來(lái)源 2022年06月 總第80期《超圖通訊》
電廠數(shù)字孿生,是近些年來(lái)在我國(guó)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革及傳統(tǒng)企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合政策的大背景下,基于數(shù)字孿生技術(shù),實(shí)現(xiàn)電廠智能化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的行業(yè)轉(zhuǎn)型方向。
要實(shí)現(xiàn)電廠數(shù)字孿生,電廠的地理空間框架就需要進(jìn)行升級(jí)改造,進(jìn)行智慧電廠時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施全面建設(shè),將空間基準(zhǔn)提升為時(shí)空基準(zhǔn)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)提升為時(shí)空大數(shù)據(jù)、地理信息公共平臺(tái)提升為時(shí)空信息云平合,以及將分散的服務(wù)器集群提升為集約的云環(huán)境。因此,電廠轉(zhuǎn)型,亟需搭建統(tǒng)一的時(shí)空大數(shù)據(jù)共享平臺(tái),實(shí)現(xiàn)電廠時(shí)空資源的統(tǒng)一管理、調(diào)度和共享。
【資料圖】
數(shù)字孿生智慧電廠解決方案
在加快數(shù)字電廠地理空間框架轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下,超圖集團(tuán)結(jié)合自身在地理信息、數(shù)字孿生等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì),以電廠時(shí)空數(shù)據(jù)為重點(diǎn)研究對(duì)象,基于SuperMap GIS基礎(chǔ)軟件開(kāi)發(fā)建設(shè),開(kāi)展數(shù)字孿生智慧電廠關(guān)鍵技術(shù)與解決方案的研發(fā)工作。
超圖集團(tuán)數(shù)字孿生智慧電廠解決方案的核心建設(shè)內(nèi)容為“1+3+1”,即1套標(biāo)準(zhǔn)、3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、1個(gè)系統(tǒng)。
1套標(biāo)準(zhǔn)
1套標(biāo)準(zhǔn)聚焦于數(shù)字孿生智慧電廠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè),包括了數(shù)據(jù)管理規(guī)范、數(shù)據(jù)更新規(guī)范以及圖層使用規(guī)范,明確了數(shù)據(jù)從生產(chǎn)到應(yīng)用的整個(gè)流程,指導(dǎo)數(shù)字孿生電廠產(chǎn)品建設(shè)工作有序開(kāi)展。
規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè),為后續(xù)新電廠、新數(shù)據(jù)的加入提供了指引,讓數(shù)字孿生智慧電廠不是停留在某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn),可以隨著電廠的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)同步更新,保證了系統(tǒng)的活力,增強(qiáng)了智慧電廠的可用性,也更加符合數(shù)字孿生的發(fā)展要求。
3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)
3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)聚焦于數(shù)字孿生智慧電廠數(shù)據(jù)的整合與匯聚,包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)、智能感知數(shù)據(jù),構(gòu)建了電廠資源的時(shí)空大數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。
基于南方電網(wǎng)全空間信息模型,無(wú)縫銜接二三維基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù),匯聚了電廠超過(guò) 20GB建筑物白模、城市精細(xì)模型、BIM等地理場(chǎng)景數(shù)據(jù),結(jié)合業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)、智能感知數(shù)據(jù)等,通過(guò)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)匯聚與處理,實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)世界的精準(zhǔn)映射,通過(guò)建設(shè)數(shù)字孿生電廠,最終形成了智慧電廠的三維數(shù)字底盤(pán)。
1個(gè)系統(tǒng)
1個(gè)系統(tǒng)聚焦于電廠數(shù)據(jù)的管理、展示與分析,對(duì)電廠空間進(jìn)行精細(xì)、全面、動(dòng)態(tài)的模擬。
