開發一種系統之間互聯互通、開放、融合、可視的3D綜合管理軟件成為發展的必然。

1 系統研究及架構

1.1 系統概述

為了實現主動管理的目標,智慧服務區綜合管理可視化系統應具備以下功能:

(1)可視:系統能夠直觀展示服務區內建筑,從服務區、建筑、室內結構到設備的空間布局和集成數據,搭建的場景可以作為三維CAD圖紙,為用戶未來的應用提供便捷的參考。

(2)可控:可遠程控制物理設備的開關,便于在突發情況下通過系統快速處理事故。

(3)可管:權限可配置,根據應用需求建立不同角色,分配不同權限。

(4)集成:統一的人機交互形式,實現與服務區內各信息子系統等集成,作為智慧服務區內動靜態數據展示的基礎。

智慧服務區綜合管理可視化系統總體分為兩個方面:(1)以3D可視化技術為主導建立全服務區范圍的三維可視化視圖,包括消防、停車場、安防監控等各項基礎設施,使服務區管理面向可視化;(2)以IBMS(Intelligent Building Management System)智能化集成技術為主導集成全服務區范圍各信息子系統,同時升級改造舊系統、增量建設新系統,使這些子系統及零散的設施具備智能化管理功能。

服務區管理智慧化是基于信息技術的發展,構建服務區綜合管理可視化系統,融合其他基礎信息子系統,在基礎信息、應用管理等層面實現管理智慧化的過程。智慧服務區綜合管理可視化系統包括停車場、監控、門禁、照明、消防等具體應用的子系統[4]。總體結構如圖1所示。

圖1 智慧服務區綜合管理可視化系統總體結構圖

1.2 系統框架

該系統采用B/S架構設計,同時支持C/S架構部署,并使用WebSocket與服務端進行通信。該綜合管理可視化系統可以實時接入服務區感知數據,完成服務區外觀、結構、布局、室內外環境及設施設備的建模,構建服務區、室內結構、智能設備的逐級可觀,實現了事前的宏觀感知、事中的精準調動、事后的業務閉環的管理模式,為服務區數字化建造和智慧運營提供了時空數據支持和工程應用服務。

總體思路是建設一個基礎、集成二個支撐、實現多個應用場景,總體框架如圖2所示。

圖2 智慧服務區綜合管理可視化系統總體框架圖

一個基礎是指以服務區各項運行數據為基礎,實時接入服務區前端數據,包括前端的參數屬性、運行狀態、關系等,并形成以數據為核心的泛在標識、泛在感知、泛在連接、泛在計算和泛智能化的總體格局。

二個支撐指的是3D可視化和IBMS智能化集成。

多個應用場景是指此軟件系統不僅適用于智慧服務區,還適用于工廠、社區、港口、景區等資源、人口密集型區域,充分發揮其精細精準治理能力,顯著改善治理服務的智能化水平。

1.3 系統技術路線

系統采用先進的微服務架構體系,具有自動擴展和動態負載均衡的特點。系統模塊層次高度分離,支持不同硬件廠家的快速接入,并適用于多種服務區場景,突出體現了“高可用、易擴展”的優勢。

系統整體采用微服務架構模式進行開發和管理,分離切割業務實現和各個廠家的對接模塊,即上層業務與下層第三方廠家進行切割。與具體廠商進行對接交互的部分獨立抽象為具體的若干微服務,獨立維護、獨立運行,承擔通用對接功能和定制化對接功能的實現,支持上層業務邏輯。對接前置微服務通過微服務整體架構注冊和接入。

采用這種方式可以提高系統整體的穩定性,提高代碼復用率。系統技術框架如圖3所示。該系統根據CAD圖紙和現場資料,使用3D Max制作3D模型,然后引入Unity3D軟件中,使用URP技術制作光影特效、Timeline制作動畫、Cinemachine控制鏡頭移動,最后發布到WebGL平臺。前端基于Vue.js框架開發,調用Unity3D中導出的WebGL文件展示三維場景,基于Axios和WebSocket與IBMS系統通信,實現設備的控制和數據的響應。

