智能化弱電工程三維可視化集成管理平臺設計方案全套

智能化弱電工程三維可視化集成管理平臺設計方案三維可視化集成管理平臺1.系統(tǒng)概述智能化集成管理系統(tǒng)作為項目智能化系統(tǒng)的核心，通過分布式計算機網絡將各子系統(tǒng)集成到同一個計算機支撐平臺上，建立起整個建筑物的中央監(jiān)控與管理界面，通過一個可視化大屏展示和Web圖形窗口界面讓系統(tǒng)管理員可方便、快捷地實現院區(qū)內被集成的各功能子系統(tǒng)以及相應下層功能系統(tǒng)的實施、監(jiān)視、控制和管理等功能。設計采用“互聯(lián)網+BIM”云平臺技術，以IBMS系統(tǒng)的機電設備數據采集作為基礎、運維系統(tǒng)作為依托，進行數據和服務的融通及整合，建成通用的數據采集、通訊、存取、挖掘、信息交互、信息展示及運維服務管理的平臺，實現數據可視化、集成化、數字化。BIM三維可視化集成平臺運用系統(tǒng)集成方法，將現代計算機技術、現代通信技術和現代控制技術在現代建筑平臺上把建筑內BAS、SAS、FAS、CAS、OAS作有機的優(yōu)化組合，為某市第二人民醫(yī)院大樓提供一個投資合理，具有安全、高效、便利和靈活的安全管理環(huán)境。通過在消防控制室室建立運維平臺，將保障項目正常運營的各個系統(tǒng)進行集成，在一個平臺上集中進行監(jiān)視、控制和管理。集成平臺采用國際上先進的技術，實現多種定制場景模式的集成系統(tǒng)監(jiān)測與控制，同時實現項目內智能化各子系統(tǒng)之間信息資源的共享和管理，相關系統(tǒng)之間的互操作、快速響應和聯(lián)動控制，實現自動監(jiān)控和遠程管理的目標，使項目在安全，衛(wèi)生，舒適，節(jié)能和環(huán)保方面達到一個高水平。該平臺基于BIM的IBMS系統(tǒng)的最終目標是搭建數據整合平臺，采用數控平臺技術架構。技術架構采用了平臺化的設計思路，流程優(yōu)化技術先進。平臺從各個智能化系統(tǒng)獨立的數據庫中進行數據抽取、轉換、集成、裝載等數據整合以及數據的更新和校驗，實現了將不同功能的建筑智能化系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的信息標準平臺實現集成，以形成具有信息匯聚、資源共享以及優(yōu)化管理等綜合功能的系統(tǒng)。利用現代網絡信息技術和集成技術將各智能化子系統(tǒng)予以有機的整合后，為建筑物的信息業(yè)務處理提供多種高效、跨系統(tǒng)的聯(lián)動管理功能，實現真正的數字化、智慧化大樓運維管理。2.需求分析項目以某市第二人民醫(yī)院為主體，輔助功能齊備、安全可靠、高度智能化于一體、功能完善的活動場所。大樓建設情況如下：系統(tǒng)服務目的：項目基于BIM的IBMS系統(tǒng)都是直接為大樓的管理服務，最終目的為在大樓內的工作人員提供一個良好的工作環(huán)境。系統(tǒng)服務對象：在項目的工作人員。系統(tǒng)使用對象：大樓管理部門物業(yè)管理人員、安全保衛(wèi)部門安全保衛(wèi)人員、物業(yè)服務機構服務人員及相關部門的領導。系統(tǒng)功能要求：對大樓弱電子系統(tǒng)的集成和管理，即是對整個大樓內的所有子系統(tǒng)的綜合監(jiān)控，而不是對單個子系統(tǒng)的管理；內部要求統(tǒng)一管理和服務，外部要求統(tǒng)一銜接，能夠適應未來統(tǒng)一管理和擴展的需要。