肖賓杰 胡賢國 高修強(qiáng)

摘 要：分析應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）解決運(yùn)營維保業(yè)務(wù)交互場景化、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化、評價(jià)科學(xué)等問題需求，在軌道交通工程運(yùn)維階段充分集成BIM+IoT+AR技術(shù);打破現(xiàn)實(shí)運(yùn)維場景中獲取實(shí)物目標(biāo)信息的空間的限制，以友好的交互方式呈現(xiàn)信息，提高資產(chǎn)移交、巡檢巡查、檢修生產(chǎn)等業(yè)務(wù)的執(zhí)行效率;并通過采集現(xiàn)場各業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)步驟節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，沉淀數(shù)字化運(yùn)維知識資產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、軌道交通智慧運(yùn)維;巡檢巡查;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1 基于BIM+IoT+AR技術(shù)在軌道交通智慧運(yùn)維需求分析

1.1 基于BIM+AR的應(yīng)急與巡檢技術(shù)

軌道交通智慧運(yùn)維中，設(shè)備巡檢是常態(tài)工作;而應(yīng)急管理根據(jù)預(yù)案及需求可提高應(yīng)急疏散、管控水平?；谠鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)通建筑信息模型與真實(shí)環(huán)境的疊加展示實(shí)現(xiàn)基于AR技術(shù)的應(yīng)急與巡檢服務(wù)，提高工作效率。

1.2 移動端的移動增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)室內(nèi)精準(zhǔn)定位應(yīng)用

移動端的移動增強(qiáng)現(xiàn)為擴(kuò)大應(yīng)用的有效性及設(shè)備巡檢的針對性，對室內(nèi)空間數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、Wi-Fi信號特征進(jìn)行分析，完成土建結(jié)構(gòu)、終端設(shè)備對信號強(qiáng)度影響的量化分析，基于Wi-Fi定位的地下室內(nèi)定位技術(shù)，在地下室內(nèi)場景內(nèi)實(shí)現(xiàn)手機(jī)的實(shí)時(shí)定位。

1.3 基于手機(jī)傳感和圖像感知的相機(jī)位態(tài)計(jì)算與虛實(shí)相機(jī)匹配

利用手機(jī)傳感器并結(jié)合藍(lán)牙檢測結(jié)合室內(nèi)定位坐標(biāo)與BIM幾何模型進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)匹配解算，完成手機(jī)相機(jī)與BIM視角攝像頭的虛實(shí)相機(jī)匹配。進(jìn)一步結(jié)合室內(nèi)場景理解技術(shù)，精確機(jī)電BIM模型在現(xiàn)實(shí)場景中的位置，實(shí)現(xiàn)手機(jī)攝像圖像到三維幾何模型的映射實(shí)現(xiàn)室內(nèi)AR虛實(shí)融合可視化。

2 基于BIM+IoT+AR技術(shù)在軌道交通智慧運(yùn)維的流程分析

本項(xiàng)目將依托某市城市軌道交通項(xiàng)目，結(jié)合需求和功能研發(fā)，總結(jié)功能需求和流程圖如下：

具體過程為：預(yù)先配置巡檢任務(wù)。巡檢用戶對著設(shè)備掃描，將模型疊加到手機(jī)攝影中，與現(xiàn)實(shí)設(shè)備重疊，并讀取到設(shè)備的具體編碼，點(diǎn)擊“拆裝模擬”后，可以進(jìn)行拆裝模擬演示，并進(jìn)行手動虛擬拆裝;可以看到該設(shè)備的詳細(xì)信息。

3 基于BIM+IoT+AR技術(shù)在軌道交通智慧運(yùn)維的實(shí)現(xiàn)方案

系統(tǒng)以BIM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過優(yōu)化、數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換，和AR及IoT（The Internet of things，物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)配合，以圖形化方式將不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成、分類，結(jié)合運(yùn)維管理需要進(jìn)行更為直觀、更高效率的交互控制和信息展現(xiàn)?；谑覂?nèi)精準(zhǔn)定位的移動端的移動增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用;增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR在軌道交通運(yùn)維管理中巡檢、檢修、培訓(xùn)等業(yè)務(wù)場景的應(yīng)用。

3.1 基于AR的運(yùn)維巡檢管理功能

基于圖像識別、空間定位技術(shù)的AR工程運(yùn)維管理功能，讓運(yùn)維人員在檢修現(xiàn)場通過移動設(shè)備可查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，獲取檢修記錄和技術(shù)資料，提高運(yùn)維人員獲取設(shè)備信息的效率。

3.2 基于AR的自定義工程進(jìn)度及設(shè)備拆裝模擬功能

系統(tǒng)開發(fā)基于參數(shù)化驅(qū)動的通用工程進(jìn)度及設(shè)備拆裝模擬功能，讓工程進(jìn)度展示、設(shè)備拆裝課件的制作、學(xué)習(xí)和訓(xùn)練更高效。該板塊需求如下：可進(jìn)行參數(shù)化驅(qū)動工程進(jìn)度及設(shè)備拆裝模擬課件和4D制作;可進(jìn)行參數(shù)化工程進(jìn)度及設(shè)備拆裝模擬課件學(xué)習(xí)和4D分析;可在實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練環(huán)境中進(jìn)行互動模擬訓(xùn)練。

