一种三维可视化管控平台的制作方法

1.本发明属于计算机网络、图形图像处理、计算机性能改进、加密解密、汉字输入领域，更具体地说，尤其涉及一种三维可视化管控平台。


背景技术：

2.传统矿山二维管控平台虽然在信息化、数字化、自动化系统建设工作稳步推进，在技术改造、生产过程自动化方面取得了不错的成绩。目前已建成副井门禁人脸识别系统、人员定位系统、视频监控系统、环境监测系统、尾矿库在线监测系统、放矿站放矿自动化系统、竖井提升系统、通风、排水、压风自动化系统、选矿自动化与专家系统、质检化验系统基础自动化、信息化系统，但系统过于分散，表现力不够直观无法推动三维实景数据库建设，形成三维立体自然资源“一张图”；
3.因此，我们提出一种三维可视化管控平台，用于完成矿山自动化系统、监测监控系统数据的采集展示，实现矿山生产及相关业务数据的集中存储与管理，同时为内外各系统间、各业务模块间数据共享、数据同步提供服务。模拟矿山的实时状态对矿山的整体信息进行直观展示。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种三维可视化管控平台。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种三维可视化管控平台，包括：
7.gis影像数据加载模块，所述gis影像数据加载模块采用web墨卡托投影，所述web墨卡托投影的x，y坐标取值范围为：[-20037508.3427892,20037508.3427892]，对应的经度取值范围为[-180,180]，对应的纬度范围则为[-85.05112877980659，85.05112877980659；
[0008]
gis影像数据瓦片加载模块，所述gis影像数据瓦片加载模块在投影后形成的正方形划分为2
level
个地图瓦片，其中level代表缩放级别，同时，根据x，y以及缩放级别即可根据网址进行gis影像的在线下载并缓存到本地；
[0009]
数据采集模块，所述数据采集模块采用无人机航拍倾斜摄影方式进行采集，所述无人机航拍倾斜摄影通过从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像，获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理，同时，通过定位、融合、建模技术，生成真实的三维城市模型；
[0010]
可视化图表展示功能模块，所述可视化图表展示功能模块的可视化图表控件包括：柱状图、折线图、饼图、水位图；其所述可视化图表展示功能模块基于ugui的canvas画布功能对点、线、面二维图表进行动态的绘制和逐帧更新渲染，在数据进行变化的时候进行可视化图表的实时更新。
[0011]
优选的，所述平台还包括：
[0012]
无人机航拍倾斜摄影数据加载模块，所述无人机航拍倾斜摄影数据加载模块根据地形的不同复杂程度和人眼观察地形的特点，对地形的不同区域采取不同细节的描述和绘制，同时，采用lod技术绘制地形，在不降低表现效果的前提下，减少三角形的数量，以提高图形绘制效率，实现地形的实时交互可视化。
[0013]
优选的，所述平台还包括：
[0014]
runtime加载fbx模型模块，所述runtime加载fbx模型模块运行时加载fbx模型流程为解析fbx的元数据，包括顶点，顶点索引，模型uv数据，在unity3d引擎中将元素据组织为gameobject的meshrender组件进行三维渲染；同时，运行时加载fbx模型的应用场景用于在场景变化的时候对模型进行动态更新。
[0015]
优选的，所述平台还包括：特效模块，所述特效模块包括动态天气特效单元以及车辆设备动画特效单元；
[0016]
所述天气特效单元包括：
[0017]
基于unity3d引擎的shader以及动态天空盒，所述动态天空盒用于动态天气模拟，对全天24小时的太阳变化效果进行模拟；
[0018]
所述车辆设备动画特效单元，基于unity3d引擎的transform变换矩阵操作接口可以对车辆设备的各个液压机构进行设备动画进行模拟；同时，车辆设备动画特效单元基于向量vecotr的cross叉乘和dot点乘操作，对各个设备结构间进行联动处理。
[0019]
优选的，所述特效模块还包括：
[0020]
线路动画特效单元，所述线路动画特效单元基于unity3d引擎的纹理动画接口，对面片材质的uv每帧进行操作，即可模拟出箭头动画特效效果，主要用于对井下通风系统，供水系统的线路进行动态模拟。
[0021]
优选的，所述平台还包括：
[0022]
rtsp视频数据接口，所述rtsp视频数据接口采用rfc2326实时流传输协议，所述rfc2326实时流传输协议是tcp/ip协议体系中的一个应用层协议，该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过ip网络传送多媒体数据，支持摄像头实时视频数据接入。
[0023]
优选的，所述可视化图表展示功能模块中的图表具有交互功能，在鼠标悬浮在图表上以及对图表进行点击操作均具有相应的响应接口对交互进行响应。
[0024]
优选的，所述无人机航拍倾斜摄影数据加载模块，加载方式具体为：
[0025]
