圖撲數字孿生智慧公路,構建互聯協同智慧交通系統

hightopo 發表於 2022-11-29

​ 前言

隨著智慧交通科技和產業的發展,我國正在形成一個安全可靠、便捷高效、綠色智慧、開放共享的現代化綜合交通運輸體系。《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》明確提出,加快智慧技術深度推廣應用,堅持創新驅動發展,推動網際網路、大資料、人工智慧、區塊鏈等新技術與交通行業深度融合,推進先進技術裝備應用,構建泛在互聯、柔性協同、具有全球競爭力的智慧交通系統。

智慧公路系統將先進的資料通訊技術,感測器技術、人工智慧等新興技術有效地綜合運用於交通運輸,服務控制和車輛管理,加強車輛,道路、運維三者之間的聯絡,從而保障安全,提高效率,改善環境,節約能源。連線起城市與鄉鎮的智慧數字化全面發展,打造智慧城市、數字鄉村新格局。

效果展示

隨著畫面初始化後,映入眼簾的是以瀋海高速廈門至泉州段作為專案背景的視覺化場景,流光溢彩的霓虹效果展示了高速公路在 GIS 地圖上的走向,以動畫延伸的方式進行展示,讓人眼前一亮。配合底部公路動畫效果樣式圖,更貼合了整個專案場景。

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圖撲軟體應用自主研發核心產品 HT for Web GIS,實現可互動的 Web 智慧高速公路交通視覺化管理運維平臺,將其地理資訊系統(Geographic Information System,GIS)的資料進行豐富的視覺化展示。高速公路視覺化大屏結合 GIS 地圖,輔以左右兩側皮膚進行展示。分別從隧道機房、ETC 門架、服務區、收費站等幾個維度進行整合,全方位掌控公路交通的執行狀況。

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HT 和 GIS 的整合方案中可提供專案實際需求構建漫遊線路,按照指定線路對城市各地區進行漫遊移動,在制定線路的時候可以參考重點區域或智慧化水平較高的區域進行制定,給使用者呈現公路重點發展區域以及智慧化發展成效。在高速公路 BIM 模型的基礎上融合 GIS 資訊,綜合分析不同規劃方案下地質和地理狀況,以此避免道路規劃中的地質災害和環境敏感區。同時,在 CIM(城市資訊模型)平臺中植入最佳化演算法進一步糾正高速公路的規劃路徑。

HT for Web GIS 產品支援對不同地圖瓦片服務資料、航拍傾斜攝影實景的 3DTiles 格式資料以及城市建築群等不同的 GIS 資料的載入。本次系統中的城市建築場景透過對地圖供應商提供的建築進行模擬三維建模,達到實用且真實的效果。

在設計上也可以透過對客戶提供的建築白模加工最佳化,進行 AO 貼圖烘焙,增加模型間的陰影關係,使場景更加賞心悅目。

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場景設定了科技 GIS 地圖版與寫實風格三維模型的 2 種切換模式,客戶可以點選 GIS 地圖上的圖示對不同場景進行跳轉,亦可透過在三維場景中,對場景模型進行互動,實現場景跳轉。

系統分析

ETC 視覺化

ETC 門架系統一種高速不停車收費的設施。龍門架上可以安裝一些鑑別汽車資訊的裝置,根據組裝在汽車前擋風玻璃上的車載 RFID 標籤與在收費站 ETC 行車道龍門架上的微波天線中間的微波加熱專用型近程通訊,利用軟體連線網路技術應用與金融機構開展後臺管理清算解決。

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影片監控智慧分析

影片監控智慧分析系統是道路交通方式不可缺少的監管手段。圖撲軟體參考現場攝像頭實際點位,在三維場景中進行對應位置的監控模型擺放,實現場景還原。使用者透過三維場景對高速公路的攝像頭位置一目瞭然,並進行實時監控資訊採集與分析,將異常車輛資訊等資料進行彙總。

