隨著全球新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃興起，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與實體經(jīng)濟深度融合，對經(jīng)濟與社會發(fā)展產(chǎn)生了深層次與全方位影響。與之相適應，我國先后出臺了 “中國制造 2025”“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”“新一代人工智能”等發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃。如何推動物理系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的有機融合與深度協(xié)作，是支撐我國工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心問題之一。
近年來，在物聯(lián)網(wǎng)場景下，工業(yè) “數(shù)字孿生”技術成為一個研究熱點，其利用數(shù)字技術對物體、系統(tǒng)、流程的信息進行實時映射，完成虛擬仿真過程，從而顯著減輕工業(yè)領域技術創(chuàng)新和決策優(yōu)化研究中面臨的重資產(chǎn)和高成本負擔。
面向智慧工廠的 數(shù)字孿生架構 “孿生”意味著數(shù)字化虛擬表示將在整個生命周期中雙向鏈接到物理實體。將這一概念應用于安全生產(chǎn)過程中，可衍生出若干種數(shù)字孿生架構。 基礎數(shù)字孿生架構，主要包括物理空間、虛擬空間以及多個空間之間的連接，開展智慧工廠運營、指揮、決策、仿真。 物理空間包含物理實體、傳感器和執(zhí)行器；而虛擬空間包含從多角度建立的虛擬模型及數(shù)據(jù)分析；物理空間和虛擬空間之間的連接連通了 2個空間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與指令的傳遞。
數(shù)字孿生工廠建模
平臺利用虛擬現(xiàn)實方法獲得工廠現(xiàn)狀的全熱點三維模型，結合 3DGIS+BIM技術搭建并集成全生命周期的動靜態(tài)數(shù)據(jù)，在大屏顯示上以“一張圖”的形式漫游展示整個生產(chǎn)過程，形成資產(chǎn)、生產(chǎn)、安全管理的數(shù)據(jù)生態(tài)環(huán)境，對企業(yè)生產(chǎn)運營維護等領域提供數(shù)據(jù)模型服務，為企業(yè)管理與維護過程提供仿真、評估和優(yōu)化的技術支持。
平臺應用
1、設備可視化管理
設備日常管理利用數(shù)字孿生工廠可以對企業(yè)儀表、閥門、動、靜設備、安全與消防設備等進行可視化管理，實現(xiàn)臺賬數(shù)據(jù)與現(xiàn)場位置的有機統(tǒng)一，提高管理效率。
設備實時監(jiān)測平臺可以智能對設備進行監(jiān)控，對臨近設備有效日期、到期檢驗、負責人等進行智能提醒，協(xié)助設備日常管理實現(xiàn)可視化、智能化。
2、生產(chǎn)環(huán)境安全檢測
氣體檢測預警運用環(huán)境監(jiān)測傳感器模組，實現(xiàn)對園區(qū)設備、氣體罐、有毒氣體泄漏、包括對易發(fā)生泄漏的罐組、減壓裝置、閥門和管線法蘭等部分實時監(jiān)控分析預警。
熱成像預警將熱成像圖像和可見光圖像相結合，可對管道溫度、變壓器溫度、開關類設備溫度、設備自燃火情等進行監(jiān)控和報警，徹底杜絕跑冒滴漏。
3、人員行為檢測
利用圖像區(qū)域識別延申技術，對進入工廠危險區(qū)域、危險穿越、異常作業(yè)行為的人員行為識別預警，并將預警信息上傳安保監(jiān)控室及相關管理人。
4、智能可視化巡檢
在虛擬環(huán)境中直接進行巡檢工作，支持第一視角或第三視角廠區(qū)巡檢、自定義巡檢線路等功能，同時集成機器人智能巡檢系統(tǒng)，實時查看監(jiān)測數(shù)據(jù)及設別狀態(tài)，提高巡檢效率保障人員安全。
5、
VR全景安全巡檢
利用虛擬現(xiàn)實技術構建虛擬仿真的生產(chǎn)作業(yè)場景，通過逼真的環(huán)境感知體驗，打造多角度、多維度的立體可視化的人機交互學習模式，有效提高工人安全意識和技能，減少和消除安全隱患和違章事故。
6、高清視頻融合
平臺集成高清視頻，可以方便調(diào)閱高清視頻查看現(xiàn)場實時狀況，實現(xiàn)數(shù)字孿生界面向現(xiàn)實世界的交互實現(xiàn)，以現(xiàn)場資產(chǎn)為中心，查詢距離最近的高清攝像頭、視角位置最佳的攝像頭等。
7、可視化應急調(diào)度
事前智能預警
通過 VR安全培訓、物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)識別安全隱患、人工智能預防、對多種安全生產(chǎn)場景進行預測性維護和預測性安全隱患識別進行動態(tài)安全隱患識別與報警，并將報警信息分級推送至監(jiān)控平臺及手機端。
事中應急決策
根據(jù)不同的應急場景，自動匹配應急預案，集中周邊可調(diào)度的資源，對接移動端系統(tǒng)，實時指揮調(diào)度。
事后分析回溯
可視化指揮 +大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)立體防控體系助力持續(xù)監(jiān)測，記錄事件發(fā)生事前、事中、 事后的全過程數(shù)據(jù)，以便分析原因、持續(xù)優(yōu)化、針對性改善以及模擬事件推演等。
三維可視化系統(tǒng)優(yōu)勢
基于（ ztmapinfo）的輕量化、高效率、跨應式的三維可視化融合渲染技術打造的 智慧工廠系統(tǒng)管控平臺，將大幅壓縮成本，高效部署企業(yè)各項作業(yè)計劃的準確性及調(diào)控能力，實現(xiàn)快速應用、科學統(tǒng)一管理、實時監(jiān)控、信息及時性，提高生產(chǎn)安全管理效率。
結束語
順應國家制造業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，在數(shù)字化工廠的基礎上，面對越來越復雜的產(chǎn)品需求。工廠在單元設備級一步步走向智能化，最終目的就是要往系統(tǒng)智能化發(fā)展，變成一個智能工廠，使用數(shù)字孿生技術的綜合解決方案來進行產(chǎn)品生產(chǎn)、裝備運維、彈性物流等流程智慧化管理及智能化應用。面對更多新興技術的應用，對智慧工廠、智慧車間會提出更多的需求和挑戰(zhàn)，未來將展開更深入的研究和探討進而提高數(shù)字孿生技術在各行業(yè)之間的應用與發(fā)展。
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