一种基于BIM/GIS融合的综合教学平台及方法与流程

本发明涉及一种计算机设计教学设备，特别是涉及一种基于bim/gis融合的综合教学平台及检测方法。

背景技术：

pc计算机开展学习，虽然可以一定呈度满足使用的需要，但在教学过程中当前所使用的传统的教学设备，均不同呈度存在使用灵活性和便捷性差，一方面教师无法根据使用需要对教学教材及教学用实体模型全面高效的对学员进行展示教学，且传统的pc计算机开展学习时的数据处理能力低，往往仅能满足特定软件系统学习的需要，使用灵活性和通用性均相对较差；另一方面学员也无法根据自身学习需要和要求，灵活对教学内容进行有针对性的学习，同时在学习过程中，对教学资料及实物模型数据获取的精度也相对较差，从而导致当前的教学工作效率及质量均相对较差；

此外，传统基于pc计算机开展学习时，数据处理能力相对较差，往往仅能对特定内容学习的同时，且教学资料及数据学习能力差，尤其在机械、建筑等系统进行三维建模时难度大，且建模作业效率和精度差，从而进一步影响了教学学习的效率和质量。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的教学用辅助设备，以满足教学活动实际工作的需要。

技术实现要素：

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种基于bim/gis融合的综合教学平台及方法，以达到灵活、便捷且高效的开展教学工作的目的。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种基于bim/gis融合的综合教学平台，包括承载底座、承载柱、展示腔、作业台、托盘、升降驱动机构、定位板、监控摄像头组、操控终端、驱动导轨、数据处理服务器及驱动电路，承载柱下端面与承载底座上端面连接，上端面与展示腔下端面连接，且承载底座、承载柱、展示腔间同轴分布，展示腔、承载柱均为空心圆柱腔体结构，托盘嵌于展示腔内与展示腔侧壁内表面滑动连接，且托盘通过升降驱动机构与展示腔连接，托盘下端面与展示腔底部间最小间距为0—10毫米，最大间距不小于展示腔高度的1.1倍，驱动导轨嵌于展示腔上端，并为与展示腔同轴分布的闭合环状结构并包覆在托盘外，定位板至少一个，与展示腔上端垂直分布，并通过滑块与驱动导轨滑动连接，定位板内侧面通过转台机构与监控摄像头组铰接，且监控摄像头组光轴与托盘轴线相交并呈10°—90°夹角，作业台若干，环绕展示腔轴线均布并与展示腔外侧面铰接，且作业台上端面与展示腔轴线呈0°—90°夹角，操控终端数量与作业台数量一致，每个作业台上均设至少一个操控终端，各操控终端间相互并联，数据处理服务器及驱动电路均嵌于承载柱内，其中驱动电路分别与升降驱动机构、驱动导轨、监控摄像头组、数据处理服务器及转台机构电气连接，所述数据处理服务器另与操控终端、监控摄像头组电气连接。

进一步的，所述的监控摄像头组包括承载座、调节台、ccd摄像头、3d摄像头、辅助照明灯、旋转驱动机构、角度传感器、亮度传感器、接线端子及基于单片机的终端电路，所述承载座、调节台均为横断面呈矩形的腔体结构，其中所述承载座后端面通过转台机构与定位板连接，且转台机构与定位板同轴分布，所述调节台至少两个，环绕承载座轴线均布并通过旋转驱动机构与承载座侧表面铰接，且调节台前端面与承载座前端面呈0°—180°夹角，所述ccd摄像头嵌于承载座前端面并与承载座同轴分布，所述辅助照明灯至少两个，环绕ccd摄像头轴线均布并嵌于承载座前端面，所述3d摄像头数量与调节台数量一致，且每个调节台均与一个3d摄像头连接并同轴分布，各3d摄像头间相互并联，所述承载座、调节台上端面及下端面均设至少一个亮度传感器，所述角度传感器分别与旋转驱动机构和转台机构连接，所述接线端子至少一个并嵌于承载座后端面，所述基于单片机的终端电路均嵌于承载座内，并分别与ccd摄像头、3d摄像头、辅助照明灯、旋转驱动机构、角度传感器、亮度传感器、接线端子电气连接，并通过接线端子与驱动电路电气连接，且ccd摄像头、3d摄像头另与数据处理服务器连接。

