专利名称：交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及交互式三维虚拟场景仿真技术、物联网技术和互联网络通信技术领域，具体涉及一种综合利用交互式三维虚拟场景仿真技术、物联网技术和互联网络通信技术实现虚拟场景与实景情况同步可视的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统。
背景技术：
在建筑系统工程技术的指导和管理应用过程中，为了更好的了解和掌握现实场景中的地形、建筑物及设备设施状况，通常采用沙盘作为辅助工具，用以形象、生动的再现现实场景。现被广泛应用的沙盘主要包括三种类型一是利用传统工艺制作的实物沙盘模型， 由工作人员通过人工的方式现场介绍某区域内的建筑和设施的具体情况，这是最为原始、 最为经典的沙盘模型；二是融入了声、光、电技术的传统实物沙盘模型，可以由人现场控制沙盘，使其自动解说某区域的概况、自动展示其三维实物地形地貌和工艺流程等；三是将实物沙盘与计算机控制技术相结合的多媒体程控沙盘，可以立体化地展现某区域内山水、道路及地形地貌，以声、光、像、字幕等多媒体同步显示或异步显示解说文字，多媒体的显示既可通过遥控、手控、感应式控制，也可以多媒体控制。上述三种实物沙盘模型都必须依靠人员手工制作完成，制作工艺非常复杂，而且制作周期较长、费用较高，尤其是对于地形及设施结构复杂、区域规模较大的建筑系统，制作实物沙盘的人力、时间、费用成本相当高；同时，由于通常的实物沙盘都占有空间较大，如果需要远程运输显得非常不方便，且容易因运输过程中的抖动、碰撞导致实物沙盘的损坏； 此外，实物沙盘一经制作成型，难以进行修改和更新，比如建筑物的新建或改建、设施的移动等等，无法在对建筑系统进行修改规划、方案决策的过程中得以应用，导致实物沙盘的使用寿命较短，价值/成本比率低。针对于实物沙盘的局限性，交互式三维虚拟场景仿真技术成为代替实物沙盘的新一代场景可视化技术，开始得到越来越广泛的应用。本申请人于2010年7月在我国申请的交互式三维虚拟场景仿真技术专利《一种交互式场景仿真系统及场景虚拟仿真方法》(发明专利申请号201010M21M. 3)就公布了一种非常好的实现交互式三维虚拟场景仿真的系统及方法。虽然，在交互式三维虚拟场景仿真技术领域中，交互式功能、数据信息的多样化方面已经取得了较为突出的技术突破，然而，交互式三维虚拟场景的实时同步性还未能达到理想的效果。虽然交互式三维虚拟场景已经足够逼真的表现了管理区域真实场景的地形、 地貌、地物情况，但是对于一些突发、临时的场景情况，例如临时搭建的布景、场景现场人员的调度和流动情况、场景现场的一些实时信息数据情况、场景现场发生的临时安全情况等， 在交互式三维虚拟场景中并不能够及时的获得真实的体现，使得交互式虚拟三维场景仿真技术在远程工程调度、管理应用方面的发展受到了较大限制。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种交互式三维虚拟场景及可视化
5信息集成系统，使得管理人员能够通过远程的交互式虚拟三维场景同时获得管理区域真实场景的地形地貌以及相关可视化信息，进而能够用以更全面的辅助开展实时的远程工程调
度、管理工作。为解决上述技术问题，本发明采用的技术手段如下
交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，包括依次通过互联网络进行数据通信连接的实景视频采集子系统、数据转发服务器和可视化管理终端计算机；实景视频采集子系统设于管理区域真实场景中，用于采集管理区域真实场景的实景视频图像，并将采集的实景视频图像数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；数据转发服务器用于将实景视频采集子系统实时传输的实景视频图像数据加以缓存，并通过互联网络进行对外实时发布；可视化管理终端计算机用于呈现管理区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景，并从数据转发服务器获取实景视频图像数据，将获取的实景视频图像在管理区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景中通过视频窗口加以显示呈现。进一步，所述实景视频采集子系统包括布设于管理区域真实场景中的一个或多个视频摄像机，以及与布设于管理区域真实场景中的各个视频摄像机进行数据连接的摄像机中控计算机；所述摄像机中控计算机为布设于管理区域真实场景中的每个视频摄像机编制唯一的摄像机ID，根据摄像机ID对布设于管理区域真实场景中的每个视频摄像机进行摄像控制和实景视频图像数据采集，并将采集到的各个每个视频摄像机的实景视频图像数据转换为实时流媒体格式后标注其对应的摄像机ID，通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器将实景视频采集子系统实时传输的标注有摄像机ID的实时流媒体格式的实景视频图像数据加以缓存，并为每个摄像机ID对应的实景视频图像数据编制唯一的视频网络链接ID，利用视频网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的实景视频图像数据；所述可视化管理终端计算机用于呈现管理区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景，所述交互式三维虚拟场景中对应于管理区域真实场景中布设视频摄像机的位置标注有摄像机标识，且每个摄像机标识设置有视频超链接，所述视频超链接则链接至摄像机标识所在位置的视频摄像机的实景视频图像数据对应的视频网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的摄像机标识，可视化管理终端计算机链接至被触发的摄像机标识的视频超链接对应的视频网络链接ID，从数据转发服务器获取相应视频网络链接ID的实景视频图像数据，并将获取的实景视频图像在交互式三维虚拟场景中通过视频窗口加以显示呈现。进一步，所述摄像机标识为文字标识、符号标识、二维图形标识或三维模型标识。进一步，还包括通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接的现场管理数据采集子系统；所述现场管理数据采集子系统包括布设于采集管理区域真实场景中的一个或多个管理记录计算机，用于实时记录管理区域真实场景的现场管理信息数据，并将实时记录的现场管理信息数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器还用于将现场管理数据采集子系统实时传输的现场管理信息数据加以缓存，并为缓存的现场管理信息数据编制唯一的管理信息网络链接ID，利用管理信息网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的现场管理信息数据；所述可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有现场管理信息超链接按钮，所述现场管理信息超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的现场管理信息数据对应的管理信息网络链接ID ；通过触发交
