基于三维可视化的城市景观智能化监控系统

杨冬

摘  要： 作为城市景观照明监控重要的组成部分，系统对不同种类的景观照明设施进行实时智能化管控，满足全市景观照明对亮灯模式以及动态控制的需求。系统基于三维建模实现可视化管理平台，简化了对大量景观照明设施管理和运维的难度，提升了精细化管理程序，并为景观照明建设、部署以及开关灯、动态表演、智能分析方案等仿真及模拟提供科学化的支撑。

关键词： 景观照明监控; 可视化管理平台; 动态控制

中图分类号：TP311          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2020）06-05-03

Abstract： As an important part of urban landscape lighting monitoring， the system realizes real-time intelligent control of different types of landscape lighting facilities to meet the needs of the city's landscape lighting for lighting mode and dynamic control. It integrates a management platform based on 3D modeling to realize visualization， which simplifies the management and operation and maintenance of a large number of landscape lighting facilities， and enhances the fine management procedures， and provides scientific support for the construction and deployment of landscape lighting， as well as the simulation of switching lights， dynamic performance， intelligent analysis scheme， etc.

Key words： landscape lighting monitoring; visualized management platform; dynamic control

0 引言

为了提升城市景观照明控制水平，实现大尺度范围的实时联网联控，极大提升城市景观照明控制水平，融合多元数据处理及可视化展现，为景观照明科学化、精细化管理提供支撑;随着控制要求的提供，城市景观照明监控终端的数量和复杂性将进一步增加，以往的管理模式和技术手段无法有效的满足大规模景观照明监控终端的运行和管理需求。通过有线和无线通信技术，能够将整个城市景观灯光完美整合在一个控制平台，通过实时互联，远程控制与管理，远程监控和可视化操作，可实现以城市为单位的超大体量景观照明的智能节能管理，简化景观照明设施、系统管理难度，提高管理效率，为景观照明科学化、精细化管理提供技术和数据支撑。

1 基于三维可视化的城市景观亮化智能化监控系统

1.1 系统结构

本系统对景观照明中的灯具进行动态联网控制，涉及大量不同厂家的景观控制设备，因此需要解决多样性合一的问题，实现对各类照明设施、监控设施的实时控制。

⑴ 三维材质贴图

模型要求质量比较高要有一定的逼真效果，可以使用3DSMax中参数的各种材质，可以制作出逼真的静态和動态建筑，使用Translucent可以半透明物体上的透光效果。效果图（3D地图-建模、3D地图-模型材质贴图）

基本参数如下。

● Extrude：是一种常用建摸方法。可以将曲线图形按照参数设置的高度进行加厚处理，使之变成三维实体模型。

● Bevel：将图形挤压成一个三维实体模型。

● Edit Patch：专用于编辑面片类型物体的工具。提供点、边、界（border）、多边形、元素等。

● UVW Map：可以控制贴图在物体表面显示的位置、大小和重复次数。

● Flex：能够让物体看起来变得柔软。它能够将空间扭曲命令产生的影响效果用在其他物体身上。

⑵ 三维纹理贴图

次要建筑建模型对质量的要求不高，可以使用纹理贴图完成，可以很方便的确认物体面的坐标与纹理坐标，就采用物体坐标与纹理坐标相关联的方法来实现纹理贴图。如图1所示。

1.2 三维可视化联动（其结构如图2所示）

平台通过Web Service接口控制总控，每个总控下有N个主控，主控发送给N个分控指令，每个分控下大约512个LED灯，LED灯的ID、故障信息、功率、电压、电流、能耗等数据通过接口的形式返回给平台，然后通过实时数据接口获取各类实时动态应用数据，然后融合叠加在3D GIS地图上，为用户呈现直观、准确的可视化运行状态。

⑴ 3D GIS地图

三维地图引擎通常采用OCX控件方式嵌入到WEB页面中的，提供了大量的对象方法和事件。为了能更快的让开发人员上手对三维地图引擎做了一层JS封装，所有的封装接口中输入了参数如果用到引擎值类型对象统一使用封装对象;

三维地图通过模型操作接口展示，包括动态创建模型，高亮显示，渐隐渐显，批量替换，色偏显示，透明度闪烁，颜色闪烁，骨骼动画播放、停止等;

● 创建模型：调用createModel可以在场景中动态添加自定义模型，该模型可支持骨骼动画效果。

● 高亮显示：调用setModelHighlight实现单个模型高亮效果（采用材质克隆方式实现）;调用 setModelColor（采用容器替换材质方式实现）实现单个模型变色效果，可对多个模型设置同一种颜色。

● 渐隐渐显：调用setModelFadeOut实现模型渐隐效果（采用电影动画实现）;调用setModelFadeIn实现模型渐显效果（采用电影动画实现）。

● 批量替换：调用setBatchModelMaterial可以批量修改替换模型的材质（采用容器 方式实现），注意使用的材质要确保存;在调用clearBatchModelMaterial恢复所有被替换模型的材质。

● 批量闪烁：包括批量变色闪烁和批量透明闪烁。调用setBatchModelColorFlash可批量设置多个模型同时变色闪烁若干次（采用电影动画实现），清除需要调用clearBatchModelColorFlash并传入对应设置方法返回的结果参数;调用setBatchModelTransparentFlash可批量设置多个模型透明闪烁（采用电影动画实现），清除需要调用clearBatchModelTransparentFlash并传入对应设置方法返回的结果参数。

⑵ 实现区域实景融合

通过数据接口实时获取当前景观照明灯具、终端的工作状态，并根据灯具类型、参数、控制回路状态、单灯RGBW通道数值等数据内容，对三维地图及BIM模型进行动态渲染，模拟展示逼真的景观照明效果。效果图如图3、图4。

代码实现如下：

2 总结

有很多城市并未设立三维可视化景观亮化智能化监控专用管理系统，而很多城市的建筑、布道等集控则分散在各区的控制中心或者以购买服务的方式进行托管，缺乏整体性、一致性及協调性，碎片化较为严重，通过本系统引支持实时数据通道，通过该通道可以把现实中不断变化的位置数据、状态数据、各种传感器感应的数据快速及时的传送给客户端，让用户能直观的看到实时运行状态。

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