进一步的，所述的定位板为与托盘同轴分布的圆弧板状结构，定位板后端面通过转台机构与至少一个显示器连接，所述显示器与托盘上端面呈30°—90°夹角，且显示器与数据处理服务器及驱动电路电气连接。

进一步的，所述的托盘为横断面呈“凵”字形槽状结构，所述托盘上端面设至少两个定位夹具，所述定位夹具环绕托盘轴线均布，并通过滑槽与托盘上端面滑动连接，且所述滑槽均沿托盘径向方向分布。

进一步的，所述的作业台包括台面、基板、导向滑轨、连接铰链及弹性伸缩杆，其中所述基板为与展示腔同轴分布的圆弧板状框架结构，基板后端面通过至少两条导向滑轨与展示腔外侧面连接，且导向滑轨与展示腔轴线平行分布并沿基板轴线方向均布，所述基板前端面通过连接铰链与台面后端面铰接，所述台面与展示腔轴线呈0°—90°，且台面与地平面间间距不小于30厘米，所述台面下端面通过至少一条弹性伸缩杆与基板前端面连接，所述弹性伸缩杆两端分别与台面后端面及基板前端面铰接。

进一步的，所述的操控终端为pc计算机、工业计算机、平板电脑、移动通讯终端、vr眼镜及ar眼镜中的任意一种。

进一步的，所述的数据处理服务器设设基于soa体系为基础的主程序系统，同时另设基于bim和gis为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统平台子系统、基于ar/vr基础的虚拟现实展示平台子系统及高清视频信号传输子系统，且所述基于bim和gis为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统平台子系统、基于ar/vr基础的虚拟现实展示平台子系统及高清视频信号传输子系统均与基于soa体系为基础的主程序系统建立数据链接。

进一步的，所述的驱动电路为基于物联网控制器、可编程控制器中任意一种或几种共用为基础的电路系统，且驱动电路另设基于开关、按键及显示屏中任意一种为基础的操控界面，所述操控界面嵌于承载柱外表面。

一种基于bim/gis融合的综合教学平台的使用方法，包括如下步骤；

s1，设备组装，首先对构成本发明的承载底座、承载柱、展示腔、作业台、托盘、升降驱动机构、定位板、监控摄像头组、操控终端、驱动导轨、数据处理服务器及驱动电路进行组装，并将组装后的本发明通过承载底座安装定位到指定的工作位置，同时将数据处理服务器及驱动电路分别与外部通讯网络及供电系统建立连接，并使数据处理服务器通过通讯网络与外部的数据服务器平台建立数据连接，即可完成本发明装配；

s2，教学设置，根据教学活动涉及的教学内容，首先讲相应的教学内容录入到数据处理服务器中保存备用，同时讲教学用的教具模型通过托盘进行承载定位，并在不参与教学活动时将托盘及托盘所承载的教具模型嵌入到展示腔内保存，然后根据教学互动中学员数量选择相应数量的本发明参与教学活动，然后本发明中的各操控终端均与一名学员对应，并由学员根据学习需要，调整各作业台的工作位置，即可完成本发明的设置；

s3，学习作业，完成s2步骤后，学员即可通过对操控终端操控，从一方面从数据处理服务器中获取相应的教学学习资料开展学习；另一方通过驱动导轨调整定位板的工作位置，及定位板所连接的监控摄像头组光轴与托盘轴线的夹角和托盘上教具模型的采光度，通过监控摄像头对教具模型进行视频信息采集及三维信息扫描，然后讲扫面的平面及三维数据书传输至数据处理服务器，由学员通过操控终端利用数据处理服务器中的基于bim和gis为基础的三维信息展示子系统对采集的数据进行操作运行，从而实现三维建模教学作业的需要。

进一步的，所述s2步骤中，在通过定位板对教具模型进行信息采集时，学员在借助操控终端获取采集数据时，另可通过顶部后端面的显示器对数据采集信息进行获取，并通过显示器信息提示操控定位板及定位板连接的监控摄像头组的工作位置进行调整作业。

本发明结构简单，操作简便灵活，一方面可有效满足多种多媒体在线教学需要的同时，进行计算机辅助设计、计算机制图专业及三维建模设计等科目理论教学及实训教学的需要，并可根据学员身高及操作系统，灵活调整本发明的整体结构，从而极大的提高了本发明使用灵活性及通用性；另一方面在本发明在运行中，具有良好的数据处理能力，教学信息展示手段灵活全面，精度高，在满足通用教学工作需要的同时，另可由学员根据自身特点对个别知识点重点学习和重复学习，从而极大提高了教学作业可靠性、灵活性和教学工作效率及质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。