6互式三维虚拟场景中的现场管理信息超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的现场管理信息超链接按钮对应的管理信息网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的现场管理信息数据，并将获取的现场管理信息数据在交互式三维虚拟场景中通过管理信息窗口加以显示呈现。进一步，所述现场管理数据采集子系统中的管理记录计算机还用于根据其实时记录管理区域真实场景的现场管理信息数据进行分析，获得相应的现场分析结果数据，并将所获得的现场分析结果数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器还用于将现场管理数据采集子系统实时传输的现场分析结果数据加以缓存，并为缓存的现场分析结果数据编制唯一的现场分析结果网络链接ID，利用现场分析结果网络链接 ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的现场分析结果数据；所述可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有现场分析结果超链接按钮，所述现场分析结果超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的现场分析结果数据对应的现场分析结果网络链接 ID;通过触发交互式三维虚拟场景中的现场分析结果超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的现场分析结果超链接按钮对应的现场分析结果网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的现场分析结果数据，并将获取的现场分析结果数据在交互式三维虚拟场景中通过现场分析结果窗口加以显示呈现。作为一种可选择方案，该系统还包括通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接的安全报警子系统；所述安全报警子系统包括布设于管理区域真实场景中的一个或多个安全检测传感器，以及与布设于管理区域真实场景中的各个安全检测传感器进行数据连接的传感器中控计算机；所述传感器中控计算机为布设于管理区域真实场景中的每个安全检测传感器编制唯一的安全检测传感器ID，根据安全检测传感器ID对布设于管理区域真实场景中的每个安全检测传感器进行检测控制和安全检测数据采集，并在安全检测传感器检测到安全异常时生成标注有其安全检测传感器ID的安全报警信号，通过互联网络即时传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器还用于将接收到的标注有安全检测传感器 ID的安全报警信号再即时转发至可视化管理终端计算机；所述可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中对应于管理区域真实场景中布设安全检测传感器的位置标注有安全检测传感器标识，且每个安全检测传感器标识对应于管理区域真实场景中相应位置安全检测传感器的安全检测传感器ID ；当可视化管理终端计算机接收到标注有安全检测传感器ID的安全报警信号时，立即将其呈现的交互式三维虚拟场景中与安全报警信号中标注的安全检测传感器ID对应的安全检测传感器标识呈现为报警状态。进一步，所述安全检测传感器标识为文字标识、符号标识或二维图形标识。作为另一种可选择方案，该系统还包括分别通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接的安全报警子系统和安全监控管理计算机；所述安全报警子系统包括布设于管理区域真实场景中的一个或多个安全检测传感器，以及与布设于管理区域真实场景中的各个安全检测传感器进行数据连接的传感器中控计算机；所述传感器中控计算机为布设于管理区域真实场景中的每个安全检测传感器编制唯一的安全检测传感器ID，根据安全检测传感器ID对布设于管理区域真实场景中的每个安全检测传感器进行检测控制和安全检测数据采集，并在安全检测传感器检测到安全异常时生成标注有其安全检测传感器ID的安全报警信号，通过互联网络即时传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器还用于将接收到的标注有安全检测传感器ID的安全报警信号再即时转发至安全监控管理计算机；所述安全监控管理计算机用于呈现管理区域真实场景对应的二维地理坐标图，所述二维地理坐标图中对应于管理区域真实场景中布设安全检测传感器的位置标注有安全检测传感器二维图标，且每个安全检测传感器二维图标对应于管理区域真实场景中相应位置安全检测传感器的安全检测传感器ID ；当安全监控管理计算机接收到标注有安全检测传感器ID的安全报警信号时，立即将其呈现的二维地理坐标图中与安全报警信号中标注的安全检测传感器ID对应的安全检测传感器二维图标呈现为报警状态。进一步，所述安全监控管理计算机还用于将其呈现的二维地理坐标图通过互联网络实时的传输至数据转发服务器，且当安全监控管理计算机接收到安全报警信号时立即通过互联网络向数据转发服务器传输监控管理报警信息；所述数据转发服务器还用于将安全监控管理计算机实时传输的二维地理坐标图加以缓存，并为缓存的二维地理坐标图编制唯一的坐标图网络链接ID，利用坐标图网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的二维地理坐标图；并且，数据转发服务器还将接收到的监控管理报警信息再即时转发至可视化管理终端计算机；所述可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有安全监控管理计算机超链接按钮，所述安全监控管理计算机超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的二维地理坐标图对应的坐标图网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的安全监控管理计算机超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的安全监控管理计算机超链接按钮对应的坐标图网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的二维地理坐标图，并将获取的二维地理坐标图在交互式三维虚拟场景中通过二维地理坐标图窗口加以显示呈现；并且，当可视化管理终端计算机接收到监控管理报警信息时，立即将其呈现的交互式三维虚拟场景中的安全监控管理计算机超链接按钮呈现为报警状态。相比现有技术，本发明具有如下有益效果