根據以上分析可知：大樓基于BIM的IBMS系統(tǒng)應滿足以下要求：為綜合物業(yè)管理人員及安全保衛(wèi)人員提供一種使用方便、功能強大的樓宇綜合管理工具；為物業(yè)管理部門領導或領導進行管理決策提供依據和幫助；實現整個綜合建筑弱電子系統(tǒng)的協(xié)調、節(jié)能、自動運行；可滿足與OA業(yè)務等系統(tǒng)的集成提供信息共享。綜合上述情況，大樓基于BIM的IBMS系統(tǒng)的需求特點為：a)針對日常操作上來說，用戶要求監(jiān)測每個子系統(tǒng)的數據，顯示設備的工作狀態(tài)、從集成系統(tǒng)的要求來講，用戶最為關心的是實時性與可靠性。因此決定了系統(tǒng)集成的主要集中在現場總線及控制總線以下的層面，并且采用先進、成熟、實用的技術，還要充分考慮未來的擴展需要。b)以往的IBMS系統(tǒng)，不管是國外著名廠家的產品，還是國內先進廠家的產品，由于受到專業(yè)化的限制和應用的局限性，多數的應用軟件設計操作不便，沒有良好的屏幕展現。因此，項目集成管理系統(tǒng)必須在設計理念和具體設計中有所創(chuàng)新，要結合新一代數字化醫(yī)院的需求，設計和實現新一代的運維管理功能。c)用戶關心的另外一個重點是信息的共享問題。這一點可以通過建立各系統(tǒng)的實時數據庫接口和歷史數據接口，實現相關控制，從而達到真正的系統(tǒng)無縫集成和信息共享，避免了資源的浪費及重復投資。d)對于實時報障并且保障手段多樣化。系統(tǒng)集成構建與現場總線和控制總線上，實時性與可靠性強，能與各子系統(tǒng)報障同步實現。報障的手段由圖形閃爍、聲音、光、電話、手機短信等方式。對于報警還設立不同的優(yōu)先級別，對于級別高的優(yōu)先報警；對于相關報警，僅報主因報警。對于故障和報警，系統(tǒng)自動能產生某一時期的報表，并幫助設備維護員最大限度維護好設備。e)用戶要求系統(tǒng)架構靈活，采用標準化設計，可以兼容大樓現有系統(tǒng)設計，我司設計的系統(tǒng)功能可按照項目招標要求，實現標準化設計與開發(fā)，界面模式及配色按照招標要求的規(guī)范，系統(tǒng)不僅兼容大樓現有的弱電機電設備品牌及任何產品，只要提供接口協(xié)議，都可以方便接入。為了確保總體建設目標的實現，基于各弱電子系統(tǒng)功能，組成整體的、綜合的應用管理。首先應充分考慮管理者和使用者的使用要求和功能要求；同時根據各子系統(tǒng)的不同特點，構建相應的管理功能，使所構建的功能符合可能發(fā)生的情況，方便操作和使用，真正解決實際問題。3.設計方案根據醫(yī)院智能化建設的需求，本項目建設內容主要包含3個方面，內容如下：（1）、虛擬場景構建1）以醫(yī)院為中心的周邊約300萬平方米的大規(guī)模場景構建，通過接入精準的GIS衛(wèi)星地圖數據、航拍模型數據以較低的精度，高自動化生成地形、地貌、路網和建筑等，具備宏觀查看信息調取的功能。2）針對醫(yī)院建設區(qū)20000平方米的范圍通過使用可視計算和RTX實時光線追蹤技術等多種真實世界還原技術搭建三維可視化醫(yī)院營運平臺，準確還原已建成區(qū)域和規(guī)劃區(qū)域的地形和道路。精準還原主要建筑與設施，保證顏色，結構一致。準確還原主要設施周邊5米范圍內的建筑與設施，誤差不超過2米。嚴格按照場景的參數建立逼真的虛擬場景，虛擬建筑外立面與真實建筑立面保持一致，虛擬建筑場景能夠進行實時查看，模擬24小時光照，實時天氣同步化，能夠進行實時放大縮小、平面和立面的旋轉拉伸，形成鏡像效果，并且對周邊道路以及其他管理環(huán)境進行虛擬1：1還原，動態(tài)場景包含建筑物光影、水面波紋倒影的變幻、以極致的擬真場景構建技術充分還原場景的動態(tài)組成部分，真正的達到數字孿生的管理要求3）針對醫(yī)院內的重點建筑精確還原，支持接入BIM/SU/3Dmax等精準建筑模型，表面紋理精度誤差不超過1m，精確的環(huán)境反射，高平滑物體需要實時反射，基于物理的邊緣柔和的陰影與高級AO效果，精確還原建筑的特征。