1、 三維可視化與物聯網技術在數字(shz)校園建設中的應用以濱海新區三維可視化數字校園系統建設(jinsh)研究為例天津市濱海新區塘沽教育(jioy)中心 馬連成 賀秀芳摘要：天津市濱海新區三維可視化數字校園信息管理系統的建設，首次將物聯網、三維可視化技術在校園中進行集成應用，通過各類傳感器的對接，實現了校園內資產與設備管理、多媒體教室和實驗室使用監管、地下管網管理、安全監督管理、應急管理等系統的集成應用和聯動管理，并借助三維場景和動態模型表現管理對象的空間位置、屬性及其狀態信息，為校園各部門管理人員提供可視化管理方式，極大的豐富了數字校園信息管理的內涵，提升了校園管理信息化水平，為校園全方位管

2、理提供決策支撐。關鍵字：物聯網 三維可視化 數字校園三維可視化數字校園信息管理系統主要是通過物聯網、數據通信與傳感網絡、三維可視化與虛擬仿真、智能分析與多維聯動、三維 GIS 空間信息等最新技術的聯合應用，依托于三維可視化綜合管理平臺，集成各種感知識別設備、現有業務系統和各類數據，完成了對校園校產、校園人員、設備與設施的屬性和位置管理，實現了對以上對象的狀態進行實時監測、數據分析和報警聯動，最后通過三維可視化的方式對便于展示的部分進行位置、屬性和狀態的綜合直觀顯示。該系統集成校園現有固定資產、校園OA、校園教務管理系統等業務的接口，真正建立起包括校園環境及建筑監管、校園設備監管、校園運營管理、

3、校園決策輔助等功能在內的全方位、網絡化、可視化信息管理系統，最終實現校園管理信息系統的數據交互與共享，為數字校園安全、精細化管理、綠色校園建設提供重要的輔助支撐。本系統建設完成后，還可以與教育局等主管部門進行基于GIS的教育布局分析系統進行對接，不斷完善同空間位置相關聯的各類管理信息的集成、聯動與分析，并形成適合教育系統應用的多層次管理結構。 一、系統結構設計網絡資源管理系統數據層網絡平臺應用層建設設設備經濟經濟三維可視化綜合信息管理數據庫數據管理三維空間數據庫基于GIS的三維電子地圖校園資產與設施管理教室與實驗室使用監管校園地下管網管理校園安全監督管理校園應急管理二、系統(xtng)功能模塊

4、設計（一）基于(jy)GIS的三維電子地圖該模塊是系統的主界面和主要顯示部分(b fen)，提供二三維集成的電子地圖窗口，主要包括以下功能：地圖基本視窗操作、導航定位、三維顯示、圖層管理、數據處理。1、地圖基本視窗操作：提供瀏覽圖和鳥瞰圖。瀏覽圖是用戶操作的主窗口，包括地圖放大、縮小、自由縮放、漫游、全幅顯示、拖拽移動、點選和矩形區域選擇、設計區域快速切換等；2、導航定位：按照圖層分類標準將管理對象信息以樹形目錄方式進行說明，方便用戶了解管理層次結構、快速進入所關注的管理對象信息列表。定位功能支持用戶將視窗直接切換到關注目標上；3、三維顯示：可在二維和三維顯示模式上進行切換，進入三維模式以后，

5、可以進入校園建筑物內部，將管理對象精確到每個樓層、房間、設施、設備甚至傳感器；4、圖層管理：對空間數據、對象和模型進行分層管理；數據處理：包括地圖編輯、數據導入導出、地圖配準、三維模型加載等等。（二）校園資產與設施(shsh)管理系統對資產從采購、入庫、領用，建立卡片(kpin)，處置、盤點和維修等階段進行管理，分為(fn wi)需求申請管理，采購申請管理，入庫管理，領用管理，卡片管理，變動管理，處置管理，維修管理等。系統采用RFID技術對校園資產和設施進行在線式監管，對固定資產貼上電子標簽，通過校園網絡來進行識別、定位、跟蹤和監控管理。識別和定位可以通過手持設備在現場進行，當操作人員進入現場