1、本发明的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，通过互联网络结合实景视频采集子系统，实现管理区域的交互式三维虚拟场景以及实景视频图像的可视化集成呈现， 让管理人员借助一台远程的可视化管理终端计算机便能够同时掌握管理区域的地形、地貌、地物分布特征以及管理区域的现场实时情况，帮助管理人员获得更加全方位的现场信息，作出更加合理的调度、管理方案，更好的开展远程管理工作。2、作为本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统的进一步改进方案，通过互联网络结合现场管理数据采集子系统，实现管理区域的交互式三维虚拟场景、实景视频图像以及现场管理信息的可视化集成呈现，让管理人员利用可视化管理终端计算机进行简单的操作，便能够利用管理区域的现场管理信息数据结合管理区域的交互式三维虚拟场景或实景视频图像做出更加准确、全面的管理决策；现场管理信息数据的呈现方式可以根据需要进行多样化设计(例如设计相应的虚拟场景动画等)，提高信息辨识度，进而帮助提高管理效率；此外，还可以依次为基础进一步集成呈现现场分析结果数据，帮助管理人员一目了然的了解到油库现场的整体概况，进一步提高管理效率。3、作为本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统的进一步改进方案，通过互联网络结合安全报警子系统，实现管理区域的交互式三维虚拟场景、实景视频图像以及安全报警信息的可视化集成呈现，并且安全报警方式可以根据管理模式的需要(例如技术、安全集中管理，或者技术、安全分别管理)而进行选择，便于管理人员即时的获知管理区
8域内的安全情况发生地点以及现场实际情况，顺利的开展远程安全管理工作。4、本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统构架较为简单，在计算机交互式三维虚拟场景仿真技术的基础上结合现有的管理系统构建技术及互联网络信息技术即可实现，并且系统一经建成便可长期维护使用，一劳永逸，特别对于大规模区域管理而言，借助本发明系统实施远程管理，能够大幅度节省管理成本，提高管理效率。5、本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，借助多方面的可视化信息与交互式三维虚拟场景的集成呈现，能够为管理人员提供全方位的管理区域现场信息，满足不同层次的管理需求，使得远程管理工作的开展可以如同进行现场管理操作一般得心应手；相比于现有技术而言，本发明的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统是对工程远程管理工具市场的一种全新的技术拓展，在远程工程调度、管理应用方面具有广阔的应用前景。
图1为本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统实施例一的构架框图； 图2为本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统实施例二的构架框图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。实施例一
为了实现对某油库的远程实时化管理，本实施例以该油库所在区域作为管理区域，采用本发明提供的技术方案构建了油库所在区域的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其系统构架框图如图1所示，主要由依次通过互联网络进行数据通信连接的实景视频采集子系统、数据转发服务器和可视化管理终端计算机所构成。其中，可视化管理终端计算机是提供给管理人员进行管理操作以及获取可视化管理信息的终端计算机，其借助 3Dmax, Maya, Quest3D等专业的虚拟仿真软件构建有油库所在区域的交互式三维虚拟场景仿真系统，用于呈现油库所在区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景，同时提供通过鼠标、键盘、触屏等控制方式实现三维虚拟场景浏览视角、浏览路径等交互式控制操作，方便管理人员通过交互式三维虚拟场景观察到管理区域内任意角落的地形、地貌、地物情况；构建指定区域的交互式三维虚拟场景仿真系统就目前而言已经是较为成熟的技术了，并非本发明的创新点，能够将其实现的现有技术方案也非常很多，本实施例采用了本申请人在专利号为201010242154. 3的我国专利中公布的技术构建了油库所在区域的交互式三维虚拟场景仿真系统。但对于实施远程管理的管理者而言，仅能够观察油库所在区域的交互式三维虚拟场景是远远不够的，还需要获得更多实时的可视化信息，以便于根据实际情况开展管理、调度工作。例如，油库现场新设备的修建、施工情况，或者临时发生的一些事故情况等，在油库的交互式三维虚拟场景中是无法显现的，管理人员仅通过电话联络现场人员也不能够完全掌握现场情况。在这些情况下，本发明的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统便发挥了积极的管理协助作用。系统中的实景视频采集子系统设于油库所在区域真实场景中，用于采集油库所在区域真实场景的实景视频图像，并将采集的实景视频图像数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；利用现有成熟技术构架实景视频采集子系
