基于数字孪生的智慧机场建设方案（53页 PPT）

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P1 基于数字孪生智慧机场建设方案内容提要 1 、数字孪生关键技术解读 2 、 GIS 赋能数字孪生机场建设 3 、数字孪生机场建设效果 P2 P3 数字孪生关键技术解读 1 P 3 • 《中国民用航空发展第十三个五年规划》《民航科技发展“ 十三五”规划》提出了智慧机场的建设要运用通信、 GIS 、 GPS 、云计算、物联网、大数据分析等技术。建设智慧生产、智慧安全和智慧服务示范，实现航班运行相关信息的实时感知、地面资源的智能分配和特种车辆的智能调度，安防信息实时感知、事件智能捕获、危险人物自动定位和预警等。 • 《中国民航四型机场建设行动纲要 (2020-2035 年 ) 》，明确了四型机场建设的主要任务，其中包括建设智慧机场。 • 中国中国民航局发布了《“十四五”民用航空发展规划》、《中国民用航空局关于印发智慧民航建设路线图的通知》，明确要加强智慧民航建设顶层设计，落实多领域民航强国建设要求。 • 民航局召开智慧民航建设领导小组第一次会议，会上冯正霖局长指出，智慧民航建设已成为行业高质量发展的主攻方向。数字孪生机场是智慧机场的典型实现路径，要将信息化技术与传统基建有机融合，要以云计算、大数据、物联网、人工智能、 5G 通信为核心技术手段，抓住新一轮科技革命、技术革新机遇，推动我国机场高质量发展、跨越式进阶。 2016 年 12 月数字孪生机场是智慧机场的典型实现路径 2020 年 01 月 2021 年 12 月 2022 年 01 月 2021 年 04 月 P 4 • 数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟实体，借助历史数据、实时数据、以及算法模型等，模拟、验证、预测、控制物理实体过程的技术手段。 —— 工业和信息化部电子工业标准化研究院 1. 创建物理实体的虚拟实体：空间与实体对象仿真建模。 2. 历史数据、实时数据、以及算法模型：全样本数据、物联网、综合定位、业务规则。 3. 模拟、验证、预测、控制：数字化仿真模拟运行，指标分析，双向控制。 4. 全生命周期：宏观管理，规、建、管、运一体化；微观管理，全业务、全流程覆盖。 P6 数字孪生的定义指标库实体库规则库模型库如： • 限制性规则：两相邻机位航空器不能同时活动、引导车辆不能在航空器前后 200 米内行驶 • 合理性规则：机场居住用地只能建设居住类建筑如： • GTC 运力评估：对规划的 GTC 预估可以承载的交通量，与机场规划旅客量进行对比，评估运力是否匹配 • 飞行区航空器运行规则制定：根据现有运行规则及实际运行情况推演，模拟航空器滑行，评估可能出现的冲突，从而制定对应规则避免冲突模型库数据 ( Data) 规则库数字孪生总体理念： DIKW 四库进阶模型体征感知能力智慧 ( Wisdom) P7 实体库地理实体类：飞行区、建筑物、道路、管线、廊桥、机坪井盖 … 场景类：地形、影像、点云 … 对象实体类：飞行器、特种车辆、员工、旅 • 客 • • 空间计算能力知识 ( Knowledge) 共享服务能力精准映射能力指标库信息 ( Information) • 管控类指标：建筑限高、电磁环境、噪声环境、净空环境 …… • 评估类指标：鸟击事故率、净空障碍物查处率、助航灯光完好率、 FOD 损伤事故率…… 模拟仿真能力认知推理能力 … 分析技术深度学习机器翻译数字孪生关键技术数据仓库知识图谱视频分析可视化技术 3D GIS BIM AR\VR 三维仿真渲染 GPU 计算数据采集航空摄影测量街景激光点云扫描光学测量新型基础测绘倾斜摄影卫星遥感感知技术无线电感知 ADS- B 能源流量感知 OBU 监测基础技术 UWB 定位气象环境感知设备工况感知蓝牙定位手机信令视频监控边缘计算 5G 移动互联 P8 空间分析液位压力感知 GPS/ 北斗物联网网络分析雷达探测云计算空气质量感知大数据人工智能 P9 《地理空间数据库访问接口》 ) 标准 ( OGDC 软件形态一体化分析功能一体化多源三维数据融合技术实景三维模型 * 激光点云数据 * 三维地形 * 手工建模数据 * BIM 数据 * 符号化三维场景三维场数据 * 地下管线地质体数据 * 支持分布式计算二三维一体化数据模型三维网络不规则四面体网格 (TIM) 体元栅格 (Voxel Grid) 二维网络不规则三角网 (TIN) 栅格 (Grid) 新特性《基于 ( 