本期為大家?guī)?lái)隧橋管廊BIM GIS運(yùn)維管理系統(tǒng)方案解析，現(xiàn)階段地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)已在城市信息化管理、高速公路信息化、隧道信息化等方面取得了廣泛應(yīng)用，例如網(wǎng)格化系統(tǒng)、隧道公共信息系統(tǒng)等，在GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)管控區(qū)域的公共信息、管理信息進(jìn)行直觀(guān)展示，并結(jié)合流程、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)直觀(guān)高效的信息化管理。而B(niǎo)IM技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、建筑施工階段，但在運(yùn)營(yíng)階段仍處于起步狀態(tài)，部分高端建筑項(xiàng)目通過(guò)BIM實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的集成，并基于BIM建立資產(chǎn)管理、能源管理、環(huán)境管理、安全管理、應(yīng)急管理、設(shè)備監(jiān)控管理、設(shè)備維護(hù)管理等運(yùn)營(yíng)管理應(yīng)用，為運(yùn)營(yíng)管理者提供了更直觀(guān)高效的管理方式。

一、系統(tǒng)介紹

基于BIM GIS的隧道運(yùn)營(yíng)管理是升級(jí)版的信息化管理。如全面應(yīng)用，將形成隧道運(yùn)營(yíng)管理新模式。通過(guò)信息的集成、智慧化應(yīng)用，降低運(yùn)營(yíng)管理的人力成本，同時(shí)提升管理效率，為用戶(hù)提供更優(yōu)質(zhì)的運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

GIS應(yīng)用于隧道管理工作的優(yōu)點(diǎn)在于其能夠?qū)?duì)項(xiàng)目的地理分布如實(shí)直觀(guān)反映，并通過(guò)矢量信息對(duì)隧道的各類(lèi)管理元素進(jìn)行展現(xiàn)，通過(guò)矢量地理信息與業(yè)務(wù)信息的融合及交互，實(shí)現(xiàn)隧道的信息化管理。

BIM技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用建筑設(shè)計(jì)、建筑施工階段，但在運(yùn)營(yíng)階段仍處于起步狀態(tài)，部分高端建筑項(xiàng)目通過(guò)BIM實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的集成， BIM技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)營(yíng)階段，恰恰可以彌補(bǔ)上述基于GIS的建筑管理系統(tǒng)的劣勢(shì)，補(bǔ)充建筑內(nèi)部的機(jī)電管線(xiàn)、設(shè)備的信息，并以三維的方式直觀(guān)體現(xiàn)建筑的空間及建筑內(nèi)構(gòu)件的形狀、位置，將GIS技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合，可覆蓋建筑管理中各類(lèi)管控對(duì)象，通過(guò)三維直觀(guān)可視化的形式真正實(shí)現(xiàn)建筑的信息化管理，全方位保障建筑運(yùn)營(yíng)。

BIM GIS可在隧道的設(shè)施設(shè)備信息管理、空間管理、應(yīng)急響應(yīng)、建筑運(yùn)營(yíng)服務(wù)等方面提供完善的信息化支撐和直觀(guān)高效的管理手段。

1.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)理念

• 輕量化GIS BIM融合應(yīng)用

本GIS BIM軟件平臺(tái)完全充分結(jié)合GIS BIM融合技術(shù)，采用PORIS 全新一代WebGL輕量化GIS BIM融合引擎，實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS及BIM模型及數(shù)據(jù)的輕量化應(yīng)用。

本GIS BIM軟件平臺(tái)充分發(fā)揮GIS BIM的可視化與數(shù)據(jù)化的價(jià)值，通過(guò)BIM輕量化技術(shù)將工程項(xiàng)目的變配電系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、預(yù)留照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)等進(jìn)行統(tǒng)一的集成管理，實(shí)現(xiàn)可視化的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示及管理。