9统的方案有很多，只要借助现有的视频采集设备以及能够实现视频数据网络传输的计算机设备，普通技术人员均能够构架实现具备上述功能的实景视频采集子系统。数据转发服务器则用于将实景视频采集子系统实时传输的实景视频图像数据加以缓存，并通过互联网络进行对外实时发布。可视化管理终端计算机则在呈现油库所在区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景的同时，还用于从数据转发服务器获取实景视频图像数据，将获取的实景视频图像在油库所在区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景中通过视频窗口加以显示呈现。由此，管理人员借助可视化管理终端计算机，在观察油库所在区域的交互式三维虚拟场景获得油库所在区域的地形、地貌、地物信息的同时，还可以借助集成于视频窗口中集成呈现的现场实景视频图像全面掌握到油库所在区域的现场实际情况，帮助管理人员更好的开展远程管理调度工作。 作为借助本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统实现本实施例油库远程管理的具体实现方式而言，实景视频采集子系统包括布设于油库所在区域真实场景中的一个或多个视频摄像机，以及与布设于油库所在区域真实场景中的各个视频摄像机进行数据连接的摄像机中控计算机；视频摄像机在油库所在区域中的具体布设位置根据管理需要而设定，可以仅拍摄监控关键区域，也可以通过多个视频摄像机进行网络布局对油库所在区域进行全面的视频监控，而摄像机中控计算机则通常布设在油库现场的管理调度室内，便于现场管理人员进行视频监控管理；同时，摄像机中控计算机为布设于油库所在区域真实场景中的每个视频摄像机编制唯一的摄像机ID，根据摄像机ID对布设于油库所在区域真实场景中的每个视频摄像机进行摄像控制和实景视频图像数据采集，并将采集到的各个每个视频摄像机的实景视频图像数据转换为实时流媒体格式后标注其对应的摄像机ID， 通过互联网络实时地传输至数据转发服务器。数据转发服务器将实景视频采集子系统实时传输的标注有摄像机ID的实时流媒体格式的实景视频图像数据加以缓存，并为每个摄像机ID对应的实景视频图像数据编制唯一的视频网络链接ID，利用视频网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的实景视频图像数据；数据转发服务器可以自行开发提供， 但最好通过合作方式由成熟的网络技术开发运营商提供，以助于节省成本。可视化管理终端计算机用于呈现油库所在区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景，其呈现的交互式三维虚拟场景中对应于油库所在区域真实场景中布设视频摄像机的位置标注有摄像机标识， 摄像机标识可以是任意形式的，例如文字标识、符号标识、二维图形标识、三维模型标识等， 但最好还是采用视频摄像机外形的三维模型标识，使得其更好的融合在交互式三维虚拟场景中；与交互式三维虚拟场景中其他普通的图形标识不同的是，每个摄像机标识设置有视频超链接，而每个摄像机标识的视频超链接则链接至摄像机标识所在位置的视频摄像机的实景视频图像数据对应的视频网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的摄像机标识，可视化管理终端计算机链接至被触发的摄像机标识的视频超链接对应的视频网络链接 ID，从数据转发服务器获取相应视频网络链接ID的实景视频图像数据，并将获取的实景视频图像在交互式三维虚拟场景中通过视频窗口加以显示呈现。管理人员借助可视化管理终端计算机操作浏览油库所在区域的交互式三维虚拟场景的同时，需要观察某一地区的实景视频图像时，即可点击交互式三维虚拟场景中相应地区的摄像机标识而链接获取相应的实景视频图像得以呈现，了解该位置现场发生的突发、临时情况，例如临时搭建的布景、场景现场人员的调度和流动情况、场景现场发生的临时安全情况等；如果仅根据实景视频图像难以确定油库现场地形、地貌等情况，又可以结合油库所在区域的交互式三维虚拟场景加以辅助确认；从而，使得管理人员能够获得全方位的现场信息，帮助其作出更加合理的调
度、管理方案。由本实施例可见，借助本发明的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统将油库所在区域的交互式三维虚拟场景以及实景视频可视化信息加以集成呈现，管理人员只需要操作可视化管理终端计算机就能够很好的实现对油库的远程实时管理。整套交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统的构架较为简单，在计算机交互式三维虚拟场景仿真技术的基础上，通过在管理区域内增设实景视频采集子系统，再借助网络通信技术实现实景视频图像的数据转发发布，最后在可视化管理终端计算机实现交互式三维虚拟场景与实景视频可视化信息的集成显示即可；系统一经建成便可长期维护使用，特别对于大规模区域管理而言，借助本发明系统实施远程管理，能够大幅度节省管理成本，提高管理效率。实施例二
本实施例依然以实施例一中的油库所在区域作为管理区域，借助本发明提供的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统对油库进行远程实时化管理；本实施例在实施例一的基础上，通过对系统进行多方面不同的改进，为油库管理人员提供更加全面的远程管理服务功能。改进方案一
作为本实施例一个方面的改进方案，在实施例一构建的主要由实景视频采集子系统、 数据转发服务器和可视化管理终端计算机构成的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统基础上，还在系统中增设了现场管理数据采集子系统，以采集现场管理信息数据，并作为另一种可视化信息集成显示给管理人员。现场管理数据采集子系统通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接，子系统中包括设于采集油库所在区域真实场景中的一个或多个管理记录计算机，用于实时记录油库所在区域真实场景的现场管理信息数据，例如现场设备的工作安全情况、工作人员的分配调度情况等，这些现场管理信息数据可以通过人工实时采集并记录于管理记录计算机中，如果是油库油量、油温、环境温/湿度等参数类现场管理信息数据，则可以借助液位传感器、油温传感器、空气温/湿度传感器等进行数据采集，并将这些参数传感器与管理记录计算机进行数据通信连接，由管理记录计算机对这些参数类现场管理信息数据加以记录；同时，现场管理数据采集子系统中的管理记录计算机还将实时记录的现场管理信息数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；而数据转发服务器还用于将现场管理数据采集子系统实时传输的现场管理信息数据加以缓存，并为缓存的现场管理信息数据编制唯一的管理信息网络链接ID，利用管理信息网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的现场管理信息数据；可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有现场管理信息超链接按钮，所述现场管理信息超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的现场管理信息数据对应的管理信息网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的现场管理信息超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的现场管理信息超链接按钮对应的管理信息网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的现场管理信息数据，并将获取的现场管理信息数据在交互式三维虚拟场景中通过管理信息窗口加以显示呈现。通过此改进方案，管理人员如果在进行管理决策过程中需要获得较为实时、详尽的现场管理信息数据，只需要操作可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟
