基于GIS/SCADA的智慧燃气数字孪生Web3D可视化系统

Posted 2023-04-01 数维图2D3D前端可视化

在低碳经济快速发展的今天，天然气在我国能源结构的占比逐年提高，安全供气成为关乎民生福祉、经济发展和社会和谐的大事。

自我国开展燃气铺设以来，经过长期运营的家用燃气和工业燃气设备管道设施设备基础差、检维修难度大，且传统燃气行业巡查检修等都以人工为主，难以满足当下对燃气设备的综合化监测需求。2021年我国城镇燃气管网里程已达105万公里，主干天然气管道总里程达11.6万公里，天然气消费量达3690亿立方米，庞大的规模使得燃气智慧化成为大势所趋。

智慧燃气系统概述

智慧燃气是基干物联网、大数据、云计算、5G等先进技术，结合燃气行业特征，通过智能设备全面感知生产、环境、状态等信息的全方位变化，对海量感知数据进行传输、存储和处理，实现大数据时代下对数据的智能分析，以更加精细、动态的方式管理燃气企业生产、经营、服务和管理的各个环节，从而达到“智慧”的状态。

智慧燃气政策背景

• 2021.03，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，推进能源革命，建设清洁低碳、安全高效的能源体系，提高能源供给保障能力。
• 2021.11，《“5G+工业互联网”第二批十个典型应用场景和五个重点行业实践》，通过内置5G模块的仪器仪表，实时采集企业用电、水、燃气等各类能源数据；实现大规模终端的海量数据秒级采集和能效状态实时监控。
• 2022.02，《“十四五”国家应急体系规划》，推进城市电力、燃气、供水、排水管网和桥梁等城市生命线及地址灾害隐患点、重大危险源的城乡安全监测预警网络健身。推动淘汰落后技术、工艺、材料和设备。

智慧燃气站系统介绍

仿真全景概览

基于数字孪生理念，结合Sovit3D可视化平台，以实际燃气生产基地为蓝本，建立数字孪生3D模型，实现基地三维实景可视化，对基地的整体产量、储气量、出口流量、环境、设备等，进行全面实时监控。通过2D组态界面，灵活、高效、可靠的完成对基地设备、工艺流程的实时监测、自动控制、智能调节、分析决策、系统互动等综合管理功能；远程在线监测基地设备的运行状态、评估设备的检修周期，提高基地安全等级，减少场站事故发生。

管网监测系统

智能管网监测系统基于GIS系统建设，结合二三维一体化、物联网技术，对地理信息进行高效的存储、更新、操作、分析及显示；在管网及设备维护、停气抢修、计划作业工作中提供准确的坐标位置、地图参考、管径尺寸、管网埋深等信息数据，并且在应急抢修应用中可以进行爆管模拟，分析出需关闭的阀门和受影响的用户，通过综合调度短信或者电话通知用户停气情况，为用户提供更贴心的服务。

自动巡检系统

基于先进的移动机器人平台系统，使用巡检机器人协助燃气企业进行基地的日常巡检任务，实现表计识别、红外测温、燃气泄漏检测、声音分析、高清视频监控等功能。不需要对现有燃气设备设施进行改造，无需加装任何附加装置，可替代人工完成大部分巡检任务，有工作效率高、无疲劳、巡检质量稳定等特点。

设备管理系统

设备运维管理系统是对基地设备、管网设备（调压设备、阀井设备、阴保设备等）进行规范化、高效、信息化的运维管理系统。从设备投运到报废全程记录设备巡查、维修、保养情况。实现对设备保养及时提醒，利于延长设备使用寿命。统计分析、维修效率、设备状态一目了然，回顾分析全生命周期表现，完善流程和人员管理。