系統(tǒng)重點(diǎn)將智能感知數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,并基于SuperMap的三維場(chǎng)景渲染能力以及空間分析的能力,更好地模擬了感知數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)生和空間表達(dá),增強(qiáng)了物聯(lián)感知數(shù)據(jù)的展示效果。
同時(shí),系統(tǒng)建設(shè)了完善的工作流程,將二三維數(shù)據(jù)的建設(shè)成果,以服務(wù)的形式在系統(tǒng)中注冊(cè),附以相關(guān)的示例代碼,為后續(xù)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)整合提供了路徑,體現(xiàn)了智慧電廠的價(jià)值以及長(zhǎng)期、橫向發(fā)展的基礎(chǔ)能力。
三大特色助力智慧電廠建設(shè)
多融合
“多融合”主要包括數(shù)據(jù)融合和技術(shù)融合。
1. 數(shù)據(jù)融合是通過(guò)空間數(shù)據(jù)融合(數(shù)字高程模型和正射影像、BIM和三維場(chǎng)景、地上空間和地下空間數(shù)據(jù)等),構(gòu)建靜態(tài)的空間底座;通過(guò)空間對(duì)象和業(yè)務(wù)屬性、感知監(jiān)測(cè)的融合,給空間對(duì)象關(guān)聯(lián)各類屬性,形成動(dòng)靜一體的孿生底座。
2. 技術(shù)融合是指在地理信息技術(shù)的基礎(chǔ)上,融合視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)及電子圍欄等技術(shù),綜合提升在可視化表達(dá)、電廠綜合監(jiān)管以及輔助決策等方面的能力,以更好地服務(wù)各類應(yīng)用。
優(yōu)表達(dá)
在多融合的基礎(chǔ)上,通過(guò)電廠沙盤(pán)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)電廠的全方位、立體化、多角度、動(dòng)態(tài)化呈現(xiàn),除了對(duì)場(chǎng)景設(shè)計(jì)、可視化效果、渲染性能優(yōu)化之外,通過(guò)接入各類感知信息,實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)實(shí)電廠實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。
平臺(tái)可呈現(xiàn)多類實(shí)景三維(地形級(jí)、部件級(jí))電廠場(chǎng)景:宏觀上可通過(guò)大場(chǎng)景展示城市地形、地貌及現(xiàn)狀;微觀上可以進(jìn)入到重點(diǎn)建筑物、設(shè)施設(shè)備、地下空間內(nèi)部,呈現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、部件設(shè)施組成等。
全兼容
平臺(tái)的空間底座全空間資源池兼容所有主流的實(shí)景三維數(shù)據(jù)成果,并且形成了從資源接入、管理、可視化到共享應(yīng)用全系解決方案,依托SuperMap GIS平臺(tái),對(duì)外共享的資源和能力支持各類主流技術(shù)框架,可構(gòu)建包括桌面端、移動(dòng)端等多端應(yīng)用;另外,平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)全面升級(jí),能夠完全適配全國(guó)產(chǎn)化環(huán)境(包括服務(wù)器、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等),并已在多個(gè)項(xiàng)目中成功實(shí)踐。
關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新方法
微服務(wù)架構(gòu)
平臺(tái)基于微服務(wù)架構(gòu)構(gòu)建,總體架構(gòu)圍繞設(shè)施層、GIS引擎層、數(shù)據(jù)層、地理服務(wù)層和平臺(tái)應(yīng)用層5部分展開(kāi)。
1. 基礎(chǔ)設(shè)施層處于整個(gè)平臺(tái)的最底層,建立在基礎(chǔ)軟硬件資源之上,為數(shù)據(jù)層提供操作系統(tǒng)級(jí)別的支撐。
2.GIS引擎層提供整個(gè)平臺(tái)搭建所需的GIS引擎組件,可進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)整合建庫(kù)及數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布,并提供多種開(kāi)發(fā)SDK,快速構(gòu)建基于云端一體化的空間大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)。
3. 數(shù)據(jù)層通過(guò)整合接入企業(yè)已有時(shí)空資源,構(gòu)建時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù),包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、BIM模型數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù),為服務(wù)層和應(yīng)用層提供時(shí)空數(shù)據(jù)支撐。