11场景中的现场管理信息超链接按钮，触发相应的数据超链接，即可通过交互式三维虚拟场景中的管理信息窗口获得现场管理信息数据，协助管理人员利用现场管理信息数据结合交互式三维虚拟场景或实景视频图像呈现的油库区域地形、地貌做出更加准确、全面的管理决策。在现场管理信息数据表现形式上，除了借助可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中的管理信息窗口加以呈现之外，还可以针对不同的现场管理信息数据在交互式三维虚拟场景中预设相对应的虚拟场景动画，从而可视化管理终端计算机根据获得的现场管理信息数据，在交互式三维虚拟场景中呈现相应的虚拟场景动画，例如在交互式三维虚拟场景中，油库油量通过油库的存油液位变化加以呈现、油温通过存油颜色变化加以呈现、环境温/湿度通过场景色光变化加以呈现等等，使得可视化管理终端计算机根据获得的现场管理信息数据的呈现更加的生动，提高信息辨识度，使其更加清晰的呈现给管理人员，便能够在一定程度上帮助管理人员避免出现对现场管理信息数据的误读等错误，进而帮助提高管理效率。在改进方案一的基础上，现场管理数据采集子系统中的管理记录计算机还可以用于根据其实时记录油库所在区域真实场景的现场管理信息数据进行分析，获得相应的现场分析结果数据，例如根据记录的现场设备的工作安全情况、工作人员的分配调度情况、油库油量、油温、环境温/湿度等现场管理信息数据综合分析现场设备系统工作情况以及现场人员工作情况是否正常，以分析结果作为现场分析结果数据，并将所获得的现场分析结果数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；数据转发服务器还用于将现场管理数据采集子系统实时传输的现场分析结果数据加以缓存，并为缓存的现场分析结果数据编制唯一的现场分析结果网络链接ID，利用现场分析结果网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的现场分析结果数据；可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有现场分析结果超链接按钮，所述现场分析结果超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的现场分析结果数据对应的现场分析结果网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的现场分析结果超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的现场分析结果超链接按钮对应的现场分析结果网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的现场分析结果数据，并将获取的现场分析结果数据在交互式三维虚拟场景中通过现场分析结果窗口加以显示呈现。操作可视化管理终端计算机的管理人员通过操作现场分析结果超链接按钮打开现场分析结果窗口，便可以一目了然的了解到油库现场的整体概况，进一步提高管理效率。改进方案二
作为本实施例另一个方面的改进方案，在实施例一构建的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统基础上，处于安全管理角度的需要，本实施例还在系统中增设了通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接的安全报警子系统。安全报警子系统包括布设于油库所在区域真实场景中的一个或多个安全检测传感器，以及与布设于油库所在区域真实场景中的各个安全检测传感器进行数据连接的传感器中控计算机；安全检测传感器可以是防火安全检测传感器、防盗安全检测传感器或防泄漏安全检测传感器等用于安全监控检测的传感器设备，主要根据应用管理的需要进行防火、防盗、防泄漏等安全监控检测，其布设位置也根据安全检测传感器的检测位置而具体确定；而传感器中控计算机也通常布设在油库现场的管理调度室内，便于现场管理人员对安全检测传感器机器传感检测数据进行监控管理；同时，传感器中控计算机为布设于油库所在区域真实场景中的每个安全检测传感器
12编制唯一的安全检测传感器ID，根据安全检测传感器ID对布设于油库所在区域真实场景中的每个安全检测传感器进行检测控制和安全检测数据采集，并在安全检测传感器检测到安全异常时生成标注有其安全检测传感器ID的安全报警信号，通过互联网络即时传输至数据转发服务器；数据转发服务器还用于将接收到的标注有安全检测传感器ID的安全报警信号再即时转发至可视化管理终端计算机；可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中对应于油库所在区域真实场景中布设安全检测传感器的位置标注有安全检测传感器标识，安全检测传感器标识也可以是文字标识、符号标识、二维图形标识或者三维模型标识等，且每个安全检测传感器标识对应于油库所在区域真实场景中相应位置安全检测传感器的安全检测传感器ID ；当可视化管理终端计算机接收到标注有安全检测传感器ID的安全报警信号时，立即将其呈现的交互式三维虚拟场景中与安全报警信号中标注的安全检测传感器ID对应的安全检测传感器标识呈现为报警状态。与前述的实景视频图像数据、现场管理信息数据、现场分析结果数据等可视化信息数据由管理人员操作可视化管理终端计算机进行超链接获取的呈现方式有所不同，一旦安全报警子系统中有安全检测传感器检测到安全异常时，传感器中控计算机立即生成标注有安全检测传感器ID的安全报警信号即时传输至数据转发服务器，数据转发服务器再将安全报警信号即时转发至可视化管理终端计算机，由视化管理终端计算机将其呈现的交互式三维虚拟场景中与安全报警信号中标注的安全检测传感器ID对应的安全检测传感器标识呈现为报警状态的可视化方式主动呈现给管理人员，报警状态的呈现方式可以根据情况需要而具体设定，例如正常状态呈现为白色、报警状态呈现为醒目的红色等；由此，在可视化管理终端计算机前远程进行实时管理的油库管理人员即可根据交互式三维虚拟场景中呈现为报警状态的安全检测传感器标识的位置，获知油库所在区域真实场景中检测到安全异常情况的位置，便能够及时的通知油库现场安防人员对相应地区进行安全排查，如果油库所在区域真实场景中检测到安全异常情况的安全检测传感器在所区域同时设置有视频摄像头，则管理人员还可以借助可视化管理终端计算机获取安全异常地区的实景视频图像，了解现场情况，开展实时的远程安全管理。
