廖泽宇 蔡延光 黄司辉 刘志勇

【摘要】系统主要采用三维仿真和物联网技术，实现对人防指挥所及内部管线的三维仿真展示、内部管线的信息化管理等功能，提高人防的信息化管理水平和工作效率，具有非常重要的现实意义。

【关键词】人防指挥所;物联网;信息技术;三维管理信息系统

Research and implementation of civil air defence realm 3D management information system

LIAO Ze-yu，CAI Yan-guang ，QIU Xu-qin，LIU Zhi-yong

（School of Automation，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，China）

Abstract：The system based on the three dimensional simulation and Internet technology，to realize 3 d simulation of civil air defence command post and internal pipeline features，internal pipeline information management，and other functions，improve the level of information management of civil air defense and working efficiency，has very important practical significance.

Key words：civil air defence realm;internet of things;information technology;3D management information system

引言

人防工程及指揮所通常都安装了供电、通风、空调、给排水、消防、通信、计算机网络、智能化控制等各种内部管线[1～4]，其资料大都还是以图纸的形式存在，没有实现信息化管理，对内部管线的管理效率较低，发生故障时不能进行预警并找出故障区域[5]。

1.总体设计

本系统建设应达到以下五个总体目标：

（1）建模

建立人防工程核心区内（约5280平方米）所有地下构筑物、管线、地沟、设备、监控模块的三维仿真模型，并对所有模型属性进行数据库管理，以构建该工程完整的三维仿真模型，并按要求建立三维坐标。

（2）可视化

实现该工程三维仿真模型可视化，即以第一人称视角全方位观看，可矢量性缩放、全方位旋转、平移、升降、定点巡航、飞行及俯视。各模型属性、各管线属性、监控模块数据可实时点击查看，隐蔽管线可透明、半透明、不透明显示;各管线及设备可按功能分层管理。

（3）可修改

用户可方便快捷的对该系统所有建模、管线、设备进行属性更改和增减，以确保系统的时效性和准确性。

（4）可管理

实现用户的权限管理。

（5）故障警告

可实现对网络连接故障的实时预警。

总体框架如图1-1所示。该总体框架采用了层次化设计思想，以实现不同层次间的相互独立性，保障系统的高度稳定性、实用性和可扩展性。

第一层是通过门户（Portal）技术实现的统一信息门户，用户通过“一站式”登录，即可使用根据其权限所配置的所有应用系统，为用户提供人性化的应用界面和用户界面整体布局。

第二层是应用层，是信息化应用的软件实现及表现层。该层建立人防系统基础框架之上，与具体应用需求相结合，开发并集成各类应用功能，通过“一站式”登录门户为用户提供人性化的应用界面。

第三层是应用开发与集成的支撑框架层，负责提供信息系统基础、通用、专业的业务协同运行支持以及相关数据的专业处理及应用功能，是信息系统运行的技术核心。

第四层是综合数据中心层，是整个信息系统的信息资源核心。人防工程综合数据库在统一的数据标准与技术规范的规定下，由人防工程建筑平面图数据，通风、空调布置图，弱电、光纤布置图，设备分布图数据和人防管线数据等组成。

第五层是信息化基础设施层，该层提供信息系统的基本网络操作系统、桌面操作系统（OS）及企业级数据库管理系统（DBMS）等基础软件环境，提供信息系统运行所依赖的存储设施、计算设施、网络设施、安全设施等，是信息系统的软硬件设施和网络基础。