6、后，自動讀取所有資產的電子標簽，進行盤點處理，也可以選中某些資產進行處理，比如調撥，信息變更等。設備的跟蹤和監視需要通過校園網絡來進行，在房間入口或樓道出口處安裝射頻閱讀器和校園網絡連接，可以監視設備的移動。當設備移出時，射頻系統自動接到資產設備的信息，可以通過網絡通知管理人員，同時可以在資產管理系統中做相應的記錄。三維可視化管理平臺是以面向對象技術為基礎，因此能夠實現與校園資產與設施管理信息系統的無縫集成，進而實現在三維地圖中對所有有形資產和設施以對象的方式進行管理，具有可設的屬性信息并與數據庫實時對接。（三）校園多媒體教室與實驗室使用監管系統采用RFID技術對多媒體教室、實驗室進行實時狀態

7、管理，每個教室和實驗室均安裝聯網型的RFID讀卡器，教師通過RFID身份識別卡，經過與排課系統的接口，便可獲得教室的使用權限。通過網絡可以查詢任何一個教室和實驗室的課程和教師安排。1、教室實驗室使用控制：任課教師在教室控制臺讀卡器前刷卡，經身份信息和教務排課數據識別，自動打開控制臺的電控鎖完成多媒體教學設備的啟動；2、系統接口：系統具有教務排課數據和教師信息兩個系統的接口，獲取課表信息和教師身份信息；3、集中授權：系統按照每學期的排課數據通過網絡集中對教室端讀卡器授權，教室端IC卡讀卡器能存放一學期的排課數據和刷卡記錄，教室端進行本地身份認證；4、權限(qunxin)信息更新：當排課數據(sh

8、j)或權限(qunxin)信息發生變化時，系統即時對系統數據庫進行數據的更新管理，同時對相應教室端讀卡器的數據自動刷新；5、教室使用報表：教務部門隨時可以查詢教室使用情況(如正常、遲到、未用、應急調課處理)。可以生成教室使用報表。（四）校園地下管網管理系統能夠基于主界面對地下管網的圖形數據和屬性數據進行統一管理，為用戶提供模型管理、數據管理、信息查詢、數據更新、結果輸出、統計、分析和三維顯示等功能。1、管網三維模型管理：每個模型都有唯一標識符，用戶可以對模型進行控制，如改變管網走向、增加刪除管網結點或設備，管段三維模型庫維護（增、刪、改、查）、設備三維模型庫維護；2、管網基礎數據管理：對單個管

9、段、設備的各類屬性數據進行維護和管理；3、三維管網查詢與顯示：當鼠標指到某根管道上時，在屏幕范圍內應突出顯示，有管道配件的，如閘、表等也在鼠標移動到其上時，突出顯示。能夠實現目標管道獨立查看。建筑內管網能夠分層獨立查看。各不同類型的管線應以不同顏色區分。網距地面距離和建筑距離作為參數的一部分予以顯示，所有參數可以具有顯示和隱藏的切換。允許不同類型的綜合管網具有不同的屬性結構；4、管網分析：可進行橫斷面分析、施工圖分析、連通性分析、停水范圍分析、爆管分析等多種分析。（五）校園安全監督管理系統通過各種現場總線和以太網與安全防范系統、消防系統對接后，在主界面上集中瀏覽查看校園安全防范及消防設備的屬性

10、和實時狀態，包括視頻監控、門禁、周界報警、消防報警主機、消防傳感器、閥門、風機等。系統包括了設備管理、設備狀態顯示、立體場景監控、消防業務管理、報警管理等功能模塊。1、設備(shbi)管理：對安全防范和消防設備的屬性、空間位置進行(jnxng)管理；2、設備狀態(zhungti)顯示：通過采集接口，顯示設備的實時狀態，如門禁的開啟、消防傳感器和安防探測器的狀態（正常、報警、故障）、水閥的開閉；3、立體場景監控：對校園區域的視頻和三維場景信息進行處理、整合，而直觀、立體地再現監控場景的智能系統。系統將多路安全防范同時顯示在一個三維立體場景中，擴展監管人員的視野，更好、更充分地利用已有的視頻信息；

