一种水务工程多维信息的集成展示方法及系统

技术领域

本发明涉及水务工程技术领域，具体涉及一种水务工程多维信息的集成展示方法及系统。

背景技术

在目前我国水务工程项目的数据集成管理时，大部分缺乏针对性和整体性。各业务系统之间总体上呈现出松散的关联关系，从而造成当前数据集成存在严重的沟通障碍、信息孤岛问题突出。而各种集成展示方式过于片面强调工程信息的整体集成，过度的数据整合和缺乏有效数据治理，导致产生过高的信息冗余、资源消耗和应用负担。

随着BIM技术、GIS技术的发展，与三维空间展示相结合的多维信息集成成为当今的应用热点。BIM技术集成了水务工程厂站类项目的所有几何实体及其相关属性信息，能形成基于构件级别的厂站全生命周期数据集成。GIS技术可以表示高程、植被、水系等数据，能完成排水片区管道系统的数据呈现。两者的集成应用将会为水务工程的信息集成及展示提供良好的基础。

但BIM技术与GIS技术的对象表示方法和所采用的的坐标系都不一样，数据模型的差异增加了数据集成的难度。同时，面对不同业务场景，BIM模型的展示维度过于精细，对大部分数据分析类的应用造成很大计算负担，而GIS技术多局限于室外空间，没有足够的数据量支撑具体的业务应用。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供了一种水务工程多维信息的集成展示方法及系统，借助BIM技术、GIS技术及先进的云计算、图形引擎技术，兼顾水务工程业务应用专业性与便利性，使水务工程数据集成及展示更符合业务需求，更高效、易用。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种水务工程多维信息的集成展示方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据水务工程项目数据，采集工程项目的空间几何实体及其对象属性信息，构建项目模型库；

S2、基于项目模型库进行业务需求分析，形成业务规则框架，建立业务规则库；

S3、根据业务规则库，对数据层级结构进行重构及集成；

S4、根据业务规则库，基于重构后的数据层级结构，搭建基于多维信息的图形服务库；

S5、根据业务规则库，基于BIM及GIS系统的图形引擎，生成与业务逻辑贴合的数据展示。

进一步的，所述步骤S1中的空间几何实体包括以下任意一项或者多项：水文地质及地基基础实体、土建结构实体、设备实体、仪表实体、管线实体、景观场地实体等；

所述步骤S1中的对象属性信息包括以下任意一项或者多项：类型、数量、尺寸、技术参数等。

进一步的，所述步骤S2包括：

S21、业务需求分析：基于水务工程领域内生命周期，对设计、施工、运行维护各阶段的具体业务进行需求分析，将业务需求进行分析抽取并进行具象化的描述及整理；

S22、建立业务规则框架，业务需求分析结果确定业务规则框架，所述框架包括：业务阶段、业务类型、业务描述和需求分析，所述业务阶段包括设计、施工、运行维护阶段；所述业务类型为对应的具体业务所属类型；所属业务描述为具体业务的具体陈述；所述业务要点为具体业务的关注重点；