对于离视点越近的区域，或者该区域地形越复杂，绘制的三角形数目越多，地形描述精度越高；
[0026]
对于离视点越远的区域，或者该区域越平坦，绘制的三角形数目越少，地形描述精度越低。
[0027]
优选的，所述无人机航拍倾斜摄影数据加载模块的加载流程为：
[0028]
1)在开始运行时加载无人机航拍倾斜摄影数据的初始精度瓦片，随着交互的操作或者漫游，当场景视角距离瓦片模型距离变近时，加载当前瓦片的高精度瓦片，隐藏低精度的瓦片；
[0029]
2)当场景视角距离瓦片模型距离变远时，加载当前瓦片的低精度瓦片，并且卸载高精度的瓦片；
[0030]
3)分页pagedlod动态加载以及卸载算法可以保证在同一时间内只加载需要的瓦
片模型数据，这样即可保证系统所占用的内存资源和渲染资源在适当的范围内，不会导致内存溢出情况，同时保证漫游过程中帧率稳定不出现卡顿的情况。
[0031]
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种三维可视化管控平台，与传统的管控平台相比，本发明具有以下优点：
[0032]
1.与其他第三方软、硬件系统集成，打通各业务系统之间的数据，使其为安全生产管理服务；
[0033]
2.各种数据曲线，图表代替以往的人工的、多层级的、繁琐的数据统计方式，提高统计分析效率，降低数据冗余和数据出错的概率，避免信息滞缓和失真；
[0034]
3.借助系统，管理人员可以及时地了解生产动态，实现生产动态监控；
[0035]
4.对生产过程数据进行流程化、规范化管理，避免同一项工程或同一生产信息，不同的人定义不同，导致沟通不到位，影响生产执行效率；
[0036]
5.对历史生产数据追溯、查询，优化生产计划和生产组织，加强生产计划的准确性和执行力度；
[0037]
6.通过三维仿真直观展现矿山安全生产现状，配合自定义电影功能可制作生动形象的企业宣传动画，有利于企业宣传和形象提升。
附图说明
[0038]
图1为本发明实施例中的金矿数字孪生管控平台web墨卡托投影图；
[0039]
图2为本发明实施例中的上排矿区web墨卡托投影图；
[0040]
图3为本发明实施例中的上排水泵房web墨卡托投影图；
[0041]
图4为本发明实施例中的上排空压机房web墨卡托投影图；
[0042]
图5为本发明实施例中的副井web墨卡托投影图；
[0043]
图6为本发明实施例中的选厂web墨卡托投影图；
[0044]
图7为本发明实施例中的金矿矿区俯视视角web墨卡托投影图；
[0045]
图8为本发明实施例中的无人机航拍倾斜摄影数据加载算法图；
[0046]
图9为本发明实施例中无人机航拍倾斜摄影数据加载图。
具体实施方式
[0047]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0048]
如图1-7所示，本发明提供了一种三维可视化管控平台，包括：
[0049]
gis影像数据加载模块，所述gis影像数据加载模块采用web墨卡托投影，如图1所示，所述web墨卡托投影的x，y坐标取值范围为：[-20037508.3427892,20037508.3427892]，对应的经度取值范围为[-180,180]，对应的纬度范围则为[-85.05112877980659，85.05112877980659；
[0050]
gis影像数据瓦片加载模块，所述gis影像数据瓦片加载模块在投影后形成的正方形划分为2
level
个地图瓦片，其中level代表缩放级别，同时，根据x，y以及缩放级别即可根据
网址进行gis影像的在线下载并缓存到本地；对历史生产数据追溯、查询，优化生产计划和生产组织，加强生产计划的准确性和执行力度；
[0051]
数据采集模块，所述数据采集模块采用无人机航拍倾斜摄影方式进行采集，所述无人机航拍倾斜摄影通过从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像，获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理，同时，通过定位、融合、建模技术，生成真实的三维城市模型；
[0052]
可视化图表展示功能模块，所述可视化图表展示功能模块的可视化图表控件包括：柱状图、折线图、饼图、水位图；其所述可视化图表展示功能模块基于ugui的canvas画布功能对点、线、面二维图表进行动态的绘制和逐帧更新渲染，在数据进行变化的时候进行可视化图表的实时更新，所述可视化图表展示功能模块中的图表具有交互功能，在鼠标悬浮在图表上以及对图表进行点击操作均具有相应的响应接口对交互进行响应。
[0053]
值得说明的是，所述平台还包括：
[0054]
无人机航拍倾斜摄影数据加载模块，所述无人机航拍倾斜摄影数据加载模块根据地形的不同复杂程度和人眼观察地形的特点，对地形的不同区域采取不同细节的描述和绘制，同时，采用lod技术绘制地形，在不降低表现效果的前提下，减少三角形的数量，以提高图形绘制效率，实现地形的实时交互可视化；
[0055]
进一步的，如图9所示，加载方式具体为：
[0056]
对于离视点越近的区域，或者该区域地形越复杂，绘制的三角形数目越多，地形描述精度越高；
[0057]