11、4、消防業務信息管理：管理消防日常巡查數據、批件、圖紙、表格、報告、照片、錄像等；5、報警管理：接到報警后，立即彈出報警區域的三維仿真模型地圖，同時該區域的所有報警相關信息并在地圖上突出顯示，如視頻監控畫面、報警探測器的位置和狀態。（六）校園應急管理應急管理包括應急值守、應急指揮、預案管理、資源管理、預測預警、應急演練等功能，可實現對災情的預警、監測、預防、減緩、處理等工作以及對傷亡人員的搶救、防疫和安置等。1、應急值守：實現應急事件接報和事件應急處理。各類事件由值守人員錄入并依據流程進入響應和處理階段；2、應急指揮：實現校園突發事件處置與指揮，包括危險發生時的人員疏散、應急力量調度等；3、預

12、案管理：實現對幼、小、中學應急預案的數字化管理，包括預案的增、刪、改、查，以及預案的語義瀏覽和推理；4、應急資源管理：包括應急力量管理、救援設備管理、醫療急救或醫務室管理。實現對人力資源的基礎信息維護，工作組織結構的維護，后備力量管理，設備分類管理、設備監控、設備維護保養等；4、預警預測：包括學校內外危險源的監控、校內安全監控、學生輿情監控、突發事件征兆研判；6、應急演練：通過網絡模擬自主學習與校方集體組織兩種方式結合，實現對突發事件的應急演練。三、三維可視化綜合管理平臺三維可視化綜合管理平臺借鑒并融合了GIS和CAD兩種系統，創新性地采用了獨特的數據結構和表達方式，突破了傳統三維仿真技術在三

13、維分析、信息查詢以及屬性管理方面的欠缺，同時借鑒了二維地理信息系統在數據結構、數據存儲與管理、空間分析與查詢等方面的成熟功能。三維可視化管理平臺在三維模型的基礎上增加了三維對象的數據管理，能實現對各種對象的非幾何屬性的定義、查詢、狀態顯示、報警記錄等眾多功能，跨越了三維立體可視化與數據管理之間的鴻溝。平臺實現了管理業務信息與空間信息的對應關系，使得業務信息能在空間模型上直觀表達。系統具有以下特點：1、真正實用的三維可視化管理技術：突破了一系列技術難題，如三維空間拓撲分析、三維空間信息索引、三維空間數據組織等；2、面向對象與管理信息系統無縫集成：三維空間中所有物體均以對象的方式進行管理，具有可設

14、的屬性信息并與數據庫實時對接，從而可與各種復雜的信息管理系統集成，甚至包括ERP系統。3、創新的三維框架表現形式：可以用線框方式簡明地表現建筑物的內部空間，并在線框模式和實體模式之間靈活(ln hu)切換，非常有利于管理信息的表現。建筑物內/外部三維建模、建筑物內部三維框架巧妙地集成在一個平臺上。4、效果(xiogu)精美的三維可視化效果(xiogu)：卓越的三維渲染引擎，精細的模型；四、結語傳統的數字化校園是一個綜合性且龐大的系統，很多信息過于抽象，難以方便的管理和使用，隨著物聯網的發展，急需一個便捷有效的管理系統對其進行控制和管理。三維可視化數字校園信息管理系統基于三維可視化綜合管理平臺，將物聯網的海量數據信息通過三維立體化的方式進行展示和管理，同時可以對各種信息進行集成，還世界原本的真實，讓信息以可視化的方式呈現并得以有效的管理控制。因此基于物聯網的三維可視化數字校園信息綜合管理系統必將對傳統數字校園建設形成革命性的沖擊，成為今后數字化校園建設的主流技術。參考文獻：1李俊華.基于物聯網的智能數字校園研究與設計J. 梧州學院學報,2010,20(3)51-54.2喬彥友. 基于GIS和物聯網技術的基礎設施管理信息系統J.地理信息世界,2010,08(5)17-2