S23、建立业务规则库：基于所述业务规则框架，建立所述空间几何实体及对象属性信息的对应关系，形成业务规则库。

进一步的，所述步骤S3包括：

S31、梳理数据层次结构：项目数据的层次结构进行梳理，形成空间几何实体及对象属性信息各自的父类、子类关系；

S32、添加数据的关联关系和限制：建立空间几何实体、空间几何实体和对象属性信息，及对象属性信息之间的关联关系和限制，所述关联关系和限制包括相互参照、引用、依赖；

S33、重构数据层次结构：根据业务规则库，对数据层次结构进行整理和重构，重新形成针对某业务需求的数据层次结构；

S34、对重构后的数据层次结构进行检验和评价，通过检验和评价后集成到数据库中，完成数据重构。

进一步的，所述步骤S4包括：

根据不同的业务需求，根据不同的业务场景提供不同的图形服务内容，服务内容包括几何实体的集成展示、相关数据图、表的集成展示及几何实体、数据等多维信息的集成与交互。

进一步的，所述步骤S5包括：

S51，根据不同的业务需求调用图形服务接口提供不同的图形服务内容；

S52，实现信息的集成展示，所述展示包括图形的移动、转动、剖切、跳转。

另一方面，本发明还提供了一种水务工程多维信息的集成展示系统，其包括：

模型构建模块：获得水务工程项目的模型数据；

业务规则建立模块：根据业务需求分析，建立业务规则框架，形成业务规则库；

数据层次结构重构及集成模块：根据业务规则库，对数据层次结构进行整理和重构，形成针对某业务需求的数据层次结构；

图形服务模块：根据不同的业务需求，根据不同的业务场景提供不同的图形服务内容，并提供其他系统调用的图形服务接口；

应用控制模块：通过应用控制模块进行具体业务的切换，从而调取不同的图形服务；

图形展示模块：通过图形展示模块实现信息的集成展示，并实现图形的移动、转动、剖切、跳转。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种水务工程多维信息的集成展示方法及系统，运用BIM技术、GIS技术及先进的云计算、图形引擎技术，兼顾水务工程业务应用专业性与便利性，切实分析了水务工程的业务需求，使水务工程数据集成及展示更有针对性，更高效、易用。

本发明提供的一种水务工程多维信息的集成展示方法及系统，将水务工程全生命周期各阶段的信息进行了有效集成和融合，并提供与业务需求相结合的图形服务，可以全面提升水务工程实施及管理的科学及智慧水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种水务工程多维信息的集成展示方法的流程图。

图2是本发明一种水务工程多维信息的集成展示系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

图1为本发明一种水务工程多维信息的集成展示方法的流程图。如图1所示，本发明的一种水务工程多维信息的集成展示方法具体包括如下步骤：

S1、根据水务工程项目的数据资料，采集工程项目的空间几何实体及对象属性信息，构建项目模型库。

在一个实施例中，步骤S1的空间几何实体包括如下任意一项或者多项：

水文地质及地基基础实体，包括：地层、水系、钻孔灌注桩、三轴搅拌桩、止水桩/止水帷幕、格构柱、混凝土支撑、钢支撑、排水井等。

土建结构实体，包括：混凝土墙、混凝土板、混凝土柱、钢格构柱、砌体、钢格栅盖板、预埋钢管、预埋pvc套管、栏杆、坡道、楼梯、钢梯、隔音罩、防火门、钢窗等。

设备实体，包括：回转式粗格栅除污机、回转式固液分离机、闸门、拍门、堰门、潜水泵、干式泵、离心泵、计量泵、潜水搅拌机、刮泥机、空压机、鼓风机、药剂储罐、锅炉、除臭设备、消防栓等。

仪表实体，包括：液位计、流量计、COD计、SS计、ORP计、压力计、NH3-N计、DO计、pH计、TN计、TP计、温度计等。

管线实体，包括：钢管、铸铁管、PVC管、钢塑复合管、水泥混凝土管及连接件等。

景观场地实体，包括：土壤、草地、车行道、人行道、斑马线、路灯、路基、路肩、围墙、围栏、指示牌、厂站大门等。

上土建实体、设备实体、管线实体、景观场地实体中的一项或多项。

在一个实施例中，所述步骤S1中的对象属性信息包括如下任意一项或者多项：

对于混凝土结构相关土建实体，包括：混凝土强度等级、抗渗等级、水泥类型、采用钢筋(受力筋、架立筋、箍筋)的类型、钢筋的直径/数量/间距/保护层厚度等。

对于钢结构相关土建实体，包括：钢材牌号、钢材型号、钢材厚度/直径/壁厚等。

对于设备及仪表实体，包括：名称、编号、厂家、型号、类型、外形尺寸、主要技术参数、制造单位、供应商名称、出厂日期、出厂编号、启用日期、保修信息、维护说明等。

在一个实施例中，所述步骤S1中的项目模型库可通过如下任意一项或者任意多项步骤进行：

基于水务工程设计方案等相关资料，通过BIM建模软件完成工程模型设计及属性信息设定，对模型数据的转换方式进行设定后，获得ifc格式文件。

基于水务工程水文地质物探资料及天地图、百度地图、高地地图、Google Map等服务器接口，获得水文、地质、高程数据资料，获得CityGML格式文件。

基于水务工程设计方案等相关资料，通过geojson在线生成工具完成工程模型设计及属性设定，获得json格式文件。

S2、基于项目模型库，开展业务需求分析，形成业务规则框架，建立业务规则库。

在一个实施例中，步骤S2还包括以下步骤：

S21、业务需求分析：基于水务工程领域内生命周期的具体情况，参考行业内各阶段业务开展的相关知识，对各阶段的具体业务进行需求分析。

例如，对于污水厂站的运行维护阶段，需要利用处理设施完成污水处理，优化运行工艺参数，做好设备日常管理和维护工作，使各项控制参数(COD、PH、NH3-N、TP、TN等)达标，电耗、药耗、燃气用量、水用量、单位成本、资源回收利用情况满足企业节能降耗要求。