圖3 系統技術框架圖

2 系統工程應用

本文以廣西某服務區的智能化建設為例,將服務區場景按照服務區的建筑、結構及設備等圖紙通過三維技術手段還原,完成服務區外觀、結構、布局、室內外環境及設施設備的建模。同時構建服務區、樓宇、室內結構、智能設備的逐級可觀測架構,融合各類監控采集數據,并進行數據挖掘整理和優化,實現信息共享和事件聯動,為管理者提供決策依據,形成面向日常運行指揮、調度管理的平臺,達到服務區設備和數據信息管理的數字化、可視化、智能化及一體化。本文主要介紹系統中的停車場管理、監控系統、照明系統、門禁模塊、消防模塊的應用。

2.1 智能停車場模塊

智能停車場模塊針對服務區的停車場系統進行三維監控。通過三維空間展示停車場的布局和車輛的三維模型,UI界面實時展示停車場車位使用情況和車輛進出的記錄。同時可以通過車牌號搜索車輛的具體位置,直觀地看到車輛的具體停放位置信息、車牌信息、車輛進出記錄信息、車輛停放時長等。智能停車場模塊如圖4所示。

圖4 智能停車場模塊示例圖

2.2 智能監控模塊

智能監控模塊實現了服務區內監控系統的三維監控。通過三維空間直觀展示服務區內每一樓層的監控設備,UI界面主要對監控設備品牌占比、在線離線設備數量和關鍵區域監控信息進行實時展示。在三維環境中實時展示服務區中監控相機的數量、位置和狀態,可實現單個及多個相機圖像的實時展示;單點、多點可出一路或多路實時視頻信息,方便快速把握管理范圍。同時在三維場景中以2D/3D視角打開盲區分析工具,可直觀查看監控未覆蓋區域。智能監控模塊如圖5所示。

圖5 智能監控模塊示例圖

2.3 智能照明模塊

智能照明模塊針對服務區內的照明系統進行三維監控。在3D場景中直觀展示服務區內所有照明設備的空間分布及運行狀態,點擊每個照明設備可查看照明設備的相關信息,可在3D系統中遠程進行燈具開關、亮度調節等操作。智能照明模塊如圖6所示。

圖6 智能照明模塊示例圖

2.4 智能門禁模塊

智能門禁模塊針對服務區內的門禁系統進行三維監控。在三維環境中直觀查看服務區中門禁位置、運行狀態,可通過可視化方式定位門禁;選中門禁可顯示人員進出信息,包括人員、進出時間等數據展示,還可以動畫的方式展示。可通過系統遠程打開或關閉門禁。當出現違禁闖入、違禁刷卡等人員時,系統發出警報并聯動可視化告警,方便管理人員在全局中直觀地對門禁進行應急操作。通過與監控系統實現數據對接,實現人員識別、劃定禁區、物品丟失等事件識別并觸發相機提示,提供相關相機圖像調取。智能門禁模塊如圖7所示。

圖7 智能門禁模塊示例圖

2.5 智能消防模塊

智能消防模塊是針對服務區內的消防系統進行三維監控。在系統中展示服務區內所有供電線路、管道和環境測量等設備,在可視化系統中以不同顏色和圖例顯示不同消防設施的運行狀態和監控信息。同時通過各種相異色彩區分不同消防管線、服務區內所有避難點的位置,并可以通過動態方式展示管線走向,可視化展示消防監控設備的空間分布和統計信息,以便了解更多的信息,以高亮、閃爍等方式直觀展示探測報警值及報警位置,并通過系統進行排煙防火的操作。智能消防模塊如圖8所示。

圖8 智能消防模塊示例圖

3 結語

本文針對當前服務區系統平臺間形成信息孤島,缺乏高效的可視化管理手段等問題,闡述了作者在智慧服務區信息化方面所進行的研究和實踐。研究了3D可視化和IBMS智能化集成,開發了智慧服務區綜合管理可視化系統,并在實踐應用中實現了管理者身臨其境地管理服務區眾多子系統,為服務區的各級管理者提供了決策支持,形成面向日常運行指揮、調度管理的平臺。因此,隨著服務區的智能設備信息越來越復雜,運營維護工作量不斷增長,本系統將具備越來越好的應用前景。