3.3 AR巡檢、檢修、培訓(xùn)等業(yè)務(wù)場景應(yīng)用

通過構(gòu)建自定義開發(fā)接口，集成主流監(jiān)控視頻、測量機(jī)器人、環(huán)境監(jiān)測儀、盾構(gòu)機(jī)、穿戴定位等IoT設(shè)備;結(jié)合軌道交通工程運(yùn)維管理的特點(diǎn)和要求，利用BIM、GIS、IoT、AI、大數(shù)據(jù)、空間定位導(dǎo)航等先進(jìn)工程數(shù)字化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)呈現(xiàn)、整合、優(yōu)化信息和數(shù)據(jù)，打造關(guān)于軌道交通工程資產(chǎn)移交、巡檢巡查、檢修生產(chǎn)等運(yùn)維業(yè)務(wù)場景下的AR技術(shù)應(yīng)用解決方案，支撐實(shí)時(shí)可視指導(dǎo)、異常錯(cuò)誤報(bào)警、專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)、業(yè)務(wù)操作培訓(xùn)、執(zhí)行過程標(biāo)化、執(zhí)行行為評價(jià)等內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)。

3.4 運(yùn)維應(yīng)急及巡檢數(shù)據(jù)挖掘及AI應(yīng)用研究

運(yùn)維應(yīng)急及巡檢數(shù)據(jù)挖掘及AI應(yīng)用完成AR巡檢、檢修、培訓(xùn)等業(yè)務(wù)場景的應(yīng)用，利用BIM+GIS技術(shù)三維可視化特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備人員定位、進(jìn)度維修模擬、逃生救援導(dǎo)航、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)載體等諸多應(yīng)用，需要簡化并統(tǒng)一輕量化處理流程，降低模型緩存大小，提高模型訪問性能，有效提升模型相關(guān)業(yè)務(wù)二次開發(fā)效率。

3.5 電子巡檢

利用RFID技術(shù)，進(jìn)行巡更管理，發(fā)現(xiàn)問題，通過移動端掃描二維碼進(jìn)行BIM模型定位，并創(chuàng)建檢修工單。具體分為二維碼管理、巡更點(diǎn)管理、電子巡檢任務(wù)管理三個(gè)功能點(diǎn)。二維碼管理對能在模型上顯示的設(shè)備和構(gòu)筑物，可以生成二維碼，以便電子巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)問題，使用移動端掃描二維碼進(jìn)行定位并上報(bào)。巡更點(diǎn)管理，可對所有巡更點(diǎn)進(jìn)行增刪改查，可關(guān)聯(lián)RFID編碼，選擇巡更點(diǎn)在模型中的位置。電子巡檢任務(wù)管理，是對巡檢任務(wù)的增刪改查。問題上報(bào)和電子巡檢任務(wù)流程閉合，通過移動端進(jìn)行，有二維碼的設(shè)備/構(gòu)筑物進(jìn)行掃描定位，沒有二維碼的通過巡更點(diǎn)定位。

當(dāng)移動端巡檢來到巡更點(diǎn)時(shí)，讀取該巡更點(diǎn)RFID標(biāo)簽，進(jìn)行識別，并做問題上報(bào)，同時(shí)模型上的巡更點(diǎn)被問題點(diǎn)亮并閃爍提示，點(diǎn)擊巡更點(diǎn)可查看上報(bào)的相關(guān)問題。同一個(gè)巡更點(diǎn)可能存在多個(gè)問題，可點(diǎn)擊+號進(jìn)行增加，當(dāng)所有問題添加完畢，點(diǎn)擊確定完成該巡更點(diǎn)巡檢工作，當(dāng)所有巡更點(diǎn)巡檢完成，該巡檢任務(wù)結(jié)束。

4 結(jié)語

BIM+IoT+AR技術(shù)在軌道交通智慧運(yùn)維應(yīng)用AR技術(shù)解決運(yùn)營維保業(yè)務(wù)交互場景化、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化、評價(jià)科學(xué)性等問題，全面提升國有資產(chǎn)運(yùn)營與設(shè)備維保水平。調(diào)研借鑒先進(jìn)工業(yè)制造領(lǐng)域關(guān)于AR技術(shù)的智能軟硬件系統(tǒng)與高價(jià)值應(yīng)用場景，結(jié)合軌道交通工程運(yùn)維管理的特點(diǎn)和要求，聯(lián)合AR技術(shù)服務(wù)商或研究機(jī)構(gòu)開展AR技術(shù)在軌道交通運(yùn)維管理中的應(yīng)用研究，結(jié)合并放大BIM、GIS、IoT、AI、大數(shù)據(jù)、空間定位導(dǎo)航等先進(jìn)工程數(shù)字化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，通過以更友好的交互的方式呈現(xiàn)、整合、優(yōu)化信息和數(shù)據(jù)，打造關(guān)于軌道交通工程資產(chǎn)移交、巡檢巡查、檢修生產(chǎn)等運(yùn)維業(yè)務(wù)場景下的AR技術(shù)應(yīng)用解決方案，支撐實(shí)時(shí)可視指導(dǎo)、異常錯(cuò)誤報(bào)警、專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)、業(yè)務(wù)操作培訓(xùn)、執(zhí)行過程標(biāo)化、執(zhí)行行為評價(jià)等內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)。

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