智能化管道建设中地下管网交叉区域三维建模探索 目录 01 02 03 04 05 06 引言 技术路线及框架 系统主要功能 应用方向初探 数据更新机制 后期展望 2 01 引言 2014 年 7 月 31 日，台湾高雄地下丙烯 管 道因被下水道水汽腐蚀破损而大量泄漏，泄 漏的丙烯迅速汽化，沿下水道蔓延，并相继 从水沟盖处窜出，遇明火产生连环爆炸。 此次事故处理中，由于市政应急部门掌 气管道造成破坏，从而导致重大灾害事故。 4 01 引言 为了提升成品油管道保护能力，我公 三维地理信息系 统 司借智能化管道建设的契机，深入研究信 息技术，对所辖长输管道进行详细勘查后， 又针对性地选择管线沿线部分敏感区域， 展开二次精细探测（含成品油管道和市政 管道），建设地下管道标准数据库，利用 三维可视化技术进行孪生数字管道建设， 初步实现地下管道数字化、可视化，为进 一步加强成品油管道与市政管道交叉区域 物联网技术（远程视频监控、管 线 IOT 数据采集等），实现地上、地下，现场和 中控一体化实时管理。 8 02 技术路线及技术框架 技术路线 技术框架 应 用 层 系统将大范围空间地理信息、管道业务数 据与精细三维模型有机融合，搭建 N 层架构管 理平台。 平 应用层：实现管网可视化管理、工艺信息 管理、综合分析、智能计算预警等功能。 平台层包括：数据组织管理、 3D 引擎服务、 基础服务、通用功能模块与典型应用模块。

自主研发了高性能的 “ STAMP 三维地理信息系统”平台和基于 数字摄影测量技术的三维模型数据快速生产工艺，并具有上海、 宁波、常州、潍坊等数十城市的三维应用经验  参与国家测绘局《基础地理信息 三维模型生产规范》、《基础 地理信息 三维模型产品规范》和《基础地理信息 三维模型 数 据库规范》的编制。  参与总后”现代后勤”中“数字营房”建设，参与《营区三维实景模 型制作规范》编制，在营区物联网建设方面积累了丰富经验。 自主研发了面向规划、市政管线、城市部件、民政、环保、气 象等三维业务应用系统。 智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案 智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案 1 一张网：以网络为纽带，实现基础地理信息数据 的共享共用，满足政府各委办局、处室业务需要 2 一张图：集二、三维空间数据、办公信息等于一 张图，方便、快捷服务于城市精细化管理需要。 GIS 服务 (UniscopeServer) 元数据服务 业务服务 地址 数据 服务管理层 用户授权管理 服务注册管理 服务访问管理 服务容灾管理 · · · · · · 业务逻辑层 三维表现层 规划系统 国土系统 房产系统 · · · · · · 部门业务 环保系统 统 一 标 准 、 规 范 、 方 法 开 发 集 成 框 架 （ 企 业 服 务 总 线 ） 公共地理信息服务平台框

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 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 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

BIM AR\VR 三维仿真渲染 GPU 计算 激光点云扫描 街景 航空摄影测量 光学测量 新型基础测绘 倾斜摄影 卫星遥感 知识图谱 空间分析 液位压力感知 移动互联 P8 9 三维交互与输出新技术 虚拟现实 / 增强现实 / 混合现实 (VR/AR/MR) 二三维一体化数据模型 不规则四面体网格 (TIM) 体元栅格 (Voxel Grid) 不规则三角网 (TIN) 栅格 (Grid) 新一代三维 GIS 应用 激光点云数据 * BIM 数据 * 地下管线 二三维一体化 GIS 技 术 分析功能一体化 三维地形 * 符号化三维场景 地质体数据 软件形态一体化 实景三维模型 * 手工建模数据 * 三维场数据 * 数据存储一体化 新 一 代 三 维 GIS 技 术 体 系 P9 《 地 理 空 间 数 据 库 访 问 接 口 》 （OGDC ） 标 准 三维点 / 线 / 面 / 体 二维点 / 线 / 面

