基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台制造技术

本发明专利技术提出了基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台，包括：街道实景数据采集模块，用于通过三维激光扫描仪获取目标街道各道路的三维地理信息以及建筑的三维点云数据，将获取的三维地理信息和三维点云信息输出到街道模型建立模块；街道模型建立模块，用于通过多层次空间语义约束规则生成目标街道道路网基准面，为道路网基准面的图元匹配不同的建模算法，生成目标街道模型图；街道模型监控模块，用于计算监控摄像机的最大覆盖范围和最佳安置点，将监控摄像机安置于最佳安置点监测目标街道，采集监控数据并上传至街道预警指示模块；街道预警指示模块，用于分析监控数据，当监控数据出现异常时，通过目标街道模型图上的监控点预警。控点预警。控点预警。

【技术实现步骤摘要】
基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台


[0001]本专利技术涉及智慧城市
，尤其涉及基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台。

技术介绍

[0002]现有街道的管理情况，多数是纸质版的平面地图进行网格管理，多种业务系统独立运行，多部门工作无法协调，多种数据难以汇总统计，人力物力调动滞后，管理治理效率低下。目前街巷存在死角卫生监管难、建筑垃圾不好管以及各项机制不完善的问题。
[0003]中国专利CN111914780A《一种智慧街道管理平台》提供了一种智慧街道管理平台，包括小区管理模块、出租房管理模块、社区调解模块和社区管理模块等，该专利用于进行城市管理，可以统计多种数据，然而针对街道管理的重要难点却没有重点解决。对于行人不常去的死角的卫生监管以及需要及时处理的建筑垃圾等，亟需更完善的管理系统来根除此类问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台，用于监管建筑垃圾和死角卫生情况。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台，包括：
[0006]街道实景数据采集模块，用于通过三维激光扫描仪获取目标街道各道路的三维地理信息以及建筑的三维点云数据，将获取的三维地理信息和三维点云信息输出到街道模型建立模块；
[0007]街道模型建立模块，用于通过多层次空间语义约束规则生成目标街道道路网基准面，为道路网基准面的图元匹配不同的建模算法，生成目标街道模型图；
[0008]街道模型监控模块，用于计算监控摄像机的最大覆盖范围和最佳安置点，将监控摄像机安置于最佳安置点监测目标街道，采集监控数据并上传至街道预警指示模块；
[0009]所述街道模型监控模块还用于实时传输监控图像至云服务器，通过云服务器与目标街道模型图相关联，所述目标街道模型图包括多个监控点，将其中部分监控点标记为死角监控点，所述目标街道模型图还用于通过监控点查看监控图像；
[0010]街道预警指示模块，用于分析监控数据，当监控数据出现异常时，通过目标街道模型图上的监控点预警；
[0011]所述监控数据出现异常包括死角卫生异常和建筑垃圾异常。
[0012]所述街道实景采集模块中，通过三维激光扫描仪获取目标街道各道路的三维地理信息，扫描点A(X
A
，Y
A
，Z
A
)的坐标为：
[0013][0014]其中，D为目标地物和扫描仪之间的距离，α为扫描点与水平方向的夹角，β为扫描点与垂直方向的夹角，所述垂直方向为重力方向。
[0015]所述街道模型建立模块中，所述多层次空间语义约束规则包括空间姿态语义约束规则、空间布局语义约束规则和图元组合语义约束规则；
[0016]通过空间姿态语义约束规则建立局部坐标系和全局坐标系约束道路的空间姿态，通过空间布局语义约束规则对道路中的实体的种类和图元间的拓扑关系进行描述，通过图元组合语义约束规则对同类图元或图元组进行组合的过程加以约束。
[0017]所述街道模型监控模块中，通过三维感知模型计算监控摄像机的空间覆盖范围Ω：
[0018][0019]其中，Q为监控摄像机的三维空间坐标，为感知方向，θ为水平方位角，γ为俯仰角，2λ为水平视场角，2η为垂直视场角，R为垂直视场角。
[0020]所述街道模型监控模块中，通过离散优化模型计算监控摄像机的最佳安置点目标函数f(x)：
[0021][0022]其中，x为N维优化变量，y＝f(x)为目标函数，w
i
为优化每个变量的权重，g
i
(x)为不等式约束函数，m为约束函数的个数，T为约束域。
[0023]所述街道模型监控模块中，所述目标街道模型图包括多个监控点，每个监控点对应一个最佳安置点，通过点击目标街道模型图上的监控点查看对应监控摄像机的监控图像；
[0024]所述死角监控点位于行人不涉足区域，包括死胡同尽头、被封住入口的路段和废弃住宅旁的小路。