视频监控系统

采用图像处理、模式识别和计算机视觉技术，通过在监控系统中增加智能视频分析模块，自动检索异常目标，对视频源中的主要和有效信息内容开展解析和获取，迅速精准定位事发现场，分辨监控显示屏中的异常现象，并以更快、最好的方法传出报警，从而有效进行事前预警，事中处理，事后及时取证的实时监控。

周界安防系统

集视频监控、人脸视频、自然环境采集、中心存储、报警联动、解码上墙、地图查看等技术，采用在围栏上或砖墙上挂装智能入侵探测器，实现围界入侵目标检测、识别及定位，并能准确区别入侵者与非入侵行为。智能监测入侵、攀高、翻越围墙等情况，完成报警视频联动，有效防范周界异常现象产生。

智能预警系统

针对设备故障、突发火情等各类安全事件，基于时间、空间、指标等多个维度建立数据阈值告警触发规则，并支持集成视频巡检、流量监测、电子围栏等系统数据，自动监控各类焦点事件的发展状态，进行可视化自动告警。

消防管理系统

接入现有的消防水系统、火灾自动报警系统等，实时对消防设备设施运行状态进行监测，当发生异常（火灾、爆炸等）状况时，可联动报警点附近摄像头弹窗，显示实时监控画面，并计算人员逃生的路线，远程启动灭火流程等；有序进行撤离，保障人员生命安全、财产损失。

应急指挥系统

整合险情来源渠道，利用地理信息数据、实时监控信息、外部资源信息及以往事故资料、历史数据和维抢修情况等基础资料，对险情进行统一受理、调度及监控。打通调度中心与现场人员的沟通渠道，实现应急抢险工作的快、准、便，有效排除险情，降低事故损失。

智慧燃气站建设价值

基于人工智能、物联网、5G、大数据等先进技术，采用 数维图（以下简称 SovitJS )创新的 2D/3D 可视化组态和三维建模技术，数字孪生燃气站三维可视化系统，对基地内的人、设备、环境进行全面感知，赋能燃气产业向信息化、可视化、绿色化环保方向发展。

探秘数字孪生技术——如何让智慧机场更加高效智能？

在《智慧民航建设路线图》文件中，民航局明确指出，智慧机场是实现智慧民航的四个核心抓手之一。这一战略性举措旨在推进数字化技术与航空产业的深度融合，为旅客提供更加智能化、便捷化、安全化的出行服务，进一步提升我国民航发展的水平和国际竞争力。

智慧机场数字孪生解决方案是创建一种轻量、可交互的基于 Web 的智慧机场 3D 可视化解决方案，以青岛胶东国际机场为背景，聚焦机场的全局和航站楼两个主要区域，通过多元的可视化手段呈现机坪、廊桥、跑道、飞机、边检海关出入境区、旅客安检区和行李提取区等。解决方案将推进数字化管理模式，以机场服务能力、运维水平、建设能力、全域协同运营等维度为基础，推动航站楼服务的智能化，飞行区的少人化，以及旅客和货物的联程联运。

通过第一人称视角身临其境地浏览客舱布局、座位间距和机载设施等信息，管理者可以享受全新的视觉效果，获得更直观的巡检体验。

以机坪为核心的机场运输作业区域，提供各种地面服务，如旅客、货物装卸、停放和机务维修。全篇应用 Hightopo 自研 HT 图形引擎，数字孪生机坪内飞机、廊桥、停机位、联络道、滑行道和车辆等关键对象。通过实时监测和多维度综合分析，实现对机位分布、飞机停靠、廊桥状态、航班状态、出港离港状态、跑道开闭状态和车辆状态的管理。

面板中航班信息集中呈现全部廊桥与飞机当前或历史的运营状态（工作中/已计划/空闲中/待登机/安检中）。

这个方案支持动态告警监测机制，可以监测飞机容量、机位冲突、机位机型不匹配等情况，并与机位容量、进出港航班数量、机位调配进行联动分析。

通过多方位监测机场机位的实况信息，可以在 7*24 小时内实现异于常态事件的实时预警告警，实现机场机位的平衡管理、动态预警和联动控制，为机场资源管理和调度提供数据支持。工作人员可依据监测到的机位容量、进出港航班量、机位调配等参数，对机场机位实况展开可行性并行分析。