空间三维模型数据格式的 WebGL “ 零客户端”技术虚拟现实/ / VR 增强现实混合现实 ) 《空间三维模型数据服务接口》标准数据存储一体化新一代三维 GIS 应用 S3M 二三维一体化 GIS 技术新一代三维 GIS 技术体系三维交互与输出新技术游戏引擎 /AR/MR 打印 ) ( 三维点二维点标准》线线体 3D 面面 P 9 / / / / / BIM+GIS 多源数据融合多源异构数据读取引擎场道精模航站楼 BIM 多源数据一体化整合 GTC BIM 转换引擎 GIS 地理信息遥感影像孪生机场信息模型 P10 技术中台数据中台数据仓库知识图谱分析服务数据服务知识服务 1 位置服务引擎空间可视化服务数据分析服务知识图谱引擎 GeoAI 服务工作流服务套业务前台 DTA+ 智能安全 DTA+ 能源环境 DTA+ 多元经营 DTA+ 综合交通 DTA+ 货运物流 DTA+ 基础设施 DTA+ 旅客服务 N个中台服务赋能应用基础层 P11 容灾备份感知层多源位置感知计算资源存储资源网络资源网络安全环境监测物联网感知视频监控设备运行监测生产运控安全应急服务运营绿色低碳 1 数据底座矢量数据影像数据高程模型 BIM 模型精细模型激光点云地下管网地下设施净空数据 1 个空间底座 OBU 手机信令 UWB 、蓝牙 DTA+ 生产运行数字孪生服务平台数据治理、数据采集、实体定义等标准体系 1 个底座、 1 套中台、 N 个应用、 1 个智脑个智慧机场大脑智慧大脑 GPS/ 北斗基础设施 ADS- B 雷达 P12 … 海量、多源异构三维地理空间数据为不同系统之间数据共享，提供了开放的三维数据格式标准 AR/VR/MR 端大屏端 Pad 端 Mobile 端 Web 端 PC 端数字孪生机场服务平台《机场空间三维模型数据交换格式与服务标准》 (Airport Spatial 3DModel AS3M) 数字孪生机场公共服务平台机场信息模型 ( Airport Information Model AIM) 精细模型传输、交换与高效可视化，不同终端的数字孪生仿真应用三维场数据 BIM 三维管线 2D/3D 点线面倾斜摄影激光点云 • 开放标准，赋能应用 AS3M 服务标准 • 支持低代码开发 • 提供全功能 GIS 应用 • 带来更具沉浸式体验 • 支撑孪生场景搭建多源数据融合新一代三维 GIS 技术赋能数字孪生三维 GIS 游戏引擎开发平台 P13 三维交互创新三维零客户端 P14 GIS 赋能数字孪生机场建设 2 P14 数字孪生机场实现方式虚实映射，构建机场现实和数字“同生共长”的数字孪生机场航站楼道路 “ 数字世界”的机场数字化 P15 信息反馈虚实映射绿地机场业务运行规则飞行区感知虚实同步，同生共长道面感知 GIS+BIM+IOT+AI+5G 规律映射物联感知环境感知 GTC 实体映射 “ 现实世界”的机场倾斜摄影三维数据数据采集与融合管理 BIM 数据三维场数据符号化三维场景激光点云数据地下管线三维数据 P16 手工建模三维数据三维地形数据数字孪生技术赋能机场智慧化建设，从”规划、建设、管理、运营“四位一体，全要素全场景构建智慧机场，极大的提升了机场的数字化生产要素的能力，为机场的安全运营、高效管理、旅客高品质体验，提供了新的有力的技术抓手。管理建设运营 P17 规划综合生产运行协同三维净空管理数字孪生机场应用系统建设 - 全业务数字化飞行区运行管理管理系统智能道面管理旅客服务管理智慧交通枢纽管理 P18 三维综合管线管理从空侧到陆侧全业务赋能综合应急管理平台智能安防管理商业运营管理 P19 P20 1个数字孪生服务平台 1套数字孪生门户 1 个孪生数据底座 N个视图赋能应用安全管理电车综管监控系统智慧设施服务总线设备与能源管理室宇设备自控系统物联网与“孪生空间”融合，“物连终端的融合” 消防管理风急照明系统系统房环 UPS 境制控系统机房与信息、通讯管理等 IOT+ GIS+ BIM 视频监控智能化系统物联网广急应机气电防防报巡消火设灾备系电报警检系播系统统警系源统监控统 LED 共公线机播广系统发布系统能位会对讲内议定统系统系统系机场专业系统桥达监视系统系控载港班合助机值 \| 引系导定设机息信 C 系位备计泊统 D 行、费示统 M 位显统李统系系托系监统运时空化绑点融合 BIM 模型数据设备设施数据地图数据报警事件分布综合报警监控体冷内能楼楼联源群计智温控能智网控机能量机门道梯禁侵入行飞场停口一频视合报管卡区场围界警理安防消应覆盖无统线系内 P21 末端设备 TCP/IP … 设备网、安放络、视频网专业系统网综合定位、导航服务网络系统 