地铁三维仿真系统.docx

Ting Bao was revised on January 6, 20021地铁三维仿真系统地铁三维仿真系统一、 背景作为城市功能中最活跃的因素，交通已成为城市可持续发展的关键性问题。从全国大城市来看，交通阻塞、行车速度缓慢已成为城市的顽疾。由于轨道交通在引导城市布局调整、节约土地资源、保护环境、节约能源、解决居民出行、促进产业经济发展等方面都拥有非常明显的优势 。大力发展轨道交通已然成为城市交通和经济可持续发展的方向和必然要求，这已经在国外大城市交通设施发展实践中得到证实。轨道交通建设是一项投资巨大，工程极其复杂的项目，轨道交通线路网络的运营、服务和管理更是一个纷繁浩大的系统工程。面对如此庞大的建设规模和运营线路，如何保障轨道交通建设、管理、运营能够高效、有序的运转，如何满足乘客对轨道交通高速、安全、舒适、便捷、经济等特性不断提高的服务需求，已经成为轨道交通发展中面临的主要课题。轨道交通信息化发展已经成为国家相关政府部门、企业、科研教学机构及社会公众现实的迫切需求。二、 系统建设必要性随着信息时代的高速发展，城市轨道交通现已进入网络时代。然而地铁作为城市建设的产物，不仅是社会公共资源，更是社会公共安全危险与风险的高发区域。它具有全局性、连带性、局限性、群体性的特点，也有可能是恐怖分子实施恐怖袭击的首选和重要目标，因此建立地铁三维仿真系统非常必要。地铁三维仿真系统是指在城市轨道交通运营管理维护中，充分地利用数字化信息处理技术和网络通讯技术等现代化技术，对轨道交通的各种信息源按照统一的规范关联地理信息，形成三维数字信息，构建一体化的数字集成平台和虚拟环境。在这一平台和环境中，以功能强大的系统软件与数学模型对轨道交通运营管理中的各种方案进行模拟、分析和研究，并在可视化的条件下提供决策支持，增强决策的科学性和预见性。地铁三维仿真系统的建设就是以数字化为技术支撑、以信息化进行要素配置、以网络化作为运行模式的高效率轨道交通管理方式，提升城市轨道交通的整体信息化水平，有助于将轨道交通内部系统之间的各种数字信息资源加以整合利用。地铁三维仿真系统，可以实现各种应急管理信息的可视化显示、综合查询分析，并提供直观高效的辅助决策功能。由于轨道交通主要在地下运行与传统的地理信息系统是不一样的，通过仿真地理信息系统对各种应急管理信息，如疏通线路、交通设施、轨道交通线路及站点等的集成和图形表达，通过数据的共享、分析和图形表达加深事件的了解和提高应急响应速度。在建立集通信、信息、指挥和调度与一体的应急资源和资产数据库的基础上，通三维仿真系统，实现对专业队伍、救援专家、储备物资、救援装备、通信保障和医疗救护等应急资源的动态直观管理。三、 系统特点地铁三维仿真系统与当前其他产品相比较具备以下特点：1. 在一个视图中可以获得综合的实景信息管理人员不再需要监视不同的子显示系统而了解全局的实时情况。 三维仿真系统将所有的实时传感器监视点与三维仿真站点结合起来，管理人员可以在单一的一个视图内获得全面的实景信息。同时管理人员可以使用三维的控制工具，对数字建筑模型进行横截面切片，隐藏/显示不同的结构部件，来获得更详尽深入的实景信息。除了实时数据，三维仿真系统还可提供给管理人员其它额外的由可视化传感器衍生的数据层，例如追踪目标（访客，工作人员或对象）的最近踪迹，脚步热图，温度分布图等。2. 应急准备 管理人员在对三维传感器状态有了统一的认识了解后，他们可以就一些相关事件采取必要的防范措施。此外，三维仿真系统可以管理警报系统，并自动的依据传入的警报根事件参数显示最相关的实景。 