图扑可通过对接 API 数据接口，以三维建模技术对飞机结构进行立体呈现，并以数据面板形式浮现维修中心内各飞机基本信息、检修状态、计划完成时间等关键内容。以建立文件记录的形式有效追踪历史作业流程规范，实现维修记录数字化、维修方案可视化、沟通协作网络化的全流程管理。

运用自研 HT 渲染引擎，数字孪生多类型机型。以 360° 旋转展示，满足指挥中心直观查看设施机型的整体结构，以及与执飞飞机之间信息的实时共享。通过把飞行的实时数据接入可视化大屏，实现实时监控当前客机载客量、机型、机龄等基本信息及状态。

可视化设计可以实现对地面服务作业态势的实时追踪和历史流程的高效溯源比对。同时，通过高亮和透视等效果，能够清晰展示廊桥内人员行走路径、飞机座舱结构，以及行李拖车和牵引车与飞机的运作工况。这些功能和特点提高了机场地面服务作业的可视化程度，使得机场管理者能够更加全面地了解机场的运营状况，从而更加精准地进行资源调配和指挥，提高机场的运行效率和安全性。

制作流畅得动画交互效果，真实复现引导车引领飞机进港停靠-各类保障车辆靠近检修-货运车辆输送货物-牵引车牵引飞机出港全流程。通过实时追踪和安全预警机制，可以有效地提高机坪作业车辆的管理和安全性。可视化、互动和透明的方式展示机坪车辆的位置和状态，以及对潜在的安全风险进行实时监测和预警。机场管理部门更好地掌握机坪作业车辆的运行状况，及时发现和解决问题，确保机场的正常运行。

通过传感装置监测跑道、滑行道、机坪、联络道等的飞机基本信息、飞行状态、位置等参数，实现了道面沉降精准监测、道面安全情况感知等多元跑道智能化服务。同时，这也避免了因错误的评判跑道状态而导致飞机落地后冲出跑道的事故再次发生。

机场跑道内的助航灯光是为了在夜间或能见度较低的白天，辅助飞机驾驶员正确地判断飞机到跑道入口的距离和方向，并保证飞机安全进近和着陆。通过搭载智能感知元件，对跑道内助航灯设备得实时状态监测和历史数据进行精准查询，从而实现对灯光系统的实时巡检。同时，该软件还可以通过三维可视化监管，对助航灯设备的空间位置分布进行监测。

允许通过单击目标照明设备的名称、类型、数量、状态、工作时间和其他参数进行查询，并在一个大屏上显示所有设备的当前运行状态。该平台为超过预定义阈值的设备提供报警功能，工作人员可以根据报警信息制定合理的维护计划。这有助于降低机场导航灯的维护成本，同时提高检查和维护工作的效率。

通过图扑软件的天气雷达或气象管理可视化业务系统，工作人员可以模拟和复现场景内的多种气象变化，监测关键指标如风力、积水、降雪等，并进行综合性评判分析。

为了优化地面管制指挥席的航班滑行规划及减少地面滑行冲突事件的发生，图扑软件利用高亮流光效果对各飞机滑行路径进行清晰展示，以便地面工作人员能够统一、共享、集中规划航班滑出顺序及滑行路径。此外，软件通过与后台数据接口对接，实时上传飞机位置坐标信息，并依据分配结果规划路径，确保滑行路径可以同步动态刷新。通过这种方式，固化滑行路线，形成闭环滑行交通流，减轻地面工作负荷。

图扑软件的动画效果可以实现孪生飞机在进港降落、滑行、归至停机位的全过程逼真展示，让工作人员能够直观生动地了解整个过程的动态情况。