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傳統以 2D 的方式平鋪在顯示器上的影片監控方式,很難將分鏡頭影片與實際地理位置相對應,無法對大場景進行有效直觀的實時監測,沒有態勢感知。圖撲 Hightopo 影片融合解決方案將 2D 影像融合到場景的 3D 模型中,為操作員提供直觀的影片影像和簡單的檢視控制。HT 影片融合技術採用 WebGL 技術, 利用 GPU 高效能運算能力對影片影像進行實時處理,影像處理不佔用 CPU 資源,整個方案畫面流暢。

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裝置監測

圖撲軟體對 ETC 門架進行了完整的三維場景構建,能夠管理門架以及門架上所有的裝置物件。支援透過資料配置,生成不同的監控場景。

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真實還原龍門架路口交通執行狀態,2D 皮膚重點展示門架編號、位置資訊、門架車輛繫結資訊、收費資訊以及裝置故障狀態,方便運維人員對來往同行車輛進行篩查管理,便於開展交通健康診斷,有效解決路口交通擁堵和安全等問題,提升交通管理及服務水平。

ETC 車輛監測

圖撲高速視覺化管理運維平臺中的 ETC 門架系統同樣可具備通行車輛分段計費、流量調查、影片監控、超速篩查等功能,汽車經過門架之後,門架上安裝的監控系統會自動識別汽車,同時實現計費。

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孿生車輛進出收費門架的過程,並以動態標籤標註的形式展示每輛車輛收費結果,成功扣費車輛顯示為綠色標籤“交易成功"。扣費失敗車輛顯示為紅標籤”交易失敗“,非 ETC 車輛顯示為黃標籤”交易失敗。

收費站視覺化

公路的實際管理工作中,由於公路管理佈局零散,現場處置、中心排程、決策指揮等工作任務相對獨立,缺乏統一的縱向、橫向間的指揮排程體系。加強基礎設施數字化管理能力,將大資料、物聯網、影片分析、資料探勘等相關技術應用到公路場景中來,快速提高公路的安全、快速、綠色運輸和智慧管控的能力。

裝置監測

收費站是公路系統功能發揮的重要組成部分,公路收費站機電裝置是保障公路正常執行的關鍵,高速公路的機電系統應該隨著交通運輸業的發展不斷往資訊化、智慧化更新。

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透過圖撲 Hightopo 豐富的 2D 視覺化皮膚樣式,將公路收費情況、車輛通行情況、出入口車道情況以及機電裝置如欄杆機、車牌識別、車道監控、車道控制器、天線、費顯、車道指示燈、情報板等裝置的數量、執行情況以及裝置運維情況進行彙總統計輸出於大屏上,讓運維人員無需再透過紙質檔案傳遞資訊與歸檔,提高工作效率,增強管理水平。

 

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情報板

高速公路可變資訊情報板是一種架設在高速公路上方或者是道路兩側的 LED 誘導屏,圖撲 Hightopo 高模擬資訊情報板與交通管理系統、道路施工運維繫統等後臺資料端相連,釋出預設好的資訊或者實時的交通路況資訊。在高速公路中,收費站車道或 ETC 專用車道設定可變資訊屏,可以顯示文字等資訊,同樣也可以為出行的司乘人員及時提示相關車輛資訊。

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高速公路可變資訊情報板釋出的主要資訊內容包括:交通路況資訊、安全提醒資訊、天氣資訊、道路封閉和施工資訊以及突發路況等資訊。

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車道管理

透過圖撲 Hightopo 打造的車道視覺化管理系統,進一步提升了對收費車道的監控和異常處理的能力,可對每一條收費車道進行實時監控,實現“無人值守”"遠端操作"的車道管理形式,助力打造暢行的高速公路收費站。