[0025]所述街道预警指示模块中，在死角监控点设置静态不变检查规则，当死角监控点的监控图像出现变化，则死角监控点由常态的绿灯跳转为黄灯，若监控图像在一小时内恢复至原图像，则黄灯变回绿灯；若一小时内未恢复至原图像，则转为红灯并预警，通知工作人员查看死角监控点卫生情况。
[0026]所述街道预警指示模块中，当植物枝叶出现在死角监控点的监控图像内，死角监控点保持绿灯。
[0027]所述街道预警指示模块中，当检测到监控点内建筑拆除时，监控点由常态的绿灯跳转为紫灯并预警，通知工作人员，查看监控点建筑拆除情况，观察是否有建筑垃圾。
[0028]所述街道预警指示模块中，每个监控点位于目标街道模型图上，当监控点的监控摄像机故障时，监控点由常态的绿灯变为黑灯并预警，通知检修人员去维修，当故障时间超过1天还未维修，监控点保持黑灯并闪烁，由工作人员通知维修人员立即检修。
[0029]本专利技术的基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台相对于现有技术具有以下有益效果：
[0030](1)通过构建目标街道模型图监管整个目标街道，标记监控点中的部分死角监控点监管死角卫生，通过监控点监测建筑状态管理建筑垃圾；
[0031](2)通过三维激光扫描仪获取目标街道各道路的三维地理信息以及建筑的三维点云数据，通过多层次空间语义约束规则构建目标街道道路网基准面，生成目标街道模型图，计算出监控摄像机的最大覆盖范围和最佳安置点后，通过监控点覆盖目标街道模型图的所有区域，从而实现目标街道模型图管理；
[0032](3)通过街道预警指示模块对死角监控点的卫生状况进行监管，监管没有及时处理的建筑垃圾，减少街道管理的人工成本；
[0033](4)通过三维感知模块计算监控摄像机的最大覆盖范围，考虑到了安装角度、相机姿态等空间因素的影响，计算范围为一个闭合体空间，减小与实际覆盖范围间的误差；
[0034](5)通过离散优化模型计算监控摄像机的最佳安置点目标函数，离散优化模型约束了候选位置的范围，候选点位离散分布且数量有限，在此基础上，按照约束函数从候选位置中筛选最优的目标函数，提高计算速度的同时简单易行，避免了陷入局部最优。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术的基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台的模块框图；
[0037]图2为本专利技术的基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生方法流程图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台，其特征在于，包括：街道实景数据采集模块，用于通过三维激光扫描仪获取目标街道各道路的三维地理信息以及建筑的三维点云数据，将获取的三维地理信息和三维点云信息输出到街道模型建立模块；街道模型建立模块，用于通过多层次空间语义约束规则生成目标街道道路网基准面，为道路网基准面的图元匹配不同的建模算法，生成目标街道模型图；街道模型监控模块，用于计算监控摄像机的最大覆盖范围和最佳安置点，将监控摄像机安置于最佳安置点监测目标街道，采集监控数据并上传至街道预警指示模块；所述街道模型监控模块还用于实时传输监控图像至云服务器，通过云服务器与目标街道模型图相关联，所述目标街道模型图包括多个监控点，将其中部分监控点标记为死角监控点，所述目标街道模型图还用于通过监控点查看监控图像；街道预警指示模块，用于分析监控数据，当监控数据出现异常时，通过目标街道模型图上的监控点预警；所述监控数据出现异常包括死角卫生异常和建筑垃圾异常。2.如权利要求1所述的基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台，其特征在于，所述街道实景采集模块中，通过三维激光扫描仪获取目标街道各道路的三维地理信息，扫描点A(X
A
，Y
A
，Z
A
)的坐标为：其中，D为目标地物和扫描仪之间的距离，α为扫描点与水平方向的夹角，β为扫描点与垂直方向的夹角，所述垂直方向为重力方向。3.如权利要求1所述的基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台，其特征在于，所述街道模型建立模块中，所述多层次空间语义约束规则包括空间姿态语义约束规则、空间布局语义约束规则和图元组合语义约束规则；通过空间姿态语义约束规则建立局部坐标系和全局坐标系约束道路的空间姿态，通过空间布局语义约束规则对道路中的实体的种类和图元间的拓扑关系进行描述，通过图元组合语义约束规则对同类图元或图元组进行组合的过程加以约束。4.如权利要求3所述的基于实景三维的智慧街道数字化管理孪生平台，其特征在于，所述街道模型监控模块中，通过三维感知模型计算监控摄像机的空间覆盖范围Ω：其中，Q为监控摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟收成，孙进，肖洁，鄢之麟，胡雨薇，
申请(专利权)人：武汉云计算科技有限公司，
类型：发明
国别省市：