智能制造数字孪生智慧工厂零碳IOC运营中心规划方案

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数字孪生智慧工厂 零碳 IOC 运营中心规划方案 目录 The Contents 技术架构 功能介绍 相关案例 拓展应用 系统概述 技术优势 加入维度跃迁（itfangan.com）获取更多更全的数智化解决方案 统一的智慧指挥调度中心 集约化管理 、快速响应调度， 品 质监控，兼顾品牌形象展示。 创新应用带来智慧体验 构建高带宽、低时延、海量连接的智慧 厂区智慧应用 ，打造厂区亮点、构建 数 字化转型标杆。 集团构建一个融合了云计算 、大数据 、物联网 、人 工 智能 、视频云等技术的数字平台，积累业务资产， 可 持续迭代升级。 集团各级业务平台互通互联 统一建设标准 、一个平台接入 开放系统， 资 源复用避免重复建 设。 物联网 +AI 实现科技赋能 AI+ 平台，助力智慧物管，节能减耗， 提升安全 、减岗增效。 为厂区系统接入、数据接入保持开发接口 ，实现数 据 融合 ，长远发展。 数字孪生驱动 智慧厂区数字化转型 构建一个数字平台， 持续迭代升级 企业数据接入 预留 01 系统概 述 系统目标通过数字孪生技术 ，搭建展示、指挥、运营一站式综合管理中 心 • 实时监控 • 告警预判 • 视频回放 • 告警分析 • 安全巡检 • 安消联动 • 产线监管 • 设备监测 • 能耗控制 • 环境监测 • 仓储物流 • 安全生产 • 参观接待 • 领导驾驶舱 • 数字化转型样 板 管：厂区安消中心 营：厂区运营管理中心 展：厂区展示中心 01 系统概 述 大屏驾驶舱 数字孪生厂区运营中心 生产管理 数据汇聚 BIM 数据采集 数据处理 数据共享 应用集成 监控管理 接口管 理 基 础 维 开 发 数 据 安 全 接 口 公共服务平台 对外接口系统 安全系统建 设 统 一 管 理 服 务 智 慧 厂 区 运 营 体 系 云网 云网络 云计算 云存储 云安 全 平 台 及 应 用 建 设 基 础 设 施 建 设 应 用 层 底 座 平 台 支 撑 层 视频数据库 资产模型库 用户数据库 业务数据库 物联数据库 烟感 视频分析 门禁 气费 电表 水表 摄像 对讲 视频安防 应用赋能 统一接口 02 技术架 构 视频互联平台 统一网关平台 统一数据平台 支 撑 平 台 感知 设备 基 础 设 施 层 业务应用端 能源双碳 应急处置 智慧通行 智慧安防 智慧物流 智慧仓储 能力支 撑 使用端 CIM GIS 能耗 道闸 上海漂视网络股份有限公司 不同时空尺度的 应用 满足工信部、住建部建设标准 02 技术架 构 3 级 标 准 级 模 型 标准模型级别 ， 主要数据 源精度 1 ： 500~1 ： 2000 ， 适用于厂区周边区 域基 础 地形地貌要素 、 概要性道 路建筑空间分布特征等 。 4 级 精 细 级 模 型 精细模型级别 ， 主要数据 源 精度 1 ： 200~1 ： 500 或 LOD 1 0 0 ， 适 用 于 厂 区 地 质 模型 、 区域管网模 、 重点区 域规划建设服务等场 景 。 7 级 零 件 级 模 型 主 要 数 据 源 达 到 LOD 4 0 0 及 以 上 ， 适用于人机互操作 、 厂区 局部精细化场景还原 、 高精度 仿真 、 单体设施 设备 管理等 。 5 级 功 能 级 模 型 功能模型级别 ， 主要数据 源 是 基 于 BIM 的 LOD 2 0 0 ， 适用于厂区物管理 ， 及其 内部结构呈现 。 02 技术架 构 CIM 7 CIM 6 CIM 5 CIM 2 CIM 3 CIM 4 CIM 7 CIM 4 CIM 2 CIM 5 外 景 建 筑 CIM5 级 建 模 据厂区 CAD 图纸和效果图进行建模， 进 一 步可以使用无人机航拍参考图片对模 型 进行优化调整， 精确还原实际厂区场 景。 工 厂 周 边 CIM3 级 建 模 周边 3km 以内的主要道路和环境。 根据影像地图的数据和无人机航拍 的参考图片进行建模。 