改进方案三
针对于技术管理与安全管理相互独立的管理机制而言，本实施例还提供了另一种改进方案，在实施例一构建的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统基础上，增设安全报警子系统和安全监控管理计算机，安全报警子系统和安全监控管理计算机分别通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接；负责油库远程技术管理的管理人员操作可视化管理终端计算机获得油库现场管理信息，负责油库远程安全管理的管理人员则操作安全监控管理计算机获取现场安防信息。安全报警子系统的构架与前一改进方案相同，包括布设于管理区域真实场景中的一个或多个安全检测传感器，以及与布设于管理区域真实场景中的各个安全检测传感器进行数据连接的传感器中控计算机，并在检测到安全异常时生成标注有其安全检测传感器ID的安全报警信号即时传输至数据转发服务器；只是在本改进方案中，数据转发服务器用于将接收到的标注有安全检测传感器ID的安全报警信号再即时转发至安全监控管理计算机；安全监控管理计算机用于呈现管理区域真实场景对应的二维地理坐标图，所述二维地理坐标图中对应于管理区域真实场景中布设安全检测传感器的位置标注有安全检测传感器二维图标，且每个安全检测传感器二维图标对应于管理区域真实场景中相应位置安全检测传感器的安全检测传感器ID ；当安全监控管理计算机接收到标注有安全检测传感器ID的安全报警信号时，立即将其呈现的二维地理坐标图中与安全报警信号中标注的安全检测传感器ID对应的安全检测传感器二维图标呈现为报警状态；从而油库安全管理人员借助安全监控管理计算机呈现的二维地理坐标图即可了解到油库所在区域中重要位置的安全异常情况，实施远程安全管理，并且二维地理坐标图中安全检测传感器的报警状态也采用了一旦检测到安全异常即主动呈现的方式，保证安全管理人员能够及时获得安全报警信息。技术管理人员依然借助系统中的可视化管理终端计算机获得油库所在区域的交互式三维虚拟场景以及油库相关的技术管理信息，帮助其实施技术管理工作。由此，借助系统中可视化管理终端计算机与安全监控管理计算机的结合，实现了技术管理与安全管理的分工，使得本发明的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统能够适应不同管理模式的需要。在改进方案三的基础上，安全监控管理计算机还可以用于将其呈现的二维地理坐标图通过互联网络实时的传输至数据转发服务器，且当安全监控管理计算机接收到安全报警信号时立即通过互联网络向数据转发服务器传输监控管理报警信息；数据转发服务器还用于将安全监控管理计算机实时传输的二维地理坐标图加以缓存，并为缓存的二维地理坐标图编制唯一的坐标图网络链接ID，利用坐标图网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的二维地理坐标图；并且，数据转发服务器还将接收到的监控管理报警信息再即时转发至可视化管理终端计算机；可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有安全监控管理计算机超链接按钮，所述安全监控管理计算机超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的二维地理坐标图对应的坐标图网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的安全监控管理计算机超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的安全监控管理计算机超链接按钮对应的坐标图网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的二维地理坐标图，并将获取的二维地理坐标图在交互式三维虚拟场景中通过二维地理坐标图窗口加以显示呈现；并且，当可视化管理终端计算机接收到监控管理报警信息时，立即将其呈现的交互式三维虚拟场景中的安全监控管理计算机超链接按钮呈现为报警状态。借助该进一步的改进方案，操作可视化管理终端计算机的管理人员就可以通过操作安全监控管理计算机超链接按钮获得油库所在区域的二维地理坐标图，在借助其它可视化信息进行技术管理的同时，还可以通过可视化的二维地理坐标图了解油库所在区域的整体二维地形情况以及安全监测情况，并且能够在油库所在区域内的安全检测传感器感测到安全异常时借助安全监控管理计算机超链接按钮主动呈现的报警状态获知安全异常的发生，并能够触发安全监控管理计算机超链接按钮获得标注有安全异常地点的二维地理坐标图，了解到安全异常发生的具体地点，再结合库所在区域的交互式三维虚拟场景或者实景视频图像充分了解油库所在区域现场的地形、地貌或实景情况，从而更有利于管理人员进行整体统筹管理。当然，本实施例上述的三种改进方案是可以相互结合加以实施的，其结合实现的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统的构架框图如图2所示；并且，在上述的三种改进方案中，对于可视化管理终端计算机而言，可以通过触发超链接而获取的实景视频图像、现场管理信息数据、现场分析结果数据、二维地理坐标图等可视化信息数据，并不一定要在相应的超链接被触发后才开始获取，这些可视化数据可以由可视化管理终端计算机通过建立后台数据收发管理机制进行实时的获取，并对这些实时获取的可视化信息数据加以储存或缓存，只是在相应的超链接被触发后才在交互式三维虚拟场景中进行集成呈现。在