透過大屏上的皮膚對入口車道的車道通行指示燈、車道欄杆機進行通行、關閉、抬杆、落杆等操作。

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服務區視覺化

透過圖撲軟體數字孿生技術將服務區、服務區內建築、周邊環境設施進行高度還原,支援融合物聯網、大資料等各類資訊科技,整合服務區現有資訊系統的資料資源,透過“一張圖”的形式進行服務區管理。未來將助力實現服務區高質量發展和旅遊、商貿、物流等功能擴充。

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圖撲軟體 HT 支援多種方式的模型渲染,採用輕量化三維建模技術,以三維場景為基礎,2D 資料皮膚為輔,統計出服務區的基礎地理資訊、能耗(用水、用電)統計、接入天氣系統實時檢視到當日的環境監測、以及車輛統計與日車流量趨勢圖,實現服務區的數字化管理。

裝置監測

傳統的人工裝置巡檢耗時耗力,關聯機電裝置種類多、數量龐大,日常管理運維成本高。因此,推進智慧高速建設勢在必行。透過圖撲軟體的視覺化技術將所有智慧機電裝置如服務區燈光、空調、監控、戶外充電樁、地磁、環境檢測等裝置進行統計與裝置運維記錄彙總,實現彼此間的資訊互聯互通和自動控制,並與交通工具、交通參與者的協同聯動。

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服務管理

透過數字孿生、大資料、物聯網等資訊化新技術與公路行業的深度融合,舒適、高效的通行能力以及日常運維管理的智慧化日趨重要,圖撲視覺化賦能公路行業早日實現主動預測、自動處置、快速響應、服務高效,全面提升以人為本的智慧公路。

人流熱力圖

透過多個智慧攝像頭的影像識別分析,能形成一個完整的服務區熱力圖。顯示休息區人流情況及擁擠程度,紅色區域人群聚集,綠色區域遊客較少。管理者透過圖撲 Hightopo 視覺化管理平臺進行人流監控可以建立人流預警機制。

 
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停車位視覺化

透過智慧化車位檢測器,可實時更新車位使用情況,實現服務區車位資訊視覺化。運維人員可根據圖撲 Hightopo 視覺化大屏瞭解車位情況,再透過智慧廣播系統,引導不同類別車輛在服務區內分割槽停放,實現立體分流、客貨分離,壓縮車輛出入排隊時間,減少人工管理成本。

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休息區停車場為了更貼合如今市場需求,增設了許多充電樁以解決新能源電動車的臨時充電情況。服務區可透過圖撲視覺化實時監測電樁執行狀態及實時功率,對接充電樁的充電狀態,判斷當前車位是否有車輛,透過線條流動效果動畫模擬充電狀態。在充電樁發生故障時,透過模型染色、告警動畫等效果提示,為充電樁的實時使用情況和執行監控維護提供了便利。

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孿生加油站

加油站作為人流量大且常見的公路服務區場景,對加油站進行安全防範措施具有非常重要的安全意義。

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圖撲軟體數字孿生智慧加油,對加油站進行場景復現,運維人員可以透過資料大屏檢視加油站實時執行情況。

當然圖撲軟體的視覺化技術不僅能對場景進行孿生,也可以對加油站內作業區域、油罐、建築、設施裝置的資料進行展示與管理。以下是圖撲透過自主研發的 HT for Web 渲染引擎,數字孿生智慧加油視覺化管理系統。

國家規劃中指出大力發展風電、光伏、儲能等新能源產業,推動能源清潔低碳安全高效利用,推進重點行業和重要領域綠色化改造。在此趨勢下,採用各類節能低碳的新能源建設材料,實現綠色生態智慧服務區站也是未來公路服務區的發展方向。

公廁管理

服務區衛生間也實現了智慧化升級,可實現實時空餘廁位數量的顯示,有效引導旅客避開如廁高峰。運維人員透過圖撲 Hightopo 視覺化可實時檢視公廁的使用情況等資料,便於安排保潔進行廁所消殺等清潔工作。