• 私有云部署、WEB App

本GIS BIM軟件平臺(tái)采用WEB App應(yīng)用技術(shù)方案，技術(shù)架構(gòu)先進(jìn)，可靠！系統(tǒng)采用在服務(wù)器端統(tǒng)一部署模式，維護(hù)簡(jiǎn)單便利，WEB及App應(yīng)用使用方便快捷，體現(xiàn)了技術(shù)以人為本的理念！

1.2 平臺(tái)部署架構(gòu)

1.3 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)

1.4 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能

• 智能設(shè)備管理

通過(guò)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，通過(guò)Moubus，RS232，RS485等協(xié)議接口，獲取設(shè)備數(shù)據(jù)。然后通過(guò)4G/5G，WiFi網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器進(jìn)行處理，并與管理系統(tǒng)功能進(jìn)行對(duì)接。

• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

系統(tǒng)配置一套完整獨(dú)立的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可存儲(chǔ)長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)滿(mǎn)足如下要求：

具有豐富的數(shù)據(jù)類(lèi)型，如：離散量（開(kāi)關(guān)量）、整型量（有符號(hào)/無(wú)符號(hào)，8 位/16 位/32 位/64 位）、模擬量（32 位單精度、64 位雙精度）、字符串（ANSI/UNICODE，定長(zhǎng)、不定長(zhǎng)）、日期型數(shù)據(jù)（日期、時(shí)間、時(shí)間戳）；

單臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器穩(wěn)定支持不低于100萬(wàn)設(shè)備監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

支持 5–10 年連續(xù)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析與查詢(xún)。數(shù)據(jù)文件占有的磁盤(pán)空間可高達(dá)幾十TB。比如進(jìn)行10年重大交通事故的對(duì)比，隧道運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的對(duì)比分析，以便更好的控制事故量、高效運(yùn)營(yíng)；

查詢(xún)速度快，檢索任意變量任意一天的歷史數(shù)據(jù)（比如10）用時(shí)在秒級(jí)；

提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口（API for C/C /VB/VC、OLE DB、ODBC），供系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)使用；

支持XML標(biāo)準(zhǔn)，查詢(xún)數(shù)據(jù)結(jié)果可以保存為XML文件；也支持從XML 文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)；

支持冗余和鏡像功能，保證系統(tǒng)的高可靠性。支持重計(jì)算功能，在數(shù)據(jù)出現(xiàn)斷連情況下，重新連接后或缺失數(shù)據(jù)導(dǎo)入，額外的數(shù)據(jù)添加，以及統(tǒng)計(jì)方法的簡(jiǎn)單改進(jìn)之后，運(yùn)用重計(jì)算完成缺失的數(shù)據(jù)之后的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，保證統(tǒng)計(jì)分析的正確性與完整性；

支持從其他的應(yīng)用程序或其他數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)入數(shù)據(jù)到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，例如 SQLServer、Oracle、Excel、Access 等；

不同的時(shí)區(qū)設(shè)置，可自動(dòng)將時(shí)間按客戶(hù)端的時(shí)區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)應(yīng)始終以 UTC格式時(shí)間存儲(chǔ)；

可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)接口可與MES、ERP、Office和其他關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向交換和共享；

具有數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能。

• 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)集成

主要采集外場(chǎng)設(shè)備的如下信息：

① 車(chē)輛檢測(cè)器；

② CO/VI 檢測(cè)器；

③ WS 檢測(cè)器、亮度檢測(cè)器；

④ 風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)；

⑤ 照明模式、等級(jí)；

⑥ 緊急電話(huà)記錄；

⑦ 火災(zāi)報(bào)警情況；

⑧ 所有外場(chǎng)設(shè)備工作狀態(tài)和故障信息；

⑨ 上級(jí)機(jī)構(gòu)下發(fā)的信息和命令；

⑩ 工作站操作記錄；

• 隧道監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)：拱頂沉降監(jiān)測(cè)、凈空收斂監(jiān)測(cè)、沉降分組監(jiān)測(cè)；