14此基础上，还可以利用可视化管理终端计算机自身的数据处理能力，让可视化管理终端计算机对其后台实时获取的所有可视化信息数据加以集成综合分析，得出基于管理区域全方位数据基础的管理区域综合分析结果数据，例如分析出管理区域内整体是否运营正常、指明管理区域内运营异常的环节或方位等，以此作为最终的分析结果呈现给管理人员，便于管理人员根据可视化管理终端计算机呈现的管理区域综合分析结果数据就可以一目了然地判断管理区域内的整体运营情况，在需要时再详细的通过管理区域的交互式三维虚拟场景或者实景视频图像、现场管理信息数据、现场分析结果数据、二维地理坐标图、报警状态图标等可视化信息数据了解相关的具体情况，这样更加有利于高层管理人员统筹管理工作的顺利开展，也有利于更进一步的提升管理效率和管理质量。即便是本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统的改进方案，其系统构架也并不复杂，在计算机交互式三维虚拟场景仿真技术的基础上结合现有的管理系统构建技术及互联网络信息技术即可实现，并且系统一经建成便可长期维护使用，一劳永逸，特别对于大规模区域管理而言，借助本发明系统实施远程管理，能够大幅度节省管理成本，提高管理效率；与此同时，借助本发明交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统中多方面的可视化信息与交互式三维虚拟场景的集成呈现，能够为管理人员提供全方位的管理区域现场信息，满足不同层次的管理需求，使得远程管理工作的开展可以如同进行现场管理操作一般得心应手。可见，相比于现有技术而言，本发明的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统是对工程远程管理工具市场的一种全新的技术拓展，在远程工程调度、管理应用方面具有广阔的应用前景。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
1权利要求
1.交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于，包括依次通过互联网络进行数据通信连接的实景视频采集子系统、数据转发服务器和可视化管理终端计算机；实景视频采集子系统设于管理区域真实场景中，用于采集管理区域真实场景的实景视频图像，并将采集的实景视频图像数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；数据转发服务器用于将实景视频采集子系统实时传输的实景视频图像数据加以缓存， 并通过互联网络进行对外实时发布；可视化管理终端计算机用于呈现管理区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景，并从数据转发服务器获取实景视频图像数据，将获取的实景视频图像在管理区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景中通过视频窗口加以显示呈现。
2.根据权利要求1所述的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于， 所述实景视频采集子系统包括布设于管理区域真实场景中的一个或多个视频摄像机，以及与布设于管理区域真实场景中的各个视频摄像机进行数据连接的摄像机中控计算机；所述摄像机中控计算机为布设于管理区域真实场景中的每个视频摄像机编制唯一的摄像机ID， 根据摄像机ID对布设于管理区域真实场景中的每个视频摄像机进行摄像控制和实景视频图像数据采集，并将采集到的各个每个视频摄像机的实景视频图像数据转换为实时流媒体格式后标注其对应的摄像机ID，通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器将实景视频采集子系统实时传输的标注有摄像机ID的实时流媒体格式的实景视频图像数据加以缓存，并为每个摄像机ID对应的实景视频图像数据编制唯一的视频网络链接ID，利用视频网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的实景视频图像数据；所述可视化管理终端计算机用于呈现管理区域真实场景对应的交互式三维虚拟场景， 所述交互式三维虚拟场景中对应于管理区域真实场景中布设视频摄像机的位置标注有摄像机标识，且每个摄像机标识设置有视频超链接，所述视频超链接则链接至摄像机标识所在位置的视频摄像机的实景视频图像数据对应的视频网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的摄像机标识，可视化管理终端计算机链接至被触发的摄像机标识的视频超链接对应的视频网络链接ID，从数据转发服务器获取相应视频网络链接ID的实景视频图像数据，并将获取的实景视频图像在交互式三维虚拟场景中通过视频窗口加以显示呈现。
3.根据权利要求2所述的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于， 所述摄像机标识为文字标识、符号标识、二维图形标识或三维模型标识。
4.根据权利要求1所述的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于， 还包括通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接的现场管理数据采集子系统；所述现场管理数据采集子系统包括布设于采集管理区域真实场景中的一个或多个管理记录计算机，用于实时记录管理区域真实场景的现场管理信息数据，并将实时记录的现场管理信息数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器还用于将现场管理数据采集子系统实时传输的现场管理信息数据加以缓存，并为缓存的现场管理信息数据编制唯一的管理信息网络链接ID，利用管理信息网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的现场管理信息数据；所述可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有现场管理信息超链接按钮，所述现场管理信息超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的现场管理信息数据对应的管理信息网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的现场管理信息超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的现场管理信息超链接按钮对应的管理信息网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的现场管理信息数据，并将获取的现场管理信息数据在交互式三维虚拟场景中通过管理信息窗口加以显示呈现。
