基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统技术方案

本发明专利技术涉及电子信息技术领域，特别是基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，包括了沉浸式设备空间渲染模块、交互式设备操控模块、触感式异常反馈模块、VRO‑API数据通信模块、IBMS集成平台和数据中心，通过使用基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，让用户能够在VR硬件产品的帮助下，通过虚境增强，把现实中的设备管理推向全息应用的漫游场景中，从而摆脱以往依赖于工作经验和设备熟悉度的管理维护方式，真正做到智能建筑设备管理上的场景与数据同步、位置与知识同步、情景与预案同步以及理论与实践同步。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统
本专利技术涉及电子信息
，特别是基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统。
技术介绍
随着科技的进步，我国的信息化、智能化也发展起来。现代建筑设备的管理与运营，必须借助以智能建筑管理系统（IBMS，IntelligentBuildingManagementSystem）为基础的软硬件一体化集成平台，从而通过统一的软件平台对建筑物内的设备进行控制和管理。然而，由于智能建筑内的设备多样性和复杂性，以及物业管理人员的信息化技能不足，而导致的系统应用与使用者管理水平的脱节，日益阻碍了建筑内的智能化设备的广泛应用，提升了智能化设备的培训成本与管理成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，通过使用基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，让用户能够在VR硬件产品的帮助下，通过虚境增强，把现实中的设备管理推向全息应用的漫游场景中，从而摆脱以往依赖于工作经验和设备熟悉度的管理维护方式，真正做到智能建筑设备管理上的场景与数据同步、位置与知识同步、情景与预案同步以及理论与实践同步。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术公开了基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，包括了沉浸式设备空间渲染模块、交互式设备操控模块、触感式异常反馈模块、VRO-API数据通信模块、IBMS集成平台和数据中心，沉浸式设备空间渲染模块用于将虚拟现实渲染中的用户与设备相对位置的坐标换算，交互式设备操控模块用于同步用户肢体动作与设备管理，触感式异常反馈模块用于将设备异常状态以触感式反馈于用户，VRO-API数据通信模块用于建立沉浸式设备空间渲染模块、交互式设备操控模块和触感式异常反馈模块与IBMS集成平台和数据中心的数据处理和通讯。其中，沉浸式设备空间渲染模块用于将虚拟现实渲染中的用户与设备相对位置的坐标换算具体方法为:三维标记：将设备在三维渲染空间里的三维坐标固定标记为(x0,y0,z0)，把处于第一视角的用户位置标记为(x,y,z)，第一视角在空间中的旋转向量δ为i(x0,y0,z0)-i(x,y,z)；二维渲染：将设备的实时信息，渲染成二维平面图形，并在发送到用户视界之前，并进行δ值的偏移。其中，交互式设备操控模块用于同步用户肢体动作与设备管理具体操作为：用户通过使用肢体向上、下、左、右、前、后动作，完成设备管理中的启动、停止、参数选择、参数调整上、参数调整下和恢复预设值。优选的，交互式设备操控模块用于同步用户肢体动作与设备管理具体操作还包括有：空间结构化：将建筑空间以0.1m为单位，划分为0.1mx0.1mx0.1m的空间小块，假设空间的高度为H’米，宽度为W米，长度为L米，则该建筑空间的空间分辨率为：R’=H’xWxL/(0.1mx0.1mx0.1m)=1000xH’xWxL；动作归一化:将非正交斜跨空间小块的肢体动作轨迹进行归一化处理,使用Dx,Dy,Dz这一组向量来表示所需的六个方向，即用户肢体向上、下、左、右、前、后动作方向,对每个向量进行如下线性函数转换：Dx=(Mx-Mmin)/(Mmax-Mmin)；Dy=(My-Mmin)/(Mmax-Mmin)；Dz=(Mz-Mmin)/(Mmax-Mmin)；其中,Mx、My、Mz分别为转换前在x、y、z方向上的原始位移向量值，Mmax和Mmin分别为归一化样本采样允许的最大值和最小值。优选的，交互式设备操控模块用于同步用户肢体动作与设备管理具体操作还包括有：空间去噪：将空间的高度H’设置为0.5-2.5m，其余空间内的数据可以在动作捕捉时，视为噪声空间而进行滤除。其中，触感式异常反馈模块用于将设备异常状态以触感式反馈于用户具体方法如下：触感式异常反馈模块的力反馈的输出算法基于广度传播优先，以触觉绘制为目标，将用户所使用的可穿戴力反馈设备为终端，定义力反馈输出为N，设备故障报警输出为Nfault，设备故障报警输出叠加系数为Afault，火灾防盗告警输出为Nalarm，火灾防盗告警输出叠加系数为Aalarm，则基础力反馈输出为：N=Min(Nmax,Nfault+Nalarm)；其中，Nmax是力反馈输出终端允许输出的最大值，系统多故障和报警叠加输出为：N=Min(Nmax,Afaultx∑Nfault+Aalarmx∑Nalarm)。本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术通过使用基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，让用户能够在VR硬件产品的帮助下，通过虚境增强，把现实中的设备管理推向全息应用的漫游场景中，从而摆脱以往依赖于工作经验和设备熟悉度的管理维护方式，真正做到智能建筑设备管理上的场景与数据同步、位置与知识同步、情景与预案同步以及理论与实践同步。