图1为本发明结构示意图；

图2为监控摄像头组结构示意图；

图3为本发明方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和2所示，一种基于bim/gis融合的综合教学平台，包括承载底座1、承载柱2、展示腔3、作业台4、托盘5、升降驱动机构6、定位板7、监控摄像头组8、操控终端9、驱动导轨10、数据处理服务器11及驱动电路12，承载柱2下端面与承载底座1上端面连接，上端面与展示腔3下端面连接，且承载底座1、承载柱2、展示腔间3同轴分布，展示腔3、承载柱2均为空心圆柱腔体结构，托盘5嵌于展示腔3内与展示腔3侧壁内表面滑动连接，且托盘5通过升降驱动机构6与展示腔3连接，托盘5下端面与展示腔3底部间最小间距为0—10毫米，最大间距不小于展示腔3高度的1.1倍，驱动导轨10嵌于展示腔3上端，并为与展示腔3同轴分布的闭合环状结构并包覆在托盘5外，定位板7至少一个，与展示腔3上端垂直分布，并通过滑块13与驱动导轨10滑动连接，定位板7内侧面通过转台机构14与监控摄像头组8铰接，且监控摄像头组8光轴与托盘5轴线相交并呈10°—90°夹角，作业台4若干，环绕展示腔3轴线均布并与展示腔3外侧面铰接，且作业台4上端面与展示腔3轴线呈0°—90°夹角，操控终端9数量与作业台4数量一致，每个作业台4上均设至少一个操控终端9，各操控终端9间相互并联，数据处理服务器11及驱动电路12均嵌于承载柱2内，其中驱动电路12分别与升降驱动机构6、驱动导轨10、监控摄像头组8、数据处理服务器11及转台机构14电气连接，所述数据处理服务器11另与操控终端9、监控摄像头组8电气连接。

重点说明的，所述的监控摄像头组8包括承载座81、调节台82、ccd摄像头83、3d摄像头84、辅助照明灯85、旋转驱动机构86、角度传感器87、亮度传感器88、接线端子89及基于单片机的终端电路80，所述承载座81、调节台82均为横断面呈矩形的腔体结构，其中所述承载座81后端面通过转台机构14与定位板7连接，且转台机构14与定位板7同轴分布，所述调节台82至少两个，环绕承载座81轴线均布并通过旋转驱动机构86与承载座81侧表面铰接，且调节台82前端面与承载座81前端面呈0°—180°夹角，所述ccd摄像头83嵌于承载座81前端面并与承载座81同轴分布，所述辅助照明灯85至少两个，环绕ccd摄像头83轴线均布并嵌于承载座81前端面，所述3d摄像头84数量与调节台82数量一致，且每个调节台82均与一个3d摄像头84连接并同轴分布，各3d摄像头84间相互并联，所述承载座81、调节台82上端面及下端面均设至少一个亮度传感器88，所述角度传感器87分别与旋转驱动机构86和转台机构14连接，所述接线端子89至少一个并嵌于承载座81后端面，所述基于单片机的终端电路80均嵌于承载座81内，并分别与ccd摄像头83、3d摄像头84、辅助照明灯85、旋转驱动机构86、角度传感器87、亮度传感器88、接线端子89电气连接，并通过接线端子89与驱动电路12电气连接，且ccd摄像头83、3d摄像头84另与数据处理服务器11连接。

本实施例中，所述的定位板7为与托盘5同轴分布的圆弧板状结构，定位板7后端面通过转台机构14与至少一个显示器15连接，所述显示器15与托盘5上端面呈30°—90°夹角，且显示器15与数据处理服务器11及驱动电路12电气连接。

同时，所述的托盘5为横断面呈“凵”字形槽状结构，所述托盘5上端面设至少两个定位夹具16，所述定位夹具16环绕托盘5轴线均布，并通过滑槽17与托盘5上端面滑动连接，且所述滑槽17均沿托盘5径向方向分布。

