來源 2022年06月 總第80期《超圖通訊》
電廠數(shù)字孿生，是近些年來在我國能源供給側(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)，實現(xiàn)電廠智能化生產(chǎn)經(jīng)營的行業(yè)轉(zhuǎn)型方向。
要實現(xiàn)電廠數(shù)字孿生，電廠的地理空間框架就需要進行升級改造，進行智慧電廠時空基礎(chǔ)設(shè)施全面建設(shè)，將空間基準提升為時空基準、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫提升為時空大數(shù)據(jù)、地理信息公共平臺提升為時空信息云平合，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)一的時空大數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)電廠時空資源的統(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)型升級的背景下，超圖集團結(jié)合自身在地理信息、數(shù)字孿生等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢和業(yè)務(wù)優(yōu)勢，以電廠時空數(shù)據(jù)為重點研究對象，基于SuperMap GIS基礎(chǔ)軟件開發(fā)建設(shè)，開展數(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套標準、3個數(shù)據(jù)庫、1個系統(tǒng)。
1套標準
1套標準聚焦于數(shù)字孿生智慧電廠標準規(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)用的整個流程，指導數(shù)字孿生電廠產(chǎn)品建設(shè)工作有序開展。
規(guī)范標準的建設(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時間節(jié)點，可以隨著電廠的發(fā)展，實現(xiàn)同步更新，保證了系統(tǒng)的活力，增強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個數(shù)據(jù)庫
3個數(shù)據(jù)庫聚焦于數(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)建了電廠資源的時空大數(shù)據(jù)倉庫。
基于南方電網(wǎng)全空間信息模型，無縫銜接二三維基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，匯聚了電廠超過 20GB建筑物白模、城市精細模型、BIM等地理場景數(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，通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)匯聚與處理，實現(xiàn)與現(xiàn)實世界的精準映射，通過建設(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。
1個系統(tǒng)
1個系統(tǒng)聚焦于電廠數(shù)據(jù)的管理、展示與分析，對電廠空間進行精細、全面、動態(tài)的模擬。
系統(tǒng)重點將智能感知數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進行融合，并基于SuperMap的三維場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)的實時發(fā)生和空間表達，增強了物聯(lián)感知數(shù)據(jù)的展示效果。
同時，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，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)了智慧電廠的價值以及長期、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；通過空間對象和業(yè)務(wù)屬性、感知監(jiān)測的融合，給空間對象關(guān)聯(lián)各類屬性，形成動靜一體的孿生底座。
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、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
在多融合的基礎(chǔ)上，通過電廠沙盤實現(xiàn)現(xiàn)實電廠的全方位、立體化、多角度、動態(tài)化呈現(xiàn)，除了對場景設(shè)計、可視化效果、渲染性能優(yōu)化之外，通過接入各類感知信息，實現(xiàn)了與現(xiàn)實電廠實時聯(lián)動。
平臺可呈現(xiàn)多類實景三維（地形級、部件級）電廠場景：宏觀上可通過大場景展示城市地形、地貌及現(xiàn)狀；微觀上可以進入到重點建筑物、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
平臺的空間底座全空間資源池兼容所有主流的實景三維數(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，對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、移動端等多端應(yīng)用；另外，平臺技術(shù)架構(gòu)全面升級，能夠完全適配全國產(chǎn)化環(huán)境（包括服務(wù)器、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等），并已在多個項目中成功實踐。
關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新方法
微服務(wù)架構(gòu)
平臺基于微服務(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)層和平臺應(yīng)用層5部分展開。
1. 基礎(chǔ)設(shè)施層處于整個平臺的最底層，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)級別的支撐。
2.GIS引擎層提供整個平臺搭建所需的GIS引擎組件，可進行時空數(shù)據(jù)整合建庫及數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布，并提供多種開發(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)層通過整合接入企業(yè)已有時空資源，構(gòu)建時空數(shù)據(jù)庫，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)用層提供時空數(shù)據(jù)支撐。
4. 地理服務(wù)層基于GIS平臺，以時空數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，為應(yīng)用層提供各類時空資源服務(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. 平臺應(yīng)用層構(gòu)建地圖管理平臺和定位綜合平臺。通過地圖管理平臺實現(xiàn)對企業(yè)時空資源的一體化管理，提供平臺電廠服務(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、三維場景、功能服務(wù)、開發(fā)中心、智能運營中心以及系統(tǒng)配置功能；定位綜合平臺可對電廠定位信息進行整合并提供統(tǒng)一的訪問接口，實現(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)共享和開放
iPortal作為平臺的控制中樞，是用戶實現(xiàn)WebGIS內(nèi)容管理和訪問控制，以及多種 API或接口的訪問方式，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.可視化的門戶定制能力；6.擴展開發(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)存儲技術(shù)、空間大數(shù)據(jù)計算技術(shù)、流計算技術(shù)及空間大數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)。同時，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、處理與分析，實現(xiàn)數(shù)量級的性能提升。
在智慧電廠的建設(shè)布局過程中，數(shù)據(jù)將成為建設(shè)單位的核心資產(chǎn)之一，面對體量大、來源廣、增長快的海量空間數(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)一標準接口的訪問接入能力；
2. 支撐空間數(shù)據(jù)庫引擎、文件存儲引擎、分布式存儲引擎的數(shù)據(jù)引擎訪問能力；
3. 大數(shù)據(jù)分析計算能力、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)的運用，幫助用戶在實際項目建設(shè)過程中，簡化工作流程，提高處理效能，提升數(shù)字孿生電廠呈現(xiàn)體驗，成為構(gòu)建智慧電廠的強大引擎。
超圖集團充分考慮當前國家智慧電廠建設(shè)任務(wù)及需求，利用自身發(fā)展優(yōu)勢，協(xié)同電廠主體機構(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、場景高保真渲染、服務(wù)運營智慧化的解決方案。接下來，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，推動電廠智慧化建設(shè)，形成一批可復制、可推廣的建設(shè)成果，通過示范帶動、典型引路、以點帶面，努力打造數(shù)字孿生電廠示范工程，助力新時期智慧電廠信息化高質(zhì)量發(fā)展。
超圖集團
撰文：安全應(yīng)急與企業(yè)行業(yè)發(fā)展中心 馬亞飛、國圖信息 張永正
審簽：劉宏愷
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