肖宾杰 胡贤国 高修强

摘 要：分析应用增强现实（AR）解决运营维保业务交互场景化、执行标准化、评价科学等问题需求，在轨道交通工程运维阶段充分集成BIM+IoT+AR技术;打破现实运维场景中获取实物目标信息的空间的限制，以友好的交互方式呈现信息，提高资产移交、巡检巡查、检修生产等业务的执行效率;并通过采集现场各业务标准步骤节点数据，沉淀数字化运维知识资产。

关键词：增强现实、轨道交通智慧运维;巡检巡查;物联网技术

1 基于BIM+IoT+AR技术在轨道交通智慧运维需求分析

1.1 基于BIM+AR的应急与巡检技术

轨道交通智慧运维中，设备巡检是常态工作;而应急管理根据预案及需求可提高应急疏散、管控水平。基于增强现实通建筑信息模型与真实环境的叠加展示实现基于AR技术的应急与巡检服务，提高工作效率。

1.2 移动端的移动增强现实室内精准定位应用

移动端的移动增强现为扩大应用的有效性及设备巡检的针对性，对室内空间数据、定位数据、Wi-Fi信号特征进行分析，完成土建结构、终端设备对信号强度影响的量化分析，基于Wi-Fi定位的地下室内定位技术，在地下室内场景内实现手机的实时定位。

1.3 基于手机传感和图像感知的相机位态计算与虚实相机匹配

利用手机传感器并结合蓝牙检测结合室内定位坐标与BIM几何模型进行坐标点匹配解算，完成手机相机与BIM视角摄像头的虚实相机匹配。进一步结合室内场景理解技术，精确机电BIM模型在现实场景中的位置，实现手机摄像图像到三维几何模型的映射实现室内AR虚实融合可视化。

2 基于BIM+IoT+AR技术在轨道交通智慧运维的流程分析

本项目将依托某市城市轨道交通项目，结合需求和功能研发，总结功能需求和流程图如下：

具体过程为：预先配置巡检任务。巡检用户对着设备扫描，将模型叠加到手机摄影中，与现实设备重叠，并读取到设备的具体编码，点击“拆装模拟”后，可以进行拆装模拟演示，并进行手动虚拟拆装;可以看到该设备的详细信息。

3 基于BIM+IoT+AR技术在轨道交通智慧运维的实现方案

系统以BIM数据为基础，经过优化、数据提取、转换，和AR及IoT（The Internet of things，物联网）技术配合，以图形化方式将不同数据源的数据集成、分类，结合运维管理需要进行更为直观、更高效率的交互控制和信息展现。基于室内精准定位的移动端的移动增强现实应用;增强现实AR在轨道交通运维管理中巡检、检修、培训等业务场景的应用。

3.1 基于AR的运维巡检管理功能

基于图像识别、空间定位技术的AR工程运维管理功能，让运维人员在检修现场通过移动设备可查看设备运行状态信息，获取检修记录和技术资料，提高运维人员获取设备信息的效率。

3.2 基于AR的自定义工程进度及设备拆装模拟功能

系统开发基于参数化驱动的通用工程进度及设备拆装模拟功能，让工程进度展示、设备拆装课件的制作、学习和训练更高效。该板块需求如下：可进行参数化驱动工程进度及设备拆装模拟课件和4D制作;可进行参数化工程进度及设备拆装模拟课件学习和4D分析;可在实战训练环境中进行互动模拟训练。

3.3 AR巡检、检修、培训等业务场景应用

通过构建自定义开发接口，集成主流监控视频、测量机器人、环境监测仪、盾构机、穿戴定位等IoT设备;结合轨道交通工程运维管理的特点和要求，利用BIM、GIS、IoT、AI、大数据、空间定位导航等先进工程数字化技术优点呈现、整合、优化信息和数据，打造关于轨道交通工程资产移交、巡检巡查、检修生产等运维业务场景下的AR技术应用解决方案，支撑实时可视指导、异常错误报警、专家远程指导、业务操作培训、执行过程标化、执行行为评价等内容的实现。

3.4 运维应急及巡检数据挖掘及AI应用研究

运维应急及巡检数据挖掘及AI应用完成AR巡检、检修、培训等业务场景的应用，利用BIM+GIS技术三维可视化特点，可实现设备人员定位、进度维修模拟、逃生救援导航、数据流转载体等诸多应用，需要简化并统一轻量化处理流程，降低模型缓存大小，提高模型访问性能，有效提升模型相关业务二次开发效率。

3.5 电子巡检

利用RFID技术，进行巡更管理，发现问题，通过移动端扫描二维码进行BIM模型定位，并创建检修工单。具体分为二维码管理、巡更点管理、电子巡检任务管理三个功能点。二维码管理对能在模型上显示的设备和构筑物，可以生成二维码，以便电子巡检时，发现问题，使用移动端扫描二维码进行定位并上报。巡更点管理，可对所有巡更点进行增删改查，可关联RFID编码，选择巡更点在模型中的位置。电子巡检任务管理，是对巡检任务的增删改查。问题上报和电子巡检任务流程闭合，通过移动端进行，有二维码的设备/构筑物进行扫描定位，没有二维码的通过巡更点定位。

当移动端巡检来到巡更点时，读取该巡更点RFID标签，进行识别，并做问题上报，同时模型上的巡更点被问题点亮并闪烁提示，点击巡更点可查看上报的相关问题。同一个巡更点可能存在多个问题，可点击+号进行增加，当所有问题添加完毕，点击确定完成该巡更点巡检工作，当所有巡更点巡检完成，该巡检任务结束。

4 结语

BIM+IoT+AR技术在轨道交通智慧运维应用AR技术解决运营维保业务交互场景化、执行标准化、评价科学性等问题，全面提升国有资产运营与设备维保水平。调研借鉴先进工业制造领域关于AR技术的智能软硬件系统与高价值应用场景，结合轨道交通工程运维管理的特点和要求，联合AR技术服务商或研究机构开展AR技术在轨道交通运维管理中的应用研究，结合并放大BIM、GIS、IoT、AI、大数据、空间定位导航等先进工程数字化技术优点，通过以更友好的交互的方式呈现、整合、优化信息和数据，打造关于轨道交通工程资产移交、巡检巡查、检修生产等运维业务场景下的AR技术应用解决方案，支撑实时可视指导、异常错误报警、专家远程指导、业务操作培训、执行过程标化、执行行为评价等内容的实现。

参考文献：

[1]Carneiro J，Rossetti R，Silva D C，et al.BIM，GIS，IoT， and AR/VR Integration for Smart Maintenance and Management of Road Networks：a Review[C].2018 IEEE International Smart Cities Conference（ISC2）.IEEE，2018.

[2]胡鵬飞，常甲兴，刘权.基于BIM和IoT的防护设备全生命周期综合管理平台研究[J].智能建筑与智慧城市，2019（3）：55-56.

[3]李钰，吕建国.基于BIM和VR/AR技术的地铁施工信息化安全管理体系[J].工程管理学报，2017，31（4）：111-115.