设 备 设 施 CIM5 级 建 模 如生产线上的生产设备 、 仓储部分的罐体、 立体库等， 根据实际产品进行外观 1:1 还 原 仓 库 内 景 CIM7 级 建 模 根据仓库的 CAD 图纸和建成后的 效 果进行准确还原 02 技术架 构 数字孪生厂区运营中心： 1+X 板块 智慧安防 智慧通行 应急处置 智慧仓储 能源双碳 生产管理 智慧物流 03 功能介 绍 数字孪生厂房 原材料模型 模拟加工 V 加工处理模型 模拟产出 影响模型 模拟装配 产品模型 真实生产厂房 生产原材料 V 实 际 加 工 生产加工设备 实际产出 过程产品 V 实 际 装 配 最终产品 在数字孪生生产车间中 ，一方面通过各类传感、测量装置建立材 料、装置、生产流程的实时数据库 ，作为构建镜像虚拟车间模型 的基 础 。 另一方面则接收由镜像虚拟车间发送的指导信息。 虚拟车间则对物理车间从材料至成品的生产加工全流程进行数字 化 ，进一步得到孪生过程模型。基于这些与真实车间高度近似的 模型 ，对生产的全流程进行模拟 ，可以对原材料选取、结构设计、 加工过程进行全面评估 ，对可能存在的问题进行调整和优化。 数据、信息交互 材料参数 选材优化 指导修正 加工处理能力 状态评估 结构设计、成本优化 虚拟测试 影响关系 虚拟测试 真实 - 数字孪生生产全过程虚实映射： 03 功能介 绍 设备运维 监测 对厂区各类设备、设施进行三维 建模 ，真实 复现设备设施 外观、 结构、运转详情； 集 成 视频监控、设备运行监测以及其他工业 物联 网具有感知、监控能力的各类采集、 控制传 感器或控制器实时上传的监测数据 ， 对各类 设施具体位置、类型、运行环境、 运行状态 进行监控 ，可实时查看设施 的 详 细资料、修 缮记录、视频监控画面等信息 ， 支 持设备运 行异常（故障、短路冲击、过载、 过温等） 实时告警、辅助管理者直观掌握 设备运行状 态 ，及 时发现设备 故障问题。 工序流转监测 以真实厂房生产线的仿真场景为基 础 ， 对各个工段、重要设备、运转流程等进 行复原 ，实时反映产品生产流程、运行 状态、生产进度等； 支 持 集成各质量检 测系统数据 ，对进料、在制、成品、发 货等不同环节进行层 层 监测 把控 ，辅 助 进行生产质量纠正和追溯； 支 持对 产品 交付作业流程进行可视化监测 ， 针对订 单漏排、交期临近等情况进行 预警告警， 辅助管理者降低交付风险 ， 实现厂区工 序流转的全方面监控管理。 生产数据监测 集成工厂各类产品生产数据 ，对产品计 划生产量、实际生产量、成品数量、残 次品数量、产品库存量等进行可视化监 测 ，并对交付延期、残次品数量超标、 库存告急等各类情况进行可视化预警告 警； 支 持 具体车间点选查看 ，可详细查 看当前车间的在岗工人和订单数据等， 辅助管理者实时掌握生产数据 ，把握生 产进度， 降低运营成本、提高生产效率。 03 功能介 绍 l 在作业期间 ，如果出现未授权人员或车辆 ，即刻产生告警。 l 基于 AI 摄像头影像识别技术 ，对入场人员是否穿戴安全防护（如安全帽、防护 服）等进行识别 ，如果存在违规情况 ，即刻产生告警。 l 识别厂区内可能存在安全隐患的堆积物、气体排放、设备故障等 ，一旦出现异 常 ，即刻产生告警。 l 基于 AI 视频分析 ，在工厂周界设置周界监控 相机 ，或在工厂至高点设置高像素全景相机， 对周界设定虚拟围栏 ，为生产安防提供技防 手段 ，当发生人员翻越围栏或进入重要场所 时， 自动发出报警并在数字孪生平台上自 动 弹窗报警信息。 虚拟围栏越界报警： 区域安全监测预警： 03 功能介 绍 智慧通行管理从多个角度展示工厂厂区 ，通过集成系统平台实时监测 “人 / 车 / 货的留影、 留特征、 留轨迹”。 平台对进入厂区车辆进行引导管理 ， 以及 对 进出化工厂的有证和无证车辆管理、 停靠站台等情况进行统计、 查询。 • 车辆进出信息 • 实时车辆监控画面 • 停车标识信息诱导 • 停车场剩余车位统 计 • 站台信息 • 车流量统计 • 历史对比分析 • 人员闯入识别 • 监控场景人脸识 别 • 危险区域越界识 别 • 人员徘徊识别 • 管理人员定位 • 管理人员调度 • 人员异常识别 • 人流量热力分 布 • 访客识别 • 人流量流统计 • 黑名单 • 白名单 • 区域热度 03 功能介 绍 管理厂区内作业人员定时、定人、定岗履职 ，亦可定位来访人员 ， 通 过蓝牙信标和多功能胸卡或手环的 GPS 实时定位 ，能够有效识别、 跟 踪作业人员或者来访人员及车辆的位置。 蓝牙定位 +GPS 定位 +NB- IOT 回传 +SOS 呼救 多功能胸牌 厂区周界 i Beacon 蓝牙定位信标 03 功能介 绍 室内办公或 生产区域 消防系统 消防系统提供对厂区内每栋建筑楼层 的消防设备 进行精细 化管理 ，支 持用户 批量录入消防设备的详细信息 ，包括厂家 和 使用期限等 ，并与消防模型关联。用户可以查看每个区域 的消 防设备分布 ，及每层 消防设备的数量汇 总。系统根据已 维护好 的消防设备数据 ，对即将到期的消防设备进行告警提 示和定位 高亮显示 ，并关联其他系统进行报警信息查看。 入侵报警 利用用探测器对重点区域进行布防 ，可以及 时 探测到非 法入侵。系统通过接入入侵传感器数据 ，对工厂厂区的安 全 状态进行实时监测。一旦发现有非法侵入防范区时 ，系 统立 即发出报警。并在系统中定位报警区域 ，为管理人员 提供更 方便快捷的辅助作用。 03 功能介 绍 整合化工厂内供水、供电、供暖、供气等能耗数据 ，进行能耗趋 势分析、能耗指标综合考评、 区域能源在线动态监测等分析 ，可按 照 能耗的分类、 区域、楼层 、 部门等维 度来统计 和分析能耗状况 ， 并通 过饼图、对比图等形式进行直观展示 ，帮助管理者找出关键耗 能点和 异常耗能点 ，制定成熟可靠、行之有效的节能减排方案， 同 时还支 持 能耗警报线 ，超过设定额将发送警报 ，助力厂区优化能源 管控。 ü 当日实时数据 ，总数值以及按小时统计的折线图 ü 按日 ，周 ，月 ，年的历史数据对比情况 ü 碳排放数据 ，主要对比节能减排情况 ü 超负荷状态进行报警 ，对电路隐患进行分析 ü 后台生成能耗诊断报告 分区能耗 总能耗 分类型能耗 分设备能耗 统计报表及 异常处理 03 功能介 绍 碳中和率 ω =86.7% 碳排放量 碳减排量 碳管理中心 生产设备 产品信息 碳资产管理 碳管理中心 基于化工厂能耗活动水平数据采集， 实时监测厂区碳排放趋势， 碳排放源分析服务 。 化工厂碳中和率测 算 ① 减排计划 工业生产过程 电力 热力 化石燃料 废水厌氧处理 考核 化工厂降碳策略管理 03 功能介 绍 碳排放监测 生产过程 物料消耗 ② 目 标 收发货作业状态监控 对各个收发货订单的出入库数据进行实时跟踪采集 ，对各 个装卸区域作业状态进行实时发布 ，便于管理人员和供需方的 工作人员实时掌握各自关注的数据 ，对各个库区的站台区域， 各类作业数据进行可视化监控 ，提高站台的利用率。 各个物流作业状态监控 对入库上架任务、 出库下架任务、拣选、复核打包、路向 分拣等各个物流作业环节的数据进行实时跟踪采集 ，对各个库 的作业状态进行实时发布 ，便于管理人员和供需方的工作人 员 实时掌握各自关注的数据 ，对库区各类作业数据进行可视 化监 控 ，提高仓储作业的管理效率。 智慧仓储通过获取各类物流作业任务信息 ，根据物流作业信息在三维仿真模型上实时展示各个物流作业进程 ，帮助管理者对物 流作业进程进行协调、控制和监督 ，使物流作业实现最佳的协调与配合 ，从而达到提高物流作业效率和降低物流成本。 03 功能介 绍 业务信息状态监测 存储信息状态监测 针对化工厂重点关注的化工产品储罐 ，建立储罐有限元模型 ，进行应力分析与结构变形分析 ，实现仿真数据和试验数 据的交互 ，对有限元模型进行更新 ，以建立能够反映现实储罐实际状态的储罐数字孪生体。 储罐有限元模型 储罐结构变形分析 储罐结构应力分析 储罐数字孪生模型 现场传感器实测应力变形数据 仿真 数据 试验 数据 参数 更新 交互策略 03 功能介 绍 交 互 以地区场景地图的角度 ，将车辆在途的状态监控信息信息 在 3D 地图上进行追踪展示。对各路车辆的信息进行轮巡展示或 定点跟踪展示。 