5.根据权利要求4所述的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于， 所述现场管理数据采集子系统中的管理记录计算机还用于根据其实时记录管理区域真实场景的现场管理信息数据进行分析，获得相应的现场分析结果数据，并将所获得的现场分析结果数据通过互联网络实时地传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器还用于将现场管理数据采集子系统实时传输的现场分析结果数据加以缓存，并为缓存的现场分析结果数据编制唯一的现场分析结果网络链接ID，利用现场分析结果网络链接ID提供对外数据链接，对外实时发布缓存的现场分析结果数据；所述可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有现场分析结果超链接按钮，所述现场分析结果超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的现场分析结果数据对应的现场分析结果网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的现场分析结果超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的现场分析结果超链接按钮对应的现场分析结果网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的现场分析结果数据，并将获取的现场分析结果数据在交互式三维虚拟场景中通过现场分析结果窗口加以显示呈现。
6.根据权利要求1所述的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于， 该系统还包括通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接的安全报警子系统；所述安全报警子系统包括布设于管理区域真实场景中的一个或多个安全检测传感器， 以及与布设于管理区域真实场景中的各个安全检测传感器进行数据连接的传感器中控计算机；所述传感器中控计算机为布设于管理区域真实场景中的每个安全检测传感器编制唯一的安全检测传感器ID，根据安全检测传感器ID对布设于管理区域真实场景中的每个安全检测传感器进行检测控制和安全检测数据采集，并在安全检测传感器检测到安全异常时生成标注有其安全检测传感器ID的安全报警信号，通过互联网络即时传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器还用于将接收到的标注有安全检测传感器ID的安全报警信号再即时转发至可视化管理终端计算机；所述可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中对应于管理区域真实场景中布设安全检测传感器的位置标注有安全检测传感器标识，且每个安全检测传感器标识对应于管理区域真实场景中相应位置安全检测传感器的安全检测传感器ID ；当可视化管理终端计算机接收到标注有安全检测传感器ID的安全报警信号时，立即将其呈现的交互式三维虚拟场景中与安全报警信号中标注的安全检测传感器ID对应的安全检测传感器标识呈现为报警状态。
7.根据权利要求6所述的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于， 所述安全检测传感器标识为文字标识、符号标识或二维图形标识。
8.根据权利要求1所述的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于， 该系统还包括分别通过互联网络与数据转发服务器进行数据通信连接的安全报警子系统和安全监控管理计算机；所述安全报警子系统包括布设于管理区域真实场景中的一个或多个安全检测传感器， 以及与布设于管理区域真实场景中的各个安全检测传感器进行数据连接的传感器中控计算机；所述传感器中控计算机为布设于管理区域真实场景中的每个安全检测传感器编制唯一的安全检测传感器ID，根据安全检测传感器ID对布设于管理区域真实场景中的每个安全检测传感器进行检测控制和安全检测数据采集，并在安全检测传感器检测到安全异常时生成标注有其安全检测传感器ID的安全报警信号，通过互联网络即时传输至数据转发服务器；所述数据转发服务器还用于将接收到的标注有安全检测传感器ID的安全报警信号再即时转发至安全监控管理计算机；所述安全监控管理计算机用于呈现管理区域真实场景对应的二维地理坐标图，所述二维地理坐标图中对应于管理区域真实场景中布设安全检测传感器的位置标注有安全检测传感器二维图标，且每个安全检测传感器二维图标对应于管理区域真实场景中相应位置安全检测传感器的安全检测传感器ID ；当安全监控管理计算机接收到标注有安全检测传感器ID的安全报警信号时，立即将其呈现的二维地理坐标图中与安全报警信号中标注的安全检测传感器ID对应的安全检测传感器二维图标呈现为报警状态。
9.根据权利要求8所述的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，其特征在于， 所述安全监控管理计算机还用于将其呈现的二维地理坐标图通过互联网络实时的传输至数据转发服务器，且当安全监控管理计算机接收到安全报警信号时立即通过互联网络向数据转发服务器传输监控管理报警信息；所述数据转发服务器还用于将安全监控管理计算机实时传输的二维地理坐标图加以缓存，并为缓存的二维地理坐标图编制唯一的坐标图网络链接ID，利用坐标图网络链接ID 提供对外数据链接，对外实时发布缓存的二维地理坐标图；并且，数据转发服务器还将接收到的监控管理报警信息再即时转发至可视化管理终端计算机；所述可视化管理终端计算机呈现的交互式三维虚拟场景中还设置有安全监控管理计算机超链接按钮，所述安全监控管理计算机超链接按钮链接至数据转发服务器缓存的二维地理坐标图对应的坐标图网络链接ID ；通过触发交互式三维虚拟场景中的安全监控管理计算机超链接按钮，可视化管理终端计算机链接至被触发的安全监控管理计算机超链接按钮对应的坐标图网络链接ID，从数据转发服务器获取相应的二维地理坐标图，并将获取的二维地理坐标图在交互式三维虚拟场景中通过二维地理坐标图窗口加以显示呈现；并且， 当可视化管理终端计算机接收到监控管理报警信息时，立即将其呈现的交互式三维虚拟场景中的安全监控管理计算机超链接按钮呈现为报警状态。
全文摘要
本发明提供一种交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统，该系统在计算机交互式三维虚拟场景仿真技术的基础上，借助互联网络通信技术结合构建实景视频采集子系统、现场管理数据采集子系统、安全报警子系统等，实现管理区域的交互式三维虚拟场景以及实景视频图像、现场管理信息数据、现场分析结果数据、二维地理坐标图、报警状态图标等多方面可视化信息的可视化集成呈现，能够为管理人员提供全方位的管理区域现场信息，满足不同层次的管理需求；相比于现有技术而言，本发明的交互式三维虚拟场景及可视化信息集成系统是对工程远程管理工具市场的一种全新的技术拓展，在远程工程调度、管理应用方面具有广阔的应用前景。
文档编号G06T17/00GK102497568SQ201110420509
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者杨建勇, 赵翔, 陈开碧, 陈飞 申请人:重庆埃默科技有限责任公司