智慧水務(wù)數(shù)字孿生解決方案

數(shù)字孿生技術(shù)提供商深圳·寧波·成都·墨爾本（澳）美象科技連

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實(shí)連

接

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來智慧水務(wù)數(shù)字孿生解決方案前

言2010年

，數(shù)字孿生（DigitalTwin）一詞在NASA的技術(shù)報(bào)告中首次被正式提出

，并被定義為“集成了多物理量、多尺度、多概率的系統(tǒng)或飛行器仿真過

程”。而數(shù)字孿生這一概念的明確提出

，則是在2011年3月

，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室做了一次題目為“基于狀態(tài)的維護(hù)＋結(jié)構(gòu)完整性＆戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)體數(shù)字孿生”的演講

，首次明確提到了數(shù)字孿生。2015年左右，

中國也開始跟進(jìn)。包括工業(yè)4.0研究院在內(nèi)的多家國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)

，紛紛啟動(dòng)了數(shù)字孿生相關(guān)的研究課題。u

新加坡率先搭建了

“虛擬新加坡”平臺(tái),用于城市規(guī)劃、

維護(hù)和災(zāi)害預(yù)警項(xiàng)

目。u

法國高規(guī)格推進(jìn)數(shù)字孿生巴黎建設(shè),打造數(shù)字孿生城市樣板,虛擬教堂模型助

力巴黎圣母院

“重生”；u

德國工業(yè)4.0參考框架將數(shù)字孿生作為重要內(nèi)容。u

英國重磅發(fā)布《英國國家數(shù)字孿生體原則》

,講述構(gòu)建國家級(jí)數(shù)字孿生

體的價(jià)值、

標(biāo)準(zhǔn)、

原則及路線圖。u

美國組建數(shù)字孿生聯(lián)盟,聯(lián)盟成員跨多個(gè)行業(yè)進(jìn)行協(xié)作,相互學(xué)習(xí),并開發(fā)

各類應(yīng)用最佳實(shí)踐。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展

，數(shù)字孿生能力進(jìn)一步凸顯。全球各國紛紛把握機(jī)會(huì)

，高調(diào)宣布數(shù)字孿生推進(jìn)計(jì)劃。（一）、美、英兩國將數(shù)字孿生城市從局部探索提升為國家戰(zhàn)略（二）、新加坡、法國、德國等深入開展數(shù)字孿生城市建設(shè)數(shù)字孿生概念源起u

美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟正式發(fā)布《工業(yè)應(yīng)用中的數(shù)字孿生:定義,行業(yè)價(jià)值、設(shè)計(jì)、

標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用案例》白皮書。L201120152010從工業(yè)走向城市。數(shù)字孿生衍生出一條新興技術(shù)路徑，就是城市智能化的前沿模式。也是在這種模式驅(qū)動(dòng)下，IoT、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等將承載更重要的使命，多技術(shù)集成將使得創(chuàng)新需求更加旺盛。Digit

al

twinindustryoutbreak數(shù)字孿生技術(shù)日漸成熟數(shù)字孿生行業(yè)爆發(fā)物理空間

數(shù)字孿生收

集處

理復(fù)雜體一個(gè)城市有數(shù)萬個(gè)路口、上百萬車輛，再加上天氣變化、突發(fā)事件等動(dòng)態(tài)因素，以及車流、

人流、信息流的復(fù)雜性給城市交通治理帶來了巨大的挑戰(zhàn)。隱蔽體城市中存在著大量隱蔽的、錯(cuò)綜復(fù)雜的交通隧道、供排水管道、供電線路、煤氣管道等地下管廊。傳統(tǒng)技術(shù)很難有效解決城市地下空間的治理問題。危險(xiǎn)體傳統(tǒng)技術(shù)手段很難對(duì)易燃易爆物品、?；返壬a(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、使用等全過程，進(jìn)行全方位、系統(tǒng)性的實(shí)時(shí)感知、預(yù)判分析、動(dòng)態(tài)預(yù)警和提前處置。數(shù)字孿生解決城市“三體

”問題S

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E原水泵站、自來水廠、工藝流程城市供水環(huán)網(wǎng)、地下管線、用戶用水管理污水處理廠、污水處理工藝智慧水務(wù)全生命周期S

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E排水原水供水供水基礎(chǔ)設(shè)施及管線布局|管網(wǎng)系統(tǒng)|供水區(qū)域劃分居民生活用水|公共生活用水|工業(yè)用水水質(zhì)水量監(jiān)測仿真分析|應(yīng)急推演排水污水處理工藝實(shí)時(shí)監(jiān)測|水質(zhì)指標(biāo)淹沒分析|洪澇應(yīng)急指揮原水原水處理工藝實(shí)時(shí)監(jiān)測|水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測水廠布局|運(yùn)行安全管控|人員設(shè)備一體化管理應(yīng)急指揮快速?zèng)Q策智慧水務(wù)全生命周期S

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E解決方案原水供水排水工藝流程運(yùn)行監(jiān)測設(shè)備管控管線分析城市用戶用水場景調(diào)用服務(wù)數(shù)據(jù)分析服務(wù)云渲染服務(wù)動(dòng)態(tài)仿真服務(wù)AI識(shí)別服務(wù)數(shù)字孿生場景地圖標(biāo)注定義