例如通过库内和在途的温湿度监控 ，实现化工产品的全过 程追溯 ，达到 GSP 要求的质量控制 ，一旦发现存在质量风险和 质 量问题 ，可以迅速地通知各相关方采取措施 ，并在系统中标记 出货物状态 ，来控制货物的质量 ，防止不良品产生及不良品流 向下一个流通环节。 厂内 + 厂外物流车辆管 理 车辆在途状态信息 车辆基本信息统计 异常状态告警 03 功能介 绍 车辆位置 车辆行驶轨迹回溯 除物流车辆信息之外， 同时支 持 车辆轨迹路线记录与回溯。 系统实时统计分析全国各地营运车辆进出相应区域的数据 ，可 按分区分别进行统计。 尤其在疫情防控常态化的背景下 ，支 持 自动筛选外地中高 风险区籍车辆入厂时间、入厂后的车辆运行状态、停车轨迹、 停留时长等 ，实现运行轨迹的全部回放。 驾驶员疲劳状态监控与干预 支 持基 于先进的人工智能机器视觉分析技术及 PERCLOS 方法 ，采用深度卷积神经网络 , 识别驾驶员的疲劳瞌睡状态、 注意力分散状态以及危险驾驶行为 ，完成对疲劳驾驶的预 警 及干预。 03 功能介 绍 重大危险源感知数据接出监测预警 电路监测 （过载、过压、过流） 危 险 源 环 境 感 知 用水监测 （液压、液位） 图像型火灾 探测器 03 功能介 绍 热成像温度监测 视频火点监测 图像烟感探测 传 统 消 防 联 网 AI 视 频 监 控 智 能 消 火 栓 图像型烟感 燃气探测 智 慧 用 电 用水监控 无 线 烟 感 报 警 主 机 NB 烟 感 热成像 应急处置： 事故应急响应支 撑 1. 建设应急预案备案、 应急响应支 撑 、 应急物资调配、 应急演练培训等系 统 2. 对接消防系统、 单兵系统 ， 实现统一调度、 指挥。 应急物资中转站 03 功能介 绍 支 持 OSGB 、 WMS 、 BIM 、 FBX 、 OBJ 、 CAD 等各行业数 据格式 快速加载 2 个南京体量的城 市 自研数字孪生开发平台渲染引擎 ，利用拓扑结构可变的网格简化方法 ， 为场景创建连续的分层次 ，不同精度的孪生 模 型。在不影响模型渲染效率的同时 ， 可达到近乎无限上的模型承载力。 上海漂视网络股份有限公司 上海漂视网络股份有限公司 1000 万 + 构件数 300G+ OSGB 倾斜摄 影 40 亿 + 三角面片数 20G+ BIM 模型 04 技术优 势 数字孪生开发平台的海量资产库 ，涵盖城市全要素数字孪生项目资产 ，提供数百种模块化资源。 用户只需将资 产 从数字资产库中拖拽至场景中 ， 即可完成场景中的资产部署 ，达到精准映射厂区、 周边道路和城市细节、 模拟 还原运行状态的建设目的。 用户还可根据个人偏好对数字资产进行分类。 建筑 配楼 人物 植被 道路 车辆 水域 桥梁 … … 平台资产库类型 04 技术优 势 在构建城市基 础 设施 和创建城市环境时 ， 用户可通过 “画刷”或者 “路径”工具 ，犹如绘画般在场景中快速完成 交 通路线或者植被的程序化建模。 用户只需在场景中绘制一条路线 ，模型变回沿 着 路径轨迹自动生成。通过间距、起点便宜、 朝向 角度等参数设置可设置模型的数密度等状 态。 通过此功能 ，用户可以像画画般“绘制”模型 ， 结合画刷尺寸、密度、随机尺寸等参数设置 ， 使 模型具有物理世界的随机性和真实感。 04 技术优 势 以此对材质的凹凸感、 光滑度、 反射效果、 通透感及 贴 图的样式进行设置 ，增加材质表面的纹理细节质感。 基于海量物理材质库 ， 用户可一键对物体进行材质设 置 部分 PBR 材质球示意 材质调节界面 可调节参数 法线 反射 UV 高光 04 技术优 势 通过拖动时间区域的日期 ， 时间及 时 间速度 ， 用户可对真实世界的光照、 时间变换进行模拟 ， 实现物理世界 和虚 拟世界同步的数字镜像。 02 技术架 构 用户可结合云彩密度、 天空预设、 滤镜等参数调节场景天气。 平台支 持物体 碰撞 ，全局光照 ，镜面反射的真实 模 拟 ， 可辅助决策者在城市内涝、 暴雨暴雪等极端天气下直观获其知影响范围 ， 以及反应隐蔽体、 复杂体等 难以管 理的空间可能产生的灾害。 晴天 阴天 多云 雾霾 小雨 中雨 大雨 小雪