有了三维建筑模型，管理人员可以轻松快速的了解周围环境并依据此做出预防危机发生的措施，或者准备好如何处理已经发生的危机。 3. 预防实景中的盲点传统的二维平面图显示只能够提供分散的局部实景，因此管理人员可能会缺少对于全局环境的掌控，而产生信息及管理盲点。三维仿真系统可以有效地阻止此类盲点的产生。因为三维仿真系统将全部的传感器数据集成于一个统一的三维视图中，管理人员可以得到正确的事态信息并做出明智的决策。4. 有利于协调调度 在培训过程，或者紧急状况下，管理人员需要一个简洁有效的方式向其团队介绍工作以及监控点。使用三维仿真系统， 管理人员可以通过三维数字模型简洁的可视化的介绍及部署工作。如果系统部属于一个多点触摸屏幕上，管理人员可以通过多点触摸直接操纵三维模型，更有效地调度部属工作。5. 操作员可扩展性 某些客户，特别是政府机构客户需要在特殊事件或者联合行动中临时扩展他们的物业管理/安全管理团队。三维仿真系统，通过intranet/VPN就可以用浏览器安全的访问，可以快速方便的增加额外的操作用户。三维仿真系统为用户提供无上限的客户机访问，并不收取额外费用，可以使我们的客户无成本的扩大其操作团队。6. 强大的三维资产规划和管理 在面对突发事件或者业务培训时，管理人员经常被要求制定、传达或者部属运营及安全计划。然后，他们可能并没有配备强有力的工具。三维仿真系统提供了强大的三维规划工具，管理人员可以方便的将真实的三维对象模型植入三维数字模型中。这些功能的提供，使得管理人员可以轻松制定计划方案面对不同的事件，例如培训，简述，以及紧急事件。四、 系统总体架构地铁三维仿真系统的总结架构主要分为三个层面的内容：传感器层：本系统拥有一套先进的传感器集成框架，通过该框架的统一接口标准，可以实现不同传感器子系统和本系统的对接，实现传感器在三维仿真系统中的统一管理和实时数据浏览。3D模型层：系统可以实现建筑物建模、建筑物内部格局建模、房间内部场景建模以及内部的采光、阴影等效果的建模展示，同时优化的可视化展示技术可以实现互联网上流畅的三维展示。3D展示层：系统从用户的应用方式和应用场景考虑，提供了多种先进的三维展示效果，包括3D能源仪表板、3D视频融合、3D追踪以及3D多点触摸展示等。针对目前市场上种类繁多的传感器设备，本系统使用统一的传感器集成框架，其集成方案如下图：三维仿真系统实时传感器集成软件开发包Ø 集成传感器数据（实时, 事件，控制，回放) Push/Poll 协议Ø 集成3D模型和传感器数据/事件显示行为Ø 集成协议 HTTP Push/Pol协议l Web 服务/SOAP 服务五、 系统功能1) 三维仿真系统展示三维仿真系统提供了多样化的场景展示功能可以让用户从多个不同的角度来了解模型,真正做到了360度全景展示。Ø 三维全景展示可以从外部浏览整个三维场景，包括从模型外部到模型内部，从建筑物本身到建筑物内部的桌椅等不同角度不同粒度的三维场景展示。Ø 楼层展示系统不仅可以展示建筑物的整体形状，同时还可以出去掉建筑物的装饰，查看建筑物的构造情况。Ø 横断面展示针对地铁车站这样的建筑，查看他的横断面是很重要，本系统提供了方便的工具，可以让用户自由的查看指定位置的横断面效果图。Ø 多点触摸展示本系统支持多点触摸展示效果，可以让操作员更直接的和系统进行交互，取得更好的操作效果。Ø 内部实景展示通过街景拍摄实现轨道交通站点内部的实景信息的展示。可以实现自由的漫游浏览。2) 安防管理安防管理可以集成视频系统、门禁系统、综合保安系统、应急系统，管理人员通过三维实景对地铁进行实时监控和安全防御。