对于离视点越远的区域，或者该区域越平坦，绘制的三角形数目越少，地形描述精度越低。
[0058]
具体的，如图8所示，所述无人机航拍倾斜摄影数据加载模块采用四叉树的加载算法加载，所述无人机航拍倾斜摄影数据加载模块的加载流程为：
[0059]
1)在开始运行时加载无人机航拍倾斜摄影数据的初始精度瓦片，随着交互的操作或者漫游，当场景视角距离瓦片模型距离变近时，加载当前瓦片的高精度瓦片，隐藏低精度的瓦片；
[0060]
2)当场景视角距离瓦片模型距离变远时，加载当前瓦片的低精度瓦片，并且卸载高精度的瓦片；
[0061]
3)分页pagedlod动态加载以及卸载算法可以保证在同一时间内只加载需要的瓦片模型数据，这样即可保证系统所占用的内存资源和渲染资源在适当的范围内，不会导致内存溢出情况，同时保证漫游过程中帧率稳定不出现卡顿的情况。各种数据曲线，图表代替以往的人工的、多层级的、繁琐的数据统计方式，提高统计分析效率，降低数据冗余和数据出错的概率，避免信息滞缓和失真。
[0062]
值得说明的是，所述平台还包括：
[0063]
runtime加载fbx模型模块，所述runtime加载fbx模型模块运行时加载fbx模型流程为解析fbx的元数据，包括顶点，顶点索引，模型uv数据，在unity3d引擎中将元素据组织为gameobject的meshrender组件进行三维渲染；同时，运行时加载fbx模型的应用场景用于在场景变化的时候对模型进行动态更新。
[0064]
进一步的，所述平台还包括：特效模块，所述特效模块包括动态天气特效单元以及
车辆设备动画特效单元；
[0065]
进一步的，所述天气特效单元包括：
[0066]
基于unity3d引擎的shader以及动态天空盒，所述动态天空盒用于动态天气模拟，对全天24小时的太阳变化效果进行模拟；
[0067]
所述车辆设备动画特效单元，基于unity3d引擎的transform变换矩阵操作接口可以对车辆设备的各个液压机构进行设备动画进行模拟；同时，车辆设备动画特效单元基于向量vecotr的cross叉乘和dot点乘操作，对各个设备结构间进行联动处理。
[0068]
所述特效模块还包括：
[0069]
线路动画特效单元，所述线路动画特效单元基于unity3d引擎的纹理动画接口，对面片材质的uv每帧进行操作，即可模拟出箭头动画特效效果，主要用于对井下通风系统，供水系统的线路进行动态模拟。通过三维仿真直观展现矿山安全生产现状，配合自定义电影功能可制作生动形象的企业宣传动画，有利于企业宣传和形象提升。
[0070]
所述平台还包括：
[0071]
rtsp视频数据接口，所述rtsp视频数据接口采用rfc2326实时流传输协议，所述rfc2326实时流传输协议是tcp/ip协议体系中的一个应用层协议，该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过ip网络传送多媒体数据，支持摄像头实时视频数据接入；
[0072]
示例性的，rtsp视频数据接口与海康威视ip摄像头接入，具体如下：
[0073]
海康威视ip摄像头rtsp协议地址如下：
[0074]
rtsp://[username]:[passwd]@[ip]:[port]/[codec]/[channel]/[subtype]/av_stream
[0075]
说明：
[0076]
username：用户名，例如admin
[0077]
passwd：密码，例如12345
[0078]
ip：设备的ip地址，例如192.0.0.64
[0079]
port：端口号默认554，若为默认可以不写
[0080]
codec：有h264、mpeg-4、mpeg4这几种
[0081]
channel：通道号，起始为1
[0082]
subtype：码流类型，主码流为main,子码流为sub
[0083]
例如，请求海康ip摄像机通道1的码流，url如下：
[0084]
主码流：
[0085]
rtsp://admin:12345@192.0.0.64:554/h264/ch1/main/av_stream
[0086]
rtsp://admin:12345@192.0.0.64:554/mpeg-4/ch1/main/av_stream。
[0087]
综上，本实时例具有如下技术效果：
[0088]
1、真三维实时管控通过建立矿山高精度模型，配合矿山测量数据、自动化建模技术和数据驱动引擎实现矿山全景数据；
[0089]
2、实时性仿真与可更新性，可以对矿体模型，无人机航拍地表，摄像头位置进行实时的更新加入；
[0090]
3、数据共享平台能够将矿山-集团的生产信息、安全信息、资源信息数据在统一的平台下通过图表方式展示和表达，实现各类数据在数据中心的统一存储与分析；
[0091]
4、业务整合平台支持通过数据库、tcp\ip、opc多种接口与生产自动化系统、安全避险系统、生产管理系统、资源管理系统业务进行数据对接，通过插件机制实现各种业务深度整合；
[0092]
5、可以在建模场景中，进行第一人称，第三人称漫游，可以自主增加视点。
[0093]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。