孿生場景數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)

數(shù)據(jù)面板展示圖層監(jiān)控?cái)z像頭人臉識(shí)別門禁RFID識(shí)別水質(zhì)分析RFID識(shí)別環(huán)境監(jiān)測儀壓力檢測儀流量檢測儀手機(jī)對(duì)講智慧水務(wù)行業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)中臺(tái)MxDATA數(shù)據(jù)集成業(yè)務(wù)感知數(shù)字孿生水務(wù)平臺(tái)架構(gòu)運(yùn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)空間信息數(shù)據(jù)模擬仿真算法水質(zhì)反演算法矢量時(shí)空數(shù)據(jù)三維模型數(shù)據(jù)IOT傳感數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)淹沒分析算法全要素場景數(shù)字孿生拓?fù)鋱D.....面積圖環(huán)圖散點(diǎn)圖熱點(diǎn)圖線圖餅圖雷達(dá)圖統(tǒng)計(jì)表設(shè)備POI地表地形植被道路建筑整體結(jié)構(gòu)線路部件水體管道水務(wù)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)可視化水務(wù)3D動(dòng)態(tài)可視化地表地形地圖要素建筑要素建筑要素?cái)?shù)據(jù)圖層城市建筑要素城市管網(wǎng)模型全要素場景數(shù)字孿生城市級(jí)管網(wǎng)場景社區(qū)級(jí)供水場景大型設(shè)備場景設(shè)備拆解場景場站級(jí)場景場站內(nèi)場景數(shù)字化場景管線場景水處理控制系統(tǒng)……絮凝沉淀池原水：

水廠級(jí)應(yīng)用場景R

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T水處理工藝數(shù)字孿生對(duì)水廠整體工藝流程直觀可視化，將水處理控制系統(tǒng)原先抽象獨(dú)立的板塊，通過三維空間及水處理工藝流向串聯(lián)起來，形成符合數(shù)據(jù)查看、控制管理直觀邏輯的數(shù)字孿生系統(tǒng)。進(jìn)水泵房V型濾池加氯間加藥間對(duì)水廠整體工藝流程直觀可視化，將水處理控制系統(tǒng)原先抽象獨(dú)立的板塊，通過三維空間及水處理工藝流向串聯(lián)起來，形成符合數(shù)據(jù)查看、控制管理直觀邏輯的數(shù)字孿生系統(tǒng)。原水：

水廠級(jí)應(yīng)用場景設(shè)備資產(chǎn)可視化管理R

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T設(shè)備管理平臺(tái)對(duì)接巡檢管理平臺(tái)，將場景中藍(lán)牙/NFC巡檢點(diǎn)位在三維空間中進(jìn)行定位標(biāo)注，根據(jù)打卡節(jié)點(diǎn)將當(dāng)前巡檢進(jìn)度在場景中實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。同步巡檢歷史數(shù)據(jù)，將巡檢記錄可視化，可查看歷史巡檢過程，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，了解整體巡檢問題和關(guān)鍵數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。原水：

水廠級(jí)應(yīng)用場景R

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T人員巡檢場景定位R

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T立體監(jiān)控虛實(shí)相融對(duì)接安防監(jiān)控系統(tǒng)，將水廠多維立體監(jiān)控布置在場景中直觀呈現(xiàn)，包括監(jiān)控可視范圍、告警周界區(qū)域等，實(shí)時(shí)對(duì)接在離線狀態(tài)、異常告警信息。將實(shí)時(shí)視頻流畫面與場景進(jìn)行擬合邊界虛化處理，以全局視角查看重點(diǎn)場景實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)畫面，虛實(shí)融合讓場景動(dòng)起來，實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的打通，通過虛擬系統(tǒng)監(jiān)管現(xiàn)實(shí)水廠。原水：

水廠級(jí)應(yīng)用場景視頻監(jiān)控融合監(jiān)控可視范圍在地表建筑三維孿生還原的基礎(chǔ)上，地下依據(jù)管網(wǎng)線路根據(jù)市政監(jiān)測點(diǎn)位的流量計(jì)、壓力表、水質(zhì)儀表等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)和具體（大管道）、小區(qū)和小區(qū)內(nèi)的立管進(jìn)行不同層次的展示。（在已有位置展示，各類傳感器超閾值的告警信息展示城市級(jí)管線三維空間化

管線實(shí)時(shí)監(jiān)測供水：

城市管線應(yīng)用場景的管網(wǎng)上通過箭頭的形式展現(xiàn)的水流方向，流向可視化）URBAN

WATERSUPPLYSCENARIO（1）地圖操作提供包括放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)、全幅顯示、按比例尺顯示、刷新等功能。（2）三維漫游用戶可以通過鼠標(biāo)、鍵盤進(jìn)行靈活的運(yùn)動(dòng)控制，在三維場景中自由漫游。三維漫游功能具有良好的空間信息可視化效果，能使用戶對(duì)三維場景中的管線、設(shè)施、周邊景觀等事務(wù)產(chǎn)生身臨其境的體驗(yàn)感。（3）圖層管理可對(duì)包括傾斜三維模型數(shù)據(jù)、地面地形點(diǎn)云數(shù)據(jù)、正射影像數(shù)據(jù)、管線G