應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測(cè)：應(yīng)變監(jiān)測(cè)初支襯砌應(yīng)變監(jiān)測(cè)、二次襯砌應(yīng)變監(jiān)測(cè)、鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)、錨桿軸力監(jiān)測(cè)；

受力監(jiān)測(cè)：襯砌受壓力監(jiān)測(cè)。

視頻可與BIM模型關(guān)聯(lián)，可通過(guò)BIM模型展示大型設(shè)備的位置、危險(xiǎn)異常數(shù)據(jù)等。

• GIS BIM模型管理

1.5 基礎(chǔ)支撐軟件

PORIS WebGL輕量化GIS BIM融合引擎，PORIS WebGL輕量化GIS BIM引擎主要提供GIS/BIM輕量化展示及應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)中與BIM模型應(yīng)用相關(guān)的功能，比如BIM沙盤(pán)、協(xié)同辦公中的BIM模型位置標(biāo)簽綁定等。全新一代WebGL技術(shù)的GIS BIM融合引擎、完美實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù) 無(wú)人機(jī)傾斜攝影模型 激光點(diǎn)云模型 大體量BIM模型的無(wú)縫融合。滿(mǎn)足各種規(guī)模、工程類(lèi)型的GIS BIM應(yīng)用需求。

二、軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)方案

系統(tǒng)平臺(tái)基于綜合應(yīng)用BIM技術(shù)和GIS技術(shù)并有效結(jié)合，充分展現(xiàn)三維可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等先進(jìn)的信息技術(shù)手段，遵循實(shí)用方便、先進(jìn)靈活、安全可靠以及高可擴(kuò)展的原則，實(shí)現(xiàn)對(duì)專(zhuān)用公路隧道模型數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理與服務(wù)，直觀(guān)的展示專(zhuān)用公路隧道規(guī)劃模型數(shù)據(jù)，達(dá)到及時(shí)準(zhǔn)確地為專(zhuān)用公路隧道建設(shè)、管理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等提供全面、高質(zhì)量服務(wù)的目的。

通過(guò)信息共享，加強(qiáng)資源整合，開(kāi)放接口，提高信息資源整合及共享能力、保證信息通暢、建立科學(xué)便捷的值息采集、更新與發(fā)布機(jī)制。

保障專(zhuān)用公路隧道管理業(yè)務(wù)快速、準(zhǔn)確、高效運(yùn)行，為領(lǐng)導(dǎo)提供全方位、多層次的決策數(shù)據(jù)支持，提高對(duì)專(zhuān)用公路突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。

通過(guò)三維電子地圖、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)專(zhuān)用公路全段及隧道重點(diǎn)路段“全方位、全專(zhuān)業(yè)、全時(shí)段”的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供智能化的輔助決策支持。

系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、消防廣播系統(tǒng)、通風(fēng)排煙系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等建立一體化的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控管理體系，并預(yù)留消防水系統(tǒng)接口、照明系統(tǒng)接口，方便后期接入，與此同時(shí)預(yù)留與壩區(qū)消防指揮中心對(duì)接接口和專(zhuān)用公路交通指揮中心接口。

網(wǎng)格化室外定位技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，在電子地圖上方便、形象地展示監(jiān)控目標(biāo)的地理分布總體概況、預(yù)警監(jiān)測(cè)、氣象水文實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等信息，為指揮決策提供可靠支撐。

智能預(yù)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控，服務(wù)管理部門(mén)統(tǒng)籌決策。

有效提升設(shè)備管理的智能化運(yùn)維效率，提升綜合管理水平，保障可持續(xù)的安全生產(chǎn)過(guò)程。

通過(guò)智能分析系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、重組和交互分析，形成各類(lèi)圖形和報(bào)表，直觀(guān)展示、突出重點(diǎn)、全盤(pán)分析，細(xì)節(jié)剖析、并將分析得出的不安全因素進(jìn)行置化，生成趨勢(shì)曲線(xiàn)及指標(biāo)指數(shù)圖，可直觀(guān)、動(dòng)態(tài)反映當(dāng)前運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀是安全、注意、警告或是危險(xiǎn)，對(duì)可能導(dǎo)致事故發(fā)生的征兆進(jìn)行事先預(yù)警，以便及時(shí)采取針對(duì)性措施，進(jìn)行事前“預(yù)警、預(yù)防、預(yù)控”。