2.经过合理设计的管理系统，在沉浸式设备空间渲染模块中通过三维标记和二维渲染，可以使用户在虚拟现实终端设备中，看到完整的角度无偏差的全息界面，并且该步骤均在线性时间内完成计算，可以让展示画面达到每秒75帧以上，开启GPU硬件加速后可以达到每秒150帧，提高沉浸式体验效果。3.在交互式设备操控模块中，通过空间结构化、空间去噪和动作归一化技术，将算法复杂度降到最低，在进行动作捕捉中，以一个长20米，宽8米，高5米的的设备管理间为例，其可以识别的空间分辨率为800K，低于一个普通显示器的颜色分辨率，开启空间去噪之后的空间分辨率仅为320K，进一步降低了动作捕捉的计算量，用户在使用中的体验延迟非常小，从而可以把一些全息参数显示值与真实设备动作同步起来。附图说明图1为本专利技术的流程示意图。图2为本专利技术的沉浸式设备空间渲染模块工作示意图。图3为本专利技术的交互式设备操控模块说明示意图。主要部件符号说明:1：沉浸式设备空间渲染模块，2：交互式设备操控模块，3：触感式异常反馈模块，4：VRO-API数据通信模块，5：IBMS集成平台，6：数据中心，7：设备群组。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。实施例1本实施例公开了一种基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，包括了沉浸式设备空间渲染模块1、交互式设备操控模块2、触感式异常反馈模块3、VRO-API数据通信模块4、IBMS集成平台5和数据中心6，沉浸式设备空间渲染模块1用于将虚拟现实渲染中的用户与设备相对位置的坐标换算，交互式设备操控模块2用于同步用户肢体动作与设备管理，触感式异常反馈模块3用于将设备异常状态以触感式反馈于用户，VRO-API数据通信模块4用于建立沉浸式设备空间渲染模块1、交互式设备操控模块2和触感式异常反馈模块3与IBMS集成平台5和数据中心6的数据处理和通讯。对于尚未实施和建立智能建筑管理系统的新建筑，采用全新实施的方式来部署实施本专利技术。其具体步骤说明如下：建立空间模型：从AUTOCAD等设计图中，提取建筑的空间结构，从而得到其房间、楼梯、通道、走廊、设备间、夹层、管网等数据，进而建立与真实建筑环境匹配的空间建构模型，作为沉浸式设备空间渲染模块1(IDSR)的基础模型。同时，将各个智能化子系统设备的位置从其设计图中提取出来，置入IDSR的基础模型中。考虑到置入时，各个子系统的设计出发点与设备位置实施图与建筑空间的位置可能有所偏差，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，其特征在于，包括了沉浸式设备空间渲染模块、交互式设备操控模块、触感式异常反馈模块、VRO‑API数据通信模块、IBMS集成平台和数据中心，所述的沉浸式设备空间渲染模块用于将虚拟现实渲染中的用户与设备相对位置的坐标换算，所述的交互式设备操控模块用于同步用户肢体动作与设备管理，所述的触感式异常反馈模块用于将设备异常状态以触感式反馈于用户，所述的VRO‑API数据通信模块用于建立沉浸式设备空间渲染模块、交互式设备操控模块和触感式异常反馈模块与IBMS集成平台和数据中心的数据处理和通讯。

【技术特征摘要】
1.基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，其特征在于，包括了沉浸式设备空间渲染模块、交互式设备操控模块、触感式异常反馈模块、VRO-API数据通信模块、IBMS集成平台和数据中心，所述的沉浸式设备空间渲染模块用于将虚拟现实渲染中的用户与设备相对位置的坐标换算，所述的交互式设备操控模块用于同步用户肢体动作与设备管理，所述的触感式异常反馈模块用于将设备异常状态以触感式反馈于用户，所述的VRO-API数据通信模块用于建立沉浸式设备空间渲染模块、交互式设备操控模块和触感式异常反馈模块与IBMS集成平台和数据中心的数据处理和通讯。2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，其特征在于：所述的沉浸式设备空间渲染模块用于将虚拟现实渲染中的用户与设备相对位置的坐标换算具体方法为:三维标记：将设备在三维渲染空间里的三维坐标固定标记为(x0,y0,z0)，把处于第一视角的用户位置标记为(x,y,z)，第一视角在空间中的旋转向量δ为i(x0,y0,z0)-i(x,y,z)；二维渲染：将设备的实时信息，渲染成二维平面图形，并在发送到用户视界之前，并进行δ值的偏移。3.如权利要求1所述的基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，其特征在于：所述的交互式设备操控模块用于同步用户肢体动作与设备管理具体操作为：用户通过使用肢体向上、下、左、右、前、后动作，完成设备管理中的启动、停止、参数选择、参数调整上、参数调整下和恢复预设值。4.如权利要求3所述的基于虚拟现实的全息实境建筑设备管理系统，其特征在于：所述的交互式设备操控模块用于同步用户肢体动作与设备管理具体操作还包括有：空间结构化：将建筑空间以0.1m为单位，划分为0.1mx0.1mx0.1m的空间小块，假设空间的高度为H’米，宽度为W...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，夏勇兴，罗丽青，
申请(专利权)人：厦门中智信系统集成有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35