S22、建立业务规则框架：通过对水务工程各阶段的业务需求分析，确定业务规则框架，包括：业务阶段、业务类型、业务描述、需求分析。业务规则框架如下表所示：

S23、建立业务规则库：基于所述业务规则库框架，构建具体业务中与工程项目相关的空间几何实体及对象属性信息的对应关系，形成业务规则库。

以查询工作路线沿线的危险源情况为例，其涉及各工艺单体区域及检测危险源(如有毒有害气体泄漏)的仪表，因此相关的空间几何实体包括：土建结构实体、仪表实体，当中土建结构实体的LOD等级可比工艺运行实施业务环节中的更低。相关的对象属性信息实体包括土建结构实体的尺寸(如房间的大小)、仪表实体的主要技术参数、报警值等。

S3、根据业务规则库，对数据层级结构进行重构及集成。

在一个实施例中，步骤S3还包括以下步骤：

S31、梳理数据层次结构：根据项目模型库的构建方式，对项目模型数据的层次结构进行梳理，形成空间几何实体及对象属性信息各自的父类、子类关系。

如对于revit建模数据来说，梁的空间几何实体层次结构如下：模型实体→墙→基本墙→800mm。墙的对象属性信息分为实例参数和类型参数，各参数中分为几大类：材质、限制条件、尺寸标注、标识数据等，均为revit中默认的大类，各大类下细分参数，如限制条件下包含标高、起点偏移、终点偏移等。因此，在revit中墙所属的区域、单体，均被作为标识数据下的子类进行存储。

S32、添加数据的关联关系和限制：所述数据包括空间几何实体和对象属性信息。

如梁和墙/柱一般有关联关系，主梁的起点和终点均与柱/墙相关联，次梁的起点和终点可以是主梁/柱/墙。

S33、重构数据层次结构：根据业务规则库，对数据层次结构进行整理和重构，重新形成针对某业务需求的数据层次结构。

例如，对于人员安全管理时，需对工艺单体、区域尺寸及仪表位置进行了解，因此其层次结构可梳理为下表：

S4、根据业务规则库，基于重构后的数据层级结构，搭建基于多维信息的图形服务库。

在一个实施例中，根据不同的业务需求，根据不同的业务场景提供不同的图形服务内容，服务内容包括几何实体的集成展示，相关数据图、表的集成展示及几何实体、数据的交互。

例如，对于人员安全管理，可基于查询得到的工单内容及工作路线，提供图形服务库，可自动提取并加载基于步骤S3得到的数据，如显示人员的工作路线轨迹，如显示H2S气体浓度分布云图。

S5、根据业务规则库，结合BIM及GIS系统的图形引擎显示技术，结合应用控制模块和图形展示模块实现与业务逻辑贴合的数据展示。

在一个实施例中，所述步骤S5包括：

S51，应用控制模块可实现具体业务的切换，根据不同的业务需求调用图形服务接口提供不同的图形服务内容；

S52，图形展示模块接收来自应用控制模块的信号后将加载相应的图形数据，实现信息的集成展示，所述展示包括图形的移动、转动、剖切、跳转。

图2提供了本发明一种水务工程多维信息的集成展示系统的整体结构示意图，具体包括如下模块：

模型构建模块1：获得水务工程项目的模型数据。

业务规则建立模块2：根据业务需求分析，建立业务规则框架，形成业务规则库。

数据层次结构重构及集成模块3：根据业务规则库，对数据层次结构进行整理和重构，形成针对某业务需求的数据层次结构。

图形服务模块4：根据不同的业务需求，根据不同的业务场景提供不同的图形服务内容，并提供其他系统调用的图形服务接口。

应用控制模块5：通过应用控制模块进行具体业务的切换，从而调取不同的图形服务。

图形展示模块6：通过图形展示模块实现信息的集成展示，并实现图形的移动、转动、剖切、跳转等。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。