對于建筑物的內部空間結構進行樓宇的內部的空間還原，具備分層多角度的選取查看功能。醫(yī)院內部空間分層分區(qū)還原（2）、醫(yī)院立體化安防管理系統(tǒng)系統(tǒng)提供與視頻監(jiān)控設備、消防報警、門禁設備的接口，可以實時在可視化智能管理平臺中采集查看監(jiān)控這些信息，在設備報警時可以做到及時處理，防患于未然。此外，系統(tǒng)還可以對采集的數據進行統(tǒng)計分析，如統(tǒng)計設備報警情況，點擊某攝像機，就能顯示該攝像機監(jiān)控的攝像畫面等。（3）、醫(yī)院智能化運行管控系統(tǒng)通過高精度的園區(qū)3D+場景還原，有效實現“人、地、時、物同步管理”，系統(tǒng)通過與各個子系統(tǒng)之間的規(guī)則設定，實現對各個子系統(tǒng)的信息傳輸、指令下達、流程監(jiān)控、結果評價等功能，完全實現對園區(qū)內包括照明系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、WIFI管理、樓宇自控、信息發(fā)布、停車管理等子系統(tǒng)的閉環(huán)化管理。3.1場景構建（1）、實施步驟平臺支持BIM/GIS/SU/CAD/3DMAX等通用設計軟件素材的全面數據導入第一步核心數據源采集，通過無人機斜拍、車載雷達激光掃描、現場建筑數據采集的工作獲取精準數據源，在平臺中生成精準的點云數據第二步接入矢量圖數據接入數字地球或政府勘測部門提供的精確城市GIS數據、衛(wèi)星地圖、進行整體場景精確的數字定位第三步高速自動化建模，通過自有千萬級的數字資產庫數字資產調取匹配、照片建模自動拓撲技術和機器深度學習技術生成地形地貌、路網和建筑場景搭建核心技術（2）、技術手段1）使用可視計算和RTX實時光線追蹤技術等多種真實世界還原技術搭建數字孿生醫(yī)院管理平臺，嚴格按照場景的參數建立逼真的虛擬場景，虛擬建筑外立面與真實建筑立面保持一致，虛擬建筑內外場景要求能夠進行實時查看，模擬24小時光照，能夠進行實時放大縮小、平面和立面的旋轉拉伸，形成鏡像效果，并且對周邊道路以及其他管理環(huán)境進行虛擬1：1還原，要求與真實的場景保持一致；2）平臺采用Creator虛擬現實制作軟件進行系統(tǒng)的搭建，分項系統(tǒng)規(guī)劃應該詳實性無誤，分類明確，數據真實，符合人員參觀講解習慣，能夠對分項系統(tǒng)里面重點建筑和內容進行重點的展示；3）軟件平臺的搭建需采用邊緣計算的方法實現實時云渲染，保障平臺的穩(wěn)定運行。4）平臺需采用基于UE4編輯軟件基礎之上的模型優(yōu)化系統(tǒng)以保障場景的高度還原。5）場景采用VXGI快速烘焙、IRAYFORUE4、自動減畫、自動關照貼圖工具、WorldEditor等核心工具鏈搭建與現實世界1：1還原的全仿真虛擬場景3.2可視化智能運營管控系統(tǒng)構建1）技術手段通過云計算、自動化工具鏈、AI智能決策、數字資產中心實現場景可視化、數據可視化和決策智能化。建立相關的接口標準，今后成為某市第二人民醫(yī)院建設基礎規(guī)范之一，為持續(xù)接入某市第二人民醫(yī)院相關管理系統(tǒng)做好準備。以確保今后管理功能接入的API符合規(guī)范，保證設備硬件和相應的服務器能夠順利接入到系統(tǒng)中，實現場景、數據、信息的一體化多維度管理。采用數據采集分析系統(tǒng)、數據收集分析系統(tǒng)，對關聯(lián)系統(tǒng)的所有相關數據進行統(tǒng)一的采集、分析、處理工作。并在虛擬現實場景上動態(tài)展現。