对其检测或控制时采用有线网络就会受到 限制或非常困难。而 5G 时代的到来 ，可 以通过移动网络实现检测或遥控数据的传 输 ，彻底解决了有线传输的困难问题 ，采 矿控制进入无线时代。 三维地图科技 三维地图科技、 X 射线衍射科技的利用、 轨道系统自动化、重新设 计 挖掘机、仿真 模拟器、环境友好型矿石开发 技术 、隧道 掘进自动化等一系列的科技会给智慧矿山 解决方案 设 计理念 两大中心 构 建 智慧数据中心和综合指挥中 心。将各类数据进行 采集 、抽取 清洗、加载后形成可用的信息在 综合指挥中心供相关人中使用。 三个平台 构 建 三维可视监管平台、安全 生产监管平台、应急指挥监管 平台 ，为生产计划、安全生产 和应急救援提供助力。 一套系统 以监控设 备 、传感设 备 、网络设 备 为基础形成的智慧矿山综合系统。 建 设 地 上地下一体化三维矿山展示平台 ，以三维形态查 看矿区地形、钻孔勘探、地层构造、煤层储量、开采情 况等。 对全矿山实现 全方 位、无死角监控、对高危地区设置电 子围栏、对作业 人员作业 行 为监测等。行 为 异常可实现 实时报警。 应急指挥管理平台根据应急预案可进行 应急 演练 ，当有 事故发 生进 ， 结合三维模型和监控视频进行 可视化

综合数据平台 （数据互融互通） 精益化 标准化 自动化 互联化 信息安全 数字化生产管控与优化 变压器产业战略解读 全球产品 协同研发 自动排产 及交期预 估 三维结构 化工艺 全过程 质量管理 数字孪生 研发仿真 基于三维 模型的设 计 智能仓储 与物流 重点关注场景 战略提取 智慧能源 管理 智能设备 管理 变压器产业数字化建设特点和重点 变压器产业需重点关注数字化场景 优化工艺，通过工艺控制点管控提升生产过程质量（如变压器时 间、压力、温度等控制点、线圈匝数、张力等控制点） • 关注效率提升，重视数字主线（数据标准化和数据一致性）：一是在设计效率的整体提升（如三维、仿真等）及知识的固化和 积累（变压器设计库、仿真库等），二是生产集约化带来的效率提升（自动化生产的铁芯、油箱、夹件、配套绝缘件）， 对研 发协同和产品研发标准化适配提出了要求 • 重视交期： 产品支持 工艺设计 基于三维模型的设计 数字化研发质量 管理 自动排产及 交期预估 数字化制造 质量管理 数字化质量 全过程追溯 三维结构化工艺 数字孪生研发仿真 制造 交付物流 售后服务 全球产品 协同研发 变压器产业现状及数字化举措分析 研发 / 设计 工艺 生产 / 设备 质量管理 现状与问题 对标 / 最佳实 践 数字化核心举措 • 三维建模 应用水平 低，参数化、智慧化设计

以工程对象为中心，将大量复杂的 工厂资产相关数据转化为容易理解和以业 务导向的信息，以表现资产真实物理状况 的三维工厂电子模型为基础，并且无缝集 成各种工厂企业信息系统，如设计数据、 施工数据、竣工数据、 ERP 、 MES 、实 时数据库、运行、维护以及文档管理等系 统。 以设备位号进行关联 工程建设期： 工程二三维协同设计 工程材料协同管理 工程采购管理 工程施工管理 工程计划管理 工厂运维期： 多系统信息集成管理 以设备为核心，提高操作效率 “ 数字工厂”是企业发展的一个重要方向 建立基于可视化数字工厂，在三维环境中进行研究和决策 建立数字移交规范，建设数字移交平台 3 4 5 6 7 3 、数字工厂  建立统一数据库，对企业全生命周期的数据进行管理。  利用“可视化”技术，在三维可视化环境中进行研究和决策  以“一体化运营”为核心，数字工厂建设与业务流程高度融合，实现业务全流程的自 流程的自 动化、智能化。 • 生产管理 • 应急管理 • 培训管理 • 设备管理 • 消防管理 • 三维地理信息系统 • 虚拟现实系统 • SCADA • DCS • CCTV • 火灾报警 • 生产数据 • 数字化交付成果 • 设备基础信息 • 地理信息基础数据 静态数据 动态数据 一体化 运营 可视化 数字工厂设计思路 3 、数字工厂 数字工厂架构设计 3 、数字工厂 4