IS數(shù)據(jù)在內(nèi)的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加顯示，用戶可以對(duì)圖層和地圖要素

進(jìn)行控制。供水：

管網(wǎng)應(yīng)用場景PIPE

NETWORKAPPLICATION

SCENARIOSPIPE

NETWORKAPPLICATION

SCENARIOS供水運(yùn)行監(jiān)測顯示管網(wǎng)的三維數(shù)字孿生管線，包含管線、口徑、管材、位置、表井、實(shí)施等，并疊加管網(wǎng)上的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。包含斷面分析、連通分析、開挖分析、拆遷分析、流向分析、垂直/水平凈距分析、碰撞分析、爆管分析，實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)在實(shí)際業(yè)務(wù)中不同場景下的應(yīng)用。供水

：

管網(wǎng)應(yīng)用場景實(shí)時(shí)展現(xiàn)爆管位置，并可推衍仿真爆管后的一系列的未來結(jié)果，幫助管理者決策，比如需要關(guān)閉周邊哪些閥門可止水，可遠(yuǎn)程控制；閥門關(guān)閉后，展示停水的

區(qū)域。供水

：

管網(wǎng)應(yīng)用場景爆管分析及仿真PIPE

NETWORKAPPLICATION

SCENARIOS（1）全要素孿生對(duì)二次供水房進(jìn)行全要素的1:1孿生，比如加壓設(shè)備等，可視化的展現(xiàn)二次供水房的構(gòu)造、設(shè)備等（2）進(jìn)出還原集成攝像頭、門禁等設(shè)備的數(shù)據(jù)，當(dāng)有人進(jìn)入房內(nèi)后，會(huì)在孿生空間中實(shí)時(shí)生成虛擬人，可查看人員信息，并可調(diào)用攝像頭查看現(xiàn)場情況（3）智能巡檢實(shí)時(shí)還原巡檢路徑，并利用攝像頭A

I智能分析結(jié)果，對(duì)巡檢路徑和關(guān)鍵行為進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，關(guān)鍵行為比如否達(dá)到要求的點(diǎn)位，是否在水泵有下蹲行為供水

：

二供泵房應(yīng)用場景PIPE

NETWORKAPPLICATION

SCENARIOS用戶管理/用戶用水畫像區(qū)域內(nèi)的小區(qū)的每一戶可單獨(dú)展示客戶畫像：是否繳費(fèi)、用水量、投訴情況（總量、單個(gè)流程信息的全展示）、個(gè)性化的系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)標(biāo)簽（對(duì)接已有系統(tǒng)，展現(xiàn)比如是否為優(yōu)質(zhì)客戶）、維修記錄（總量、單個(gè)流程信息的全展示）。供水

：

用戶應(yīng)用場景PIPE

NETWORKAPPLICATION

SCENARIOS供水：

管網(wǎng)級(jí)應(yīng)用場景

-ARPIPE

NETWORKAPPLICATION

SCENARIOS常用的載體包含：手機(jī)端、pad端、眼鏡端實(shí)現(xiàn)場景圖層疊加、信息圖層疊加等虛實(shí)融合的應(yīng)用場景AR場景中的虛擬管網(wǎng)圖層和現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行疊加，匹配以精準(zhǔn)的G

IS地理信息，通過AR眼鏡端查看管網(wǎng)的基礎(chǔ)屬性和狀態(tài)，比如：管徑大小、管線材質(zhì)、管線埋深、管網(wǎng)充滿度、液位以及流向?；贕

IS定位數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)實(shí)景畫面與三維管線，實(shí)現(xiàn)AR場景下完成巡檢任務(wù)，實(shí)時(shí)采集前端數(shù)據(jù)驗(yàn)證處理回傳、異常信息實(shí)時(shí)上報(bào)等功能。供水：

管網(wǎng)級(jí)應(yīng)用場景

-ARAR：管網(wǎng)屬性查看AR：管網(wǎng)巡檢PIPE

NETWORKAPPLICATION

SCENARIOS排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)（包括液位、流量、水質(zhì)等）排水設(shè)施數(shù)據(jù)（包括窨井、站閘、泵站等）等綜合分析展示，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)和設(shè)施運(yùn)行情況的一體化在線監(jiān)控與聯(lián)動(dòng)管理污水凈水廠實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況排水：

水廠級(jí)應(yīng)用場景排水生產(chǎn)經(jīng)營狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測DRAINAGE

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S通過主流的實(shí)時(shí)渲染引擎，具備照片級(jí)渲染功能、動(dòng)態(tài)物理與效果、生動(dòng)逼真的動(dòng)畫以及健壯的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換口等，使孿生系統(tǒng)呈現(xiàn)震撼視覺效果。方案特點(diǎn)二：

快速響應(yīng)的云渲染

，

支持BS發(fā)布P

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