2.1 數(shù)據(jù)范圍分析

2.2 軟件平臺(tái)選取

本系統(tǒng)建設(shè)涉及的基礎(chǔ)軟件平臺(tái)包括地理信息系統(tǒng)平臺(tái)（GIS）、建筑信息模型開(kāi)發(fā)平臺(tái)（BIM）、應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)接口等。

• 地理信息系統(tǒng)平臺(tái)

選擇ArcGIS作為三維開(kāi)發(fā)平臺(tái)。ArcGIS是ESRI在全面整合了GIS與數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件工程、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其它多方面的計(jì)算機(jī)主流技術(shù)之后，成功地推出了代表GIS最高技術(shù)水平的全系列GIS產(chǎn)品。ArcGIS是一個(gè)全面的，可伸縮的GIS平臺(tái)，為用戶(hù)構(gòu)建一個(gè)完善的GIS系統(tǒng)提供完整的解決方案。ArcGIS的基本體系能夠讓用戶(hù)在任何需要的地方部署GIS功能和業(yè)務(wù)邏輯，無(wú)論是在桌面、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)。

• 建筑信息模型開(kāi)發(fā)平臺(tái)

選擇Autodesk Revit 2018作為三維模型開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

• 應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)

采用MS.NET。

• 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)

數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)MS-SQL Server。

2.3 系統(tǒng)體系架構(gòu)

在數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)模式上客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器（C/S）模式。C/S具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)操縱和事務(wù)處理能力，以及數(shù)據(jù)的安全性和完整性約束。與組件服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器處于同一局域網(wǎng)之內(nèi)或通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)相連，實(shí)現(xiàn)需求中所有功能模塊，是一個(gè)較為完備的系統(tǒng)。

為滿(mǎn)足總體需求以及業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，以基礎(chǔ)軟件平臺(tái)和信息安全為依托，地理空間信息和業(yè)務(wù)信息為基礎(chǔ)，豐富的信息化終端展示、應(yīng)用為手段，建設(shè)智能運(yùn)維平臺(tái)。軟件平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容主要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、生產(chǎn)運(yùn)維層和展現(xiàn)層，平臺(tái)架構(gòu)圖如下圖所示：

三、軟件平臺(tái)與各系統(tǒng)對(duì)接方案

平臺(tái)通過(guò)接口開(kāi)發(fā)可接入照明系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、光纖感溫系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、視頻圖像系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)顯示和遠(yuǎn)程操作。

3.1 與照明系統(tǒng)對(duì)接

通過(guò) OPC 接口、MODBUS、BACNET、KNX等協(xié)議即可與智能燈光控制系統(tǒng)集成，對(duì)智能燈光控制系統(tǒng)設(shè)備 的工作狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控，在工作站上以電子地圖的形式顯示各照明區(qū)域的信息。對(duì)重要回路的運(yùn)行狀態(tài)、電流值及故障信息進(jìn)行監(jiān)控。

可實(shí)現(xiàn)以下功能：

• 對(duì)各種照明設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)控，對(duì)照明設(shè)備非正常工作狀態(tài)的監(jiān)控
• 可選擇的對(duì)具體某個(gè)照明設(shè)備實(shí)現(xiàn)開(kāi)/關(guān)控制、強(qiáng)制開(kāi)/關(guān)控制等操作
• 可配合其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)照明設(shè)備的強(qiáng)制開(kāi)關(guān)
• 可計(jì)量照明用電情況
• 要求照明系統(tǒng)提供照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和開(kāi)、關(guān)燈控制權(quán)限。
• 智能燈光控制系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)通信接口如：（OPC,RS232）

…….

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