Ø 视频管理三维仿真系统与地铁站的多级视频监控接口无缝集成，将所有的摄像头的空间位置和监控方向与三维实景模型聚合，实现视频实时监控，做到立体可视化，监控无盲区。 Ø 视频分析根据视频系统获得的视频内容进行自动分析和事件警报，如发现建筑物周边的无人看管的车辆，统计视线内的人员数据量，能有效辅助管理员监测地铁内部和周围的安全Ø 门禁系统三维仿真平台与数字化门禁系统集成，用于管理人员的出入。实现门禁系统的三维可视化联动，也可以与视频系统结合进行同步监控，对门禁进出人员的实时监控。Ø 综合保安系统综合安保系统由闭路电视系统CCTV、安全防范、防盗报警系统、电子巡更系统组成，三维仿真系统可以统一的进行管理，让这些保安系统相互连接，实现基于事件的联动和功能集成。Ø 应急准备管理人员针对传感器状态设计事件的防范措施。三维仿真系统可以管理警报系统，并自动的依据传入的警报根事件参数显示最相关的实景。管理人员可以轻松快速的了解周围环境并依据此做出预防危机发生的措施，或者准备好如何处理已经发生的危机。3) 资源管理资源管理功能能够把车站内所有的环境、能源等类型的监测传感器统计集成管理起来，同时能够根据实时监测到的数据进行整体的状态展示，通过系统能够直观、形象的在三维系统中反映真实情况，并可以对监测信息进行分析做出提前预警和后期改进建议。Ø 湿度系统湿度系统可以集成各种湿度传感器，在三维仿真系统中直接展示不同湿度传感器的监测数据，同时通过状况显示功能从整体上以不同的颜色反映出不同区域的湿度情况。Ø 温度系统温度系统可以集成各种湿度传感器，在三维仿真系统中直接展示不同温度传感器的监测数据，同时通过状况显示功能从整体上以不同的颜色反映出不同区域的温度情况。Ø 空气质量空气质量监控可以集成各种空气质量采集传感器，在三维仿真系统中直接展示不同区域的温度情况。Ø 火灾报警通过系统集成的火灾监控传感器，可以监测到实时的火灾信息，并能够根据提前设置的阈值，在火灾发生或者扩散之前提出预警，协调相关人员进行应急抢救。Ø 能源管理系统可以集成能源监测设备例如智能电表等，通过获取的智能电表实施监控数据，可以通过能源仪表板以不同的颜色形象直观的反映出不同区域的能源使用情况，并可以根据此情况快速做出调整。4) 站点应用站点应用功能主要是针对每一个地铁车站，在现有的车站三维真实场景模型中，可以根据需要扩展出很多实际需要的功能。Ø 追踪系统追踪系统可以实现模型内部人员的实施定位追踪功能，例如通过安装特定的设备，管理人员就可以在三维仿真系统中实时的了解到保安人员的位置和行动轨迹，一旦发生状况，管理人员可以第一时间通知距离事故地点最近的相关人员到达现场进行事故处理。同时该追踪系统不再是传统的平面展示，它可以直观的展示出相关人员所在楼层信息。Ø 空间管理本系统中的室内布局是完全和真实场景保持一致的，管理员可以在系统中直接给每一个设备做好标签，实施的管理每个空间内的设备情况，让空间管理更加直观。Ø 资产规划三维仿真系统提供了强大的三维规划工具，管理人员可以方便的将真实的三维对象模型植入三维数字模型中。这些功能的提供，使得管理人员可以轻松制定计划方案面对不同的事件，例如培训，简述，以及紧急事件。六、 系统部署模型三维仿真系统将部署在一台高性能的三维实景平台服务器上，该三维服务器与其他监控子系统要求网络畅通，三维仿真系统将会通过TCP/IP协议，实现和个子系统设备的集成。同时由于该系统是基于B/S架构实现的，所有用户可以在客户端电脑、控制中心大屏等设备上使用浏览器通过网络进行远程访问，包括远程浏览三维模型和实时视频。