4. 地理服務(wù)層基于GIS平臺(tái),以時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),為應(yīng)用層提供各類時(shí)空資源服務(wù),包括二三維地圖服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、空間分析服務(wù)等。
5. 平臺(tái)應(yīng)用層構(gòu)建地圖管理平臺(tái)和定位綜合平臺(tái)。通過(guò)地圖管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)時(shí)空資源的一體化管理,提供平臺(tái)電廠服務(wù)總線、信息共享交換中心、地圖服務(wù)資源管理、二維地圖制圖、三維場(chǎng)景、功能服務(wù)、開(kāi)發(fā)中心、智能運(yùn)營(yíng)中心以及系統(tǒng)配置功能;定位綜合平臺(tái)可對(duì)電廠定位信息進(jìn)行整合并提供統(tǒng)一的訪問(wèn)接口,實(shí)現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和使用。
基于iPortal的數(shù)據(jù)共享和開(kāi)放
iPortal作為平臺(tái)的控制中樞,是用戶實(shí)現(xiàn)WebGIS內(nèi)容管理和訪問(wèn)控制,以及多種 API或接口的訪問(wèn)方式,是以Web為中心的全新的應(yīng)用模式能夠落地的重要保障。它為數(shù)字孿生智慧電廠提供了:1.GIS資源整合能力;2.快速的GIS資源查找能力;3.專業(yè)的在線制圖與地圖瀏覽能力;4.靈活的GIS資源共享能力;5.可視化的門(mén)戶定制能力;6.擴(kuò)展開(kāi)發(fā)能力。
空間大數(shù)據(jù)技術(shù)
空間大數(shù)據(jù)核心技術(shù)包括空間大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、空間大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)、流計(jì)算技術(shù)及空間大數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)。同時(shí),基于IT大數(shù)據(jù)技術(shù)重構(gòu)傳統(tǒng)GIS,支持海量空間數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)、處理與分析,實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)的性能提升。
在智慧電廠的建設(shè)布局過(guò)程中,數(shù)據(jù)將成為建設(shè)單位的核心資產(chǎn)之一,面對(duì)體量大、來(lái)源廣、增長(zhǎng)快的海量空間數(shù)據(jù),超圖大數(shù)據(jù)GIS技術(shù)為數(shù)字孿生智慧電廠建設(shè)提供了:
1. 海量多源數(shù)據(jù)基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口的訪問(wèn)接入能力;
2. 支撐空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎、文件存儲(chǔ)引擎、分布式存儲(chǔ)引擎的數(shù)據(jù)引擎訪問(wèn)能力;
3. 大數(shù)據(jù)分析計(jì)算能力、GP服務(wù)能力和流數(shù)據(jù)服務(wù)能力;
4. 空間大數(shù)據(jù)可視化能力。大數(shù)據(jù)GIS技術(shù)的運(yùn)用,幫助用戶在實(shí)際項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中,簡(jiǎn)化工作流程,提高處理效能,提升數(shù)字孿生電廠呈現(xiàn)體驗(yàn),成為構(gòu)建智慧電廠的強(qiáng)大引擎。
超圖集團(tuán)充分考慮當(dāng)前國(guó)家智慧電廠建設(shè)任務(wù)及需求,利用自身發(fā)展優(yōu)勢(shì),協(xié)同電廠主體機(jī)構(gòu),探索攻關(guān)數(shù)字孿生電廠關(guān)鍵核心技術(shù),形成了一套面向多源數(shù)據(jù)匯聚、場(chǎng)景高保真渲染、服務(wù)運(yùn)營(yíng)智慧化的解決方案。接下來(lái),超圖將聯(lián)合伙伴圍繞“1+3+1”的數(shù)字孿生電廠方案布局,推動(dòng)電廠智慧化建設(shè),形成一批可復(fù)制、可推廣的建設(shè)成果,通過(guò)示范帶動(dòng)、典型引路、以點(diǎn)帶面,努力打造數(shù)字孿生電廠示范工程,助力新時(shí)期智慧電廠信息化高質(zhì)量發(fā)展。
超圖集團(tuán)
撰文:安全應(yīng)急與企業(yè)行業(yè)發(fā)展中心 馬亞飛、國(guó)圖信息 張永正
審簽:劉宏愷
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