2）本系統(tǒng)建設的主要模塊以及各模塊之間的結構關系設計如下圖3）系統(tǒng)平臺技術架構整體分為三大系統(tǒng):第一層為各專業(yè)子系統(tǒng)，包含各類應用服務系統(tǒng)、物聯(lián)設備系統(tǒng)、公開API接口系統(tǒng)和各類型專業(yè)業(yè)務系統(tǒng)組成；第二層為數據集成和計算中心，對接各專業(yè)子系統(tǒng)，是醫(yī)院大數據的計算、處理中心；第三層為可視化營運和管理中心，將醫(yī)院所有的信息、流程、結果、進度在虛擬醫(yī)院三維可視化場景里面呈現?？梢暬悄苓\營管控系統(tǒng)拓撲結構圖3.3智能化子系統(tǒng)集成對建筑整體情況進行匯總統(tǒng)計，以多種類型的圖文進行可視化顯示，讓管理人員了解整個建筑的運行。對各子系統(tǒng)的數據進行統(tǒng)一采集，能夠按業(yè)務需求對數據進行展示。3.4BIM可視化運維針對IBMS中的子系統(tǒng)的運行方式，可以對建筑竣工的BIM模型進行進一步挖掘應用:(1)BIM用于空間定位：樓宇自控系統(tǒng)包括了給排水、空調系統(tǒng)等。相關設備設施在BIM模型中以三維模型的形式表現，從中可以直觀地查看其分布的位置，使建筑使用者或業(yè)主對于這些設施設備的定位管理成為可能。消防系統(tǒng)的消防栓安放位置、視頻監(jiān)控攝像頭等的位置、停車庫的出入口、門禁的位置等，在BIM這一三維電子地圖中以點位反映給這些信息的關注者，以往的“問路”式管理方法依靠于有經驗的工作者對建筑物中設備和設施的熟悉程度，位置找不到就去問他們；而今在融合了BIM的IBMS系統(tǒng)中可以一覽詳情。(2)BIM用于設備維護：BIM模型的非幾何信息在施工過程中不斷得到補充，竣工后集成到IBMS系統(tǒng)的數據庫中，相關設備的信息如生產日期、生產廠商、可使用年限等都可以查詢到，不需要花額外的時間對設備的原始資料與采購合同進行翻找（有時可能找不到），為設備的定期維護和更換提供依據；另外設備的大小、體積及放置信息作為模型的關聯(lián)信息也存儲在模型數據庫中，在對建筑物進行IBMS相關子系統(tǒng)的改造中，不用進行多次的現場勘查和，依據BIM中這些信息就可制定實施方案。(3)BIM信息用于能耗管理：在建筑內的現場設備是IBMS的各個子系統(tǒng)的信息源，包括各類傳感器、探測器、儀表等。從這些設備獲取的能耗數據（水、電、燃氣等），依靠BIM模型可按照區(qū)域進行統(tǒng)計分析，更直觀地發(fā)現能耗數據異常區(qū)域，管理人員有針對性地對異常區(qū)域進行檢查，發(fā)現可能的事故隱患或者調整能源設備的運行參數，以達到排除故障、降低能耗維持建筑的業(yè)務正常運行的目的。3.5視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供的接口定時匯集視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)各個裝置的使用情況數據。具體功能如下：2以三維方式展示所有視頻監(jiān)控設備的分布情況；可實時監(jiān)視各種攝像機的位置與狀態(tài)以及圖象信號；2可視化集成系統(tǒng)可以實現從監(jiān)控工作站的室內空間電子BIM窗口中點擊攝像頭調出實時動態(tài)監(jiān)控的圖像；2在BIM三維場景中對視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)進行快速操作，實現帶云臺攝像機的控制、俯仰及變焦對焦等功能；3.6入侵報警系統(tǒng)2入侵報警系統(tǒng)提供API接口或SDK開發(fā)包與集成平臺對接，以三維電子地圖方式管理所有的感應探頭并配置為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動進行報警。