 
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公路資料中心

高速機房視覺化

高速公路機房是資訊化建設的關鍵部分,高速公路機房的管理,是整個高速公路管理工作的縮影,機房內的裝置是機電系統的動力所在:負責資訊的採集、傳輸。加強機房管理工作,是實現自動化的必要手段,有利於減輕管理人員的工作量,降低裝置運維成本。

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裝置監測

透過圖撲軟體搭建輕量化資料中心 3D 機房數字孿生解決方案,透過對資料中心裝置、環境、容量、管線等資料來源的採集、處理、分析,為運維人員提供集中監控、集中管理、科學決策等全生命週期運維能力。

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機房建設環境會對裝置執行產生影響,關係到執行的安全性、穩定性,因此必須加強環境和安防管理,涉及溫度、溼度、照明、門禁、通風等要素。接入裝置資料並透過 2D 皮膚實時顯示裝置如列頭櫃、空調、UPS、消防氣瓶、監控等數量與執行情況、以及能耗統計、UPS、裝置運維記錄等資訊。

告警管理

圖撲軟體根據機房安全管控的實際需求,對接後臺告警資料,對機房內裝置告警以及事件告警資訊列表進行彙總展示,並透過智慧管理平臺推送報警訊號,並且可以實時進行派發工單,並且透過 2D 皮膚輔以派單記錄,便於運維人員進行跟蹤閉環處理。

 

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容量管理

圖撲透過不同顏色的視覺化效果讓機房運維人員可以更加清晰的掌握當前的容量情況,如當前機房的電力負載、機櫃剩餘空間、機房各區域承重情況以及儲存的容量情況,都可以形象直觀的表達出來,有效管理機房的容量資源,讓機房的各類資源負載更均衡。

 

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溫度雲圖

透過對接資料中心內的物聯網裝置(溫溼度感測器),獲取到場景中的溫度點位資訊,渲染出三維的熱力雲圖效果。目前很多資料中心已經垂直安裝使用了低中高垂直方向的感測器,傳統的熱力雲圖是將渲染出來的圖片貼合到平面地板上,使用三維的熱力雲圖,可以帶來更直觀的視覺體驗,可以更快定位每個機櫃上的裝置發熱情況。

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管線管理

管線視覺化內容通常分為網路鏈路視覺化、暖通管道視覺化、電氣線路視覺化等管線型別的視覺化展示。

圖撲 HT for Web 推出基於管線視覺化的獨特演算法用於生成裝置與裝置之間相連的管線生成,包括網路介面、暖通管線(水冷空調、水塔、冷水機組、冷卻泵、恆溼機)人工建模或資料生成)、電氣管線(變壓器、配電箱、電池組、電池櫃、電力監控通訊櫃、開關櫃、主控櫃)等鏈路視覺化功能。系統可與網路線路、電氣、暖通自控系統進行資料對接,透過演算法自動排布生成管線,以視覺化及動畫形式展現裝置的執行狀態和連線狀態,因此連線關係和鏈路走向都能讓運維人員瞭然於目。

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圖撲軟體(Hightopo)的資料中心 3D 視覺化系統將多種複雜的管理系統資訊聚集在虛擬模擬環境下,以人類最直觀的理解形式展現,可大幅度提升資訊互動和操控的效率,減少時間損耗和資訊的浪費,保證資訊的及時性和準確性。該系統不僅可應用在公路機房、還可以用園區、醫院、軍營等各領域資料中心機房:

 
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隧道視覺化

隧道作為重要交通建築設施,為縮短執行距離、提高運輸能力、減少事故等方面起到重要作用。

裝置監管

圖撲軟體藉助 HT for Web 技術賦能,將裝置告警資訊、故障資訊等資料進行整合,對隧道內的車道攝像頭、指示燈、情報板、風機、亮度儀、氣體檢測儀、風速風向檢測、火焰探測器等裝置進行數字化監管。