物理空间 感知世界 三维动态 感知园区 三维世界 ● 事 态 洞 察 数字世界 ● 提前预测 ● 科学决策 √ 人 √ 物 √ 设 备 部件 √ 产业 √ 建 筑 √ 能源 环境 安 防 √ 宏观经济 √ 运营 √ 感知 时空信息 Al 分析 数字孪生体 H IG H T O P 三维场景重构 三维建模 倾斜摄影 DEM+DOM PC 端 GIS SuperMap iDesktop SuperMap iDesktopX SuperMap 全要素场景重构 时空数据 应用开发 二维数据 H IG H T O P 三维模型 BIM 数 据 园区时空信息模型 园区时空信息模型 (PSIM,Park Spatiotemporal Information Model) 是对园区全要素数据的时间化、空间化、专题化定义、抽象与概括。 专题化 业务数据 接口协议 数据中台 数据共享交换 数据治理 数据分析 运营库 数字建模 感知库 SuperMap H 翰涛天图 宏观经济库 时空数据库 时空化 三维场景 园区应用体系 应用扩展 数字孪生技术路线 服务中台 应用发布 业务支撑 接口服务 应用接入 Al 分析模 型 Al 中 台 分析 计算 感知数据 H IG H

生产态 6/24 设计制造三维化协同平台 基于三维模型的设计 > > 模型分析 工艺设计 基于三维模型的变更 通过基于统一数据源开展设计工艺协同迭代 ，实现基于三维模型的工艺设计、工艺仿真和生产制造 ，有效 提升设计协同效率和工艺设计能力。 设计单位 三维模型 设计 BOM 基于模型的 设计 MBD 制造单位 三维 作业指导书 制造 BOM BOM NC 代码 ...... 三维模型装配规范 PMI 产品制造信息及二维制图规 范 > 编码转换 设计制造协同 基于三维模型的澄清单 （ CR 单） 基于三维模型的变更单 （ TA 单） 1.3.1 三维建模规范 工艺仿真 7/24 ...... m m 车间作业计划 车间生产执行 车间质量管控 作业齐套检查 产品数字化交付协同平台 产品三维模型 数字化交付 数据处理（分析、整合、转换） 数据报表模板 完工文件编制规范 通过贯通并汇聚项目全生命周期各阶段数据要素 ，实现完工文件的全面电子化 ，以及部分数据的结构化交 付 ，并探索通过三维建模等技术构建企业三维化数字产品交付能力。 源端系统 数字化交付

站场设计平台 SP3D/PDMS 管道设计院采用自主开发、引进定制的方式，建成具有行业特色的数字化设计平台，包括线路 、 站场、建筑、 经济造价四个平台。通过数字化设计平台实现多专业协同设计，在三维模型中集成管道本体及周边环境信息，形成 智慧管道的源头数据。目前，管道设计院的数字化平台已经成为中油管道所属项目的指定平台，今后将通过云模式 向其他设计企业全面开放使用。 线路 设计 平台 竣工图设计的全阶段数字化设计工作，并成功实现数字化知识的积累和推送应用。平台在设计业务覆盖范 围、 应用深度、自动化、智能化等方面独具优势，成为管道设计院的特色手段。 11 测量数字化 钻孔、三维数据 地质模型 线路纵断面 可研、初设 施工图设计 施工、 竣工 路由报批 线路选线 评估数据 工程量统计 数字化设计服务智慧管网建设 12 01 线路 数字化设计 平 台 OPTION 图设计的有机结合，实现了智能 P&ID 、仪表自控逻辑等系统设计，与 三 维配管、布线、设备安装的一体化 协 同，满足了数据传递和多专业协同设计要求。 数字化设计服务智慧管网建设 14 建筑设计平台以 REVIT 三维模型为主要载体，通过仪表、电力、通信、消防、给排水、热工、暖通、 结 构等各个专业在建筑设计平台的协同设计，形成相应的模型、图纸、数据、文字等设计成果文件。 钢结构设计 结构计算建模 设备综合设计