報警時能觸發(fā)報警點旁邊的攝像頭聯(lián)動彈出實時視頻，以方便值班人員了解現場情況。3.7消防報警系統(tǒng)通過主流標準通信協(xié)議向集成管理系統(tǒng)傳遞信息，內容包括系統(tǒng)主機運行狀態(tài)、故障報警；火災報警探測器的工作狀態(tài)、探測器地址、位置信息、相關聯(lián)動設備的狀態(tài)。具體功能如下：2消防報警系統(tǒng)提供MODBUS協(xié)議與集成平臺對接，監(jiān)視各類火災報警探頭的正常/報警狀態(tài)、手動報警工作狀態(tài)；接收到火警或意外事件信息時，集成系統(tǒng)將聯(lián)動對應防區(qū)的視頻監(jiān)控點。三維可視化方式查看重要消防設備的分布情況。3.8停車場管理系統(tǒng)可視化集成系統(tǒng)對停車場管理系統(tǒng)集成，進行數據展示。具體功能如下：2停車場管理系統(tǒng)提供SDK開發(fā)包和ODBC接口與集成平臺對接，完成對采集車輛進出及車牌的記錄，并為其他系統(tǒng)提供數據；車位引導系統(tǒng)提供ASP+HTTP接口協(xié)議與集成平臺對接，監(jiān)視各個車位占用情況：占用/空閑；車位信息：總車位數，剩余車位數。3.9門禁管理系統(tǒng)系統(tǒng)平臺采集門禁系統(tǒng)各級設備的運行狀態(tài)，展示門禁及人員進出數據。具體功能如下：2門禁管理系統(tǒng)提供SDK開發(fā)包和ODBC接口與集成平臺對接，三維可視化方式查看重要消門禁分布情況。實時監(jiān)測出入口狀態(tài)并記錄電鎖或門磁的開關狀態(tài)（要求提供門磁反饋信號）、出入口的開關控制、考勤、會議簽到、消費系統(tǒng)的記錄查詢。3.10信息發(fā)布系統(tǒng)信息發(fā)布系統(tǒng)提供API接口或SDK開發(fā)包與集成平臺對接，三維可視化方式查看重要消信息發(fā)布分布情況；完成對信息導引及發(fā)布系統(tǒng)進行集中監(jiān)控管理，能夠顯示信息查詢與發(fā)布系統(tǒng)（如觸摸屏、廁位/淋浴位、功能顯示屏等）的實時數據；監(jiān)測并顯示信息發(fā)布系統(tǒng)的啟停狀態(tài)狀態(tài)。3.11能耗管理系統(tǒng)通過與電、水、氣等計量檢測儀表對接數據，實現對建筑物的能耗進行實時監(jiān)控和統(tǒng)計，及時發(fā)現能耗異常。具體功能如下：2能耗管理系統(tǒng)提供SDK開發(fā)包和ODBC接口與集成平臺對接，監(jiān)測各樓層區(qū)域的用水量、用電量等數據；實時及歷史用水量、電度一覽表；以樓層為單位，基于三維場景以圖表方式展示每個樓層的實時能耗數據及歷史能耗數據；3.12建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)1送排風系統(tǒng)監(jiān)視整個樓宇物內送排風系統(tǒng)設備的正常運行及非正常狀態(tài)的設備數據，樓宇設備管理系統(tǒng)可以進行設備運行狀態(tài)的集中監(jiān)控。具體功能如下：2基于三維場景以樓層及子系統(tǒng)為單位，展示各類通排風設備的分布情況，顯示其運行狀態(tài)及基本參數；具體的設備狀態(tài)有：監(jiān)測新風機組的運行狀態(tài)、新風機機組的送風溫度。2空調系統(tǒng)監(jiān)視整個樓宇物內空調系統(tǒng)設備的正常運行及非正常狀態(tài)的設備數據，樓宇設