BacNet 布线系统网络协议 232 485 不间断电源系统设备运行综合监控网以太网、语音三维可视化融合 RS RS \ \ \ \ 设备资源分布信控航综航旅报统统统统统统统统统统统系集成客息系系系系系系系系系更通导离飞无蔽班警管巡照照智子雷引电隐明明监室室理理自 A / - - 移动端设备机载设备多源高精度融合定位，时空一体化管理 P22 ADS-B GPS 、北斗差分基站 UWP 无线蓝牙车载 OBU 手机信令安防系统消防系统多源位置融合解算实时位置计算分析位置事件分析与推送协议适配融合增强基础定位服务导航商旅服务车辆监管巡检管理场面监控应急调度公共统一位置服务标准接口私域统一位置服务标准接口多源高精度融合定位监控系统门禁系统物联网系统集成基础定位系统驻场单位公众服务定位终端全时空全基础要素数据 - 实体、物联、规则映射管理数据生产运行管理旅客服务管理智能安全管理能源环境管理多元经营管理综合交通管理货运物流管理基础设施管理规划阶段设计阶段 DEM/DSM DOM/TDOM 矢量地图精细模型 BIM 地下设施数据 POI 设备点位净空航路数据气象环境数据客流服务流数据动力能源流数据工程施工流数据交通车流数据设备运行数据资源运营数据感知数据运行、经营、维护、管理阶段 23 飞机运行流数据基础数据底座施工阶段数字化移交安全监测流数据地勤保障流数据模型点位 P 规则化建模基于数字孪生的数字化可视化设计 ⚫ 基于数字孪生，使规划设计分析结果直观可见，洞见指标数字背后的影响要素。红线检测三维体空间分析 ( 阴影体 ) 控高分析地下建筑范围分析街廊比草图模式天际线分析容积率动态计算 P24 分户日照市场分析沿街建筑贴现率开敞度分析机场智慧化建设管理 BIM 协同及管理平台数字孪生服务平台智慧工地平台运维平台资产台账信息建筑空间信息流程管理信息设备管理平台设备动态信息 P25 数字孪生综合服务平台 P26 数字孪生综合服务平台 P27 1 、基础数据采集与建模智慧机场—数字化基础设施植被、水面等景观环境航空器、车辆及位置持续将微观建筑信息模型 (BuildingInformation Modeling ，简称 BIM) 、宏观地理空间数据 (Geo-Spatial Data ，简称 GSD) 、物联网 ( P2I8nternet of Things 简称 IoT) 数据进行统一形成综合数据处理计算平台构建机场数字孪生模型遥感影像智能化设备系统仿真精细模型地表模型设备系统 BIM 模型 2 、多级场景数据融合 - 数据整合建设统一空间参考体系，融合多源数据，支持多层级场景与空间定位一体化管理 P29 P30 3 、数字孪生体建设 - GIS+BIM+IoT 的空间融合道闸信息入侵报警视频监控门禁信息消防报警电梯信息空调信息停车场信息 4 、数字孪生体建设 - 飞行器、车辆、行李与定位系统融合航空器 (ADS-B 、雷达 ) 车辆 (GNSS 、差分基站 ) 人流、行李 (UWB 、蓝牙、 RFID) P31 飞机流、车流、人流、行李流、货物流集成管理运行趋势运行状态设施设备全生命周期台帐属性系统分类物理实体映射 5 、数字孪生体的构成设计建造运行维护改造退役报废故障应急规则运行规则与模型运行规则作业维护规则状态感知映射物理位置位置感映射层次结构历史轨迹距离过近邻近活动 5.1 、数字孪生体的规则与模型 ( 机坪运行规则 ) 通过对飞行区内飞行器运行规则梳理，有固定规则和条件规则，通过开发完成规则建设和集成，并可自行扩展与维护。支持各类运行规则 200 余项，飞行器运行规则 51 条，机坪运行规则 33 条。 P33 顶推偏离仿真模拟视图系统内规则优化启用梳理及开发机坪运行规则 P34 5.2 、数字孪生体的规则与模型 ( 按需启用 ) 道路限速规则使用和快速创建，通过对机场内道路进行分段设置限速规则。并可以进行新增、删除、查询飞行区内服务车道限速道路具体限速区域飞行区内服务车道限速规则 20KM 、 30KM 、 40KM/H 限速规则快捷创建和启用 / 停用 / 限速规则编辑仿真模拟视图 5.3 、数字孪生体的规则与模型 ( 按需定制 ) 机坪车辆管理规则配置：超速限制模板、限高预计模板、行使规则模板、等待点规则模板、停留规则模板、要客保障模板、车辆围栏模板驾驶舱模拟、可监控司机、各表参数各车辆机场位置机场停留规则配置，可配置停车位限停车辆、限停时间、寻车位等 P35 5.4 、数字孪生体的规则与模型 ( 智能研判、决策 ) 车辆智能引导：滑行线路径规则展示，通过对塔台发出的规划滑行路线，可