此外，所述的作业台4包括台面41、基板42、导向滑轨43、连接铰链44及弹性伸缩杆45，其中所述基板42为与展示腔3同轴分布的圆弧板状框架结构，基板42后端面通过至少两条导向滑轨43与展示腔3外侧面连接，且导向滑轨43与展示腔3轴线平行分布并沿基板42轴线方向均布，所述基板42前端面通过连接铰链44与台面41后端面铰接，所述台面41与展示腔3轴线呈0°—90°，且台面41与地平面间间距不小于30厘米，所述台面41下端面通过至少一条弹性伸缩杆45与基板41前端面连接，所述弹性伸缩杆45两端分别与台面后端面及基板42前端面铰接。

进一步优化的，所述的操控终端9为pc计算机、工业计算机、平板电脑、移动通讯终端、vr眼镜及ar眼镜中的任意一种。

本实施例中，所述升降驱动机构6为电动伸缩杆、气压伸缩杆、液压伸缩杆、丝杠机构、齿轮齿条机构及蜗轮蜗杆机构中的任意一种。

进一步优化的，所述的数据处理服务器11设设基于soa体系为基础的主程序系统，同时另设基于bim和gis为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统平台子系统、基于ar/vr基础的虚拟现实展示平台子系统及高清视频信号传输子系统，且所述基于bim和gis为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统平台子系统、基于ar/vr基础的虚拟现实展示平台子系统及高清视频信号传输子系统均与基于soa体系为基础的主程序系统建立数据链接。

本实施例中，所述的驱动电路12为基于物联网控制器、可编程控制器中任意一种或几种共用为基础的电路系统，且驱动电路12另设基于开关、按键及显示屏中任意一种为基础的操控界面18，所述操控界面18嵌于承载柱2外表面。

如图3所示，一种基于bim/gis融合的综合教学平台的使用方法，包括如下步骤；

s1，设备组装，首先对构成本发明的承载底座、承载柱、展示腔、作业台、托盘、升降驱动机构、定位板、监控摄像头组、操控终端、驱动导轨、数据处理服务器及驱动电路进行组装，并将组装后的本发明通过承载底座安装定位到指定的工作位置，同时将数据处理服务器及驱动电路分别与外部通讯网络及供电系统建立连接，并使数据处理服务器通过通讯网络与外部的数据服务器平台建立数据连接，即可完成本发明装配；

s2，教学设置，根据教学活动涉及的教学内容，首先讲相应的教学内容录入到数据处理服务器中保存备用，同时讲教学用的教具模型通过托盘进行承载定位，并在不参与教学活动时将托盘及托盘所承载的教具模型嵌入到展示腔内保存，然后根据教学互动中学员数量选择相应数量的本发明参与教学活动，然后本发明中的各操控终端均与一名学员对应，并由学员根据学习需要，调整各作业台的工作位置，即可完成本发明的设置；

s3，学习作业，完成s2步骤后，学员即可通过对操控终端操控，从一方面从数据处理服务器中获取相应的教学学习资料开展学习；另一方通过驱动导轨调整定位板的工作位置，及定位板所连接的监控摄像头组光轴与托盘轴线的夹角和托盘上教具模型的采光度，通过监控摄像头对教具模型进行视频信息采集及三维信息扫描，然后讲扫面的平面及三维数据书传输至数据处理服务器，由学员通过操控终端利用数据处理服务器中的基于bim和gis为基础的三维信息展示子系统对采集的数据进行操作运行，从而实现三维建模教学作业的需要。

本实施例中，所述s2步骤中，在通过定位板对教具模型进行信息采集时，学员在借助操控终端获取采集数据时，另可通过顶部后端面的显示器对数据采集信息进行获取，并通过显示器信息提示操控定位板及定位板连接的监控摄像头组的工作位置进行调整作业。

本发明结构简单，操作简便灵活，一方面可有效满足多种多媒体在线教学需要的同时，进行计算机辅助设计、计算机制图专业及三维建模设计等科目理论教学及实训教学的需要，并可根据学员身高及操作系统，灵活调整本发明的整体结构，从而极大的提高了本发明使用灵活性及通用性；另一方面在本发明在运行中，具有良好的数据处理能力，教学信息展示手段灵活全面，精度高，在满足通用教学工作需要的同时，另可由学员根据自身特点对个别知识点重点学习和重复学习，从而极大提高了教学作业可靠性、灵活性和教学工作效率及质量。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。