图1 系统总体设计图

2.系统软硬件配置

（1）系统：Windows XP（Service Pack 3）或Windows Vista（Service Pack 1）/Windows 7

（2）CPU：Intel Pentium 4 2.2GHz或与之相当的AMD Athlon处理器

（3）内存：1GB for XP;1.5GB for Vista/7

（4）硬盘：4G磁盘剩余空间

（5）显卡：至少128MB显存的NVIDIA GeForce 6600 GT或ATI Radeon 9800 PRO显卡

（6）DirectX：Version 9.0c

3.开发环境

本系统是基于“Unity3d”平台上进行开发。Unity3d平台优势如下：

综合编辑：通过Unity简单的用户界面，你可以完成任何工作。这些为你节省了大量的时间。

资源导入：unreal-udkUnity支持所有主要文件格式，并能和大部分相关应用程序协同工作。

一键部署：Unity可以让你的作品在多平台呈现;Unity让业界最流行的游戏平台软件更容易开发;Unity让革命性的游戲开发降临革命性的设备。

着色器：Unity的着色器系统整合了易用性、灵活性和高性能。

地形：低端硬件亦可流畅运行广阔茂盛的植被景观。

联网：从单人游戏到全实时多人游戏。

音频和视频：实时三维图形混合音频流、视频流。

光影：Unity提供了具有柔和阴影与烘焙lightmaps的高度完善的光影渲染系统。

4.系统功能介绍

4.1 三维系统基础功能

三维系统的基础功能包括场景缩放、场景旋转、场景平移、场景升降等操作功能，用户可通过鼠标或键盘实现对三维系统的上述基础操作。

4.2 三维系统可视化功能

为更好地展示人防指挥所、通道及内部管线的三维仿真效果，需要建设三维系统的可视化功能，实现路径漫游、地上地下一体化浏览、二维导航等功能。

4.3 地下管线管网功能

为方便人防内部地下管线的管理，清晰的看到管线与地面、墙体、设备等的相对位置，系统将提供多种浏览模式，方便用户的使用。系统提供透明、半透明和不透明三种浏览模式。透明浏览模式即地面和墙体都不显示，只显示管线和设备，此时可以清楚地看到内部管线的分布状况。半透明浏览模式即地面和墙体隐约可见，此时可以看到内部管线以及地面和墙体的相对位置。不透明浏览模式即地面和墙体清晰可见，但内部管线不可见，即我们人看到的效果。三维管线的所有贴图均采用内部管线的实际材料颜色，以示区分，并将其相对位置真实地体现出来。如果三维管线采用实际材料颜色进行贴图的效果不好，将用模拟颜色进行贴图，系统将提供两种贴图方式效果浏览。

4.4 故障预警功能

系统应用物联网技术实现对电闸断电的突发事件进行实时预警的功能，并显示预警的电闸故障点列表，点击列表中的发生断电故障的电闸编号或名称可在三维系统中快速定位到故障位置，并能查询该电闸的相关属性。

4.5 后台管理功能

用户管理模块的功能主要是数据库管理系统对用户和角色的划分。系统具有严格的用户管理机制，把对数据库使用性质相同或接近的用户群进行角色管理，每一个角色又包含了自己的用户，用户在继承所属角色所拥有的系统权限的同时也可以拥有自己所特有的角色。此功能还未建设，接下来将进行开发建设。

三维仿真系统权限管理是用于从不同方面对三维仿真系统的安全做维护，通过对不用用户授予不同的权限，来管理各个用户对三维系统访问的权限，例如对三维系统的全权访问又或者是局部访问。此功能还未建设，接下来将进行开发建设。

5.结语

本系统基于人防工程的现状及存在问题，提出了建设人防指挥所三维管理系统的建设方案，主要是采用三维仿真和物联网技术，实现对人防指挥所及内部管线的三维仿真展示、内部管线的信息化管理等功能，提高人防的信息化管理水平和工作效率。

参考文献

[1]刘军.基于3S技术的人防工程管理系统建设[J].测绘与空间地理信息.2013（03）：13-14.

[2]杨侨依.人防地理信息系统设计与实现[D].电子科技大学，2013.

[3]周迪民，段国云.地理信息系统属性数据不确定性的研究[J].计算机技术与发展，2009，19（12）：174-177.

[4]范海玲.基于WebGIS的人民防空组织指挥辅助决策系统开发研究[D].华东师范大学，2009.

[5]王峰.两防一体化领域GIS应用模型的研究与实践[D].解放军信息工程大学，2008.

基金项目：广东省教育部产学研结合项目（项目编号：2012B091000171，2011B090400460）。

作者简介：

廖泽宇（1990—），男，湖南岳阳人，硕士研究生，研究方向：软件开发。

蔡延光（1963—），男，湖北咸宁人，教授，博士生导师，主要研究方向：网络控制与优化、组合优化、智能优化、智能交通系统等。

黄司辉（1991—），女，湖南岳阳人，大学本科，学士，研究方向：自动化。

刘志勇（1990—），男，江西新余人，硕士研究生，研究方向：软件开发与物流运输。