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點選隧道進出口處指示資訊會彈出隧道內指示燈的裝置詳細資訊,運維人員可透過圖撲智慧高速平臺快速檢視到每個隧道的指示燈情況,並且可透過 HT 視覺化來遠端控制燈光等裝置,避免裝置問題導致的交通事故發生,打破公路裝置資訊孤島,實現隧道裝置的智聯協同。

告警管理

圖撲軟體根據隧道安全管控的實際需求,對接後臺告警資料,對隧道內裝置告警以及事件告警資訊列表進行彙總展示,並透過智慧管理平臺推送報警訊號,並且可以實時進行派發工單,並且透過 2D 皮膚輔以派單記錄,便於運維人員進行跟蹤閉環處理。

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隧道巡檢

案例設定了手動巡檢以及自動巡檢兩種模式,手動巡檢可透過拖動進度條按需快速定位到隧道對應位置,可針對性選擇裝置進行檢視狀態。另外圖撲還增設了自動巡檢模式,點選按鈕即可透過固定路線、自由視角對隧道場景進行巡檢式漫遊。在降低巡檢覆雜度的同時也大幅提高了巡檢效率及可靠性,最佳化巡檢流程,做到規範化、模組化、流程化的精細管理。

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作為高速公路路網中監管難度最高的路段,隧道是公路場景中最為難啃的“黑盒子”。繁雜的機電裝置加上特殊的環境因素,使得隧道一直面臨著:應急指揮難、監管運營難等難題。

圖撲軟體數字孿生智慧隧道,以隧道綜合管控為導向,提升裝置控制、事件預警、流程管理、應急處置等綜合業務能力。助力隧道運營管控朝著更智慧、更安全、更便捷的方向發展,推動交通行業的數字化轉型升級。

在前期的文章分享中我們也專門介紹基於 HTML5 的 2D、3D 圖形渲染引擎,結合 GIS 地圖,以 B/S 技術架構打造一套實現智慧隧道全聯接、全智慧的視覺化管理方案 ——圖撲軟體智慧隧道中心排程平臺。

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擴充 延伸

圖撲軟體基於全域三維可視空間、多源異構資料治理、動靜融合業務管控的數字孿生平臺,讓公路、橋樑、附屬設施等公路交通基礎設施具備多維感知能力,能夠實現彼此間的資訊互聯互通和自動控制,並與交通工具、交通參與者的協同聯動,為公路交通安全和高效通行提供資料支撐。以全域全路網全要素數字化為基礎,以全週期全業務數字化為引領,賦能高速公路管理服務全網路全業務數字化升級。

城市軌道交通視覺化

伴隨著城市軌道交通運營水平的精進不休和運營規模的急速擴張,智慧城軌的構建可謂是“新基建”中具有代表性的領域。圖撲軟體應用自研 HT 產品,無縫融合 2D、3D 視覺化技術,構建一套輕量化的青島城軌數字化綜合運維解決方案。

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橋樑路網建設視覺化

在科技迅速發展的大背景下,數字技術在與傳統基礎設施融合創新中,伴隨著新需求的不斷迭代,正在形成新的技術架構體系,透過圖撲軟體建立一個數字孿生的世界,實現從 3D GIS 視覺化、漫遊和三維空間分析到 BIM 施工管理、施工動態模擬和施工進度總覽的全過程資訊化管理,傳統橋樑工程迎來了深刻變革。

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盾構機三維視覺化

盾構機作為公路隧道施工的重要裝置之一,發揮著舉足輕重的作用。圖撲軟體採用 HT for Web 產品來構造輕量化的 3D 視覺化場景,數字孿生盾構機施工流程,清晰直觀的展示裝置的部件組成,動態運作效果,裝置拆分,組裝、施工全過程。

 
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您可以至圖撲軟體官網檢視更多案例及效果:
https://www.hightopo.com/demo...