倾斜摄影实景三维在智慧工厂 Web 3D GIS 数字孪生应用

By | 2020年12月7日

 

数字化推动钢铁工业转型升级

数字时代,随着数字地球,数字中国,数字工厂等数字化建设的不断深入,以地理信息系统(Geographic Information System, GIS)为基础,融合大数据可视化、云计算、物联网以及人工智能等新一代信息技术,颠覆传统GIS应用, 激发了地理信息产业新的生命力,让地理信息应用越来越广泛,走向时代的舞台。

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钢铁作为国民经济发展的重要基础原材料,钢铁行业的产品创新为中国经济的发展提供有力的支撑。“十三五”以来,中国的钢铁工业从顶层设计到落地生根,在全面部署、积极探索行业科技创新之路上取得了卓越的层级。“十四五”要把控钢铁工业的高质量发展,加快推进绿色发展和智能化制造,重点解决控产能扩张、促产业集中、保资源安全三大难点。

通过图扑软件的可视化以及 GIS 相关技术,对钢铁厂能源和安全方面进行全方位的数字化建设,让钢铁厂的监控更为直观,控制更加精准,提高钢铁工厂的整体管理水平和炼钢效率,推进钢铁工业绿色化和智能化的转型升级进程。

实现价值

基于 HT for Web 和 GIS 技术的数字钢铁厂建设主要有以下三部曲:

数据获取:

Ø 钢铁厂三维场景数据获取方式主要有两种:一种是通过航拍建模;一种是通过人工建模。

Ø 钢铁厂业务数据(监测点点位、管辖区域范围、巡航线路等)的获取主要是通过已经建设的基础地理信息系统中的管理以及厂区所部署的设备的监测数据等。

航拍建模,也称倾斜摄影实景三维,是近年来快速发展的一项 GIS 技术。利用飞机或无人机搭载多台传感器,从前后左右以及垂直五个方向对地物进行拍摄采集,快速高效获取真实反映地面情况的数据信息。通过纠正、平差、多视影像匹配等一系列的内业处理操作,最终获得三维模型。

人工建模,主要是根据一定范围内的场景图或者CAD图纸结合实景照片对地面情况进行人工建模。

航拍建模与人工建模的特点对比情况如下:

除了上述特点之外,航拍建模的成果数据具有地理坐标系信息,可以准确的和GIS 匹配,人工建模要和 GIS 匹配需要人工进行空间矫正配准。航拍建模的 OSGB 模型数据具有多细节层次(Level of Detail, LOD),系统可以根据用户的浏览时和场景的距离显示不同精度的 LOD 层级模型,提高数据展示渲染的高效性。但是,航拍建模也有一定的弊端,比如建模的精细度不如人工建模精细,如果需要更加精细的模型,需要大量的人工干预处理。如果需要对简单模型进行查询、分析和编辑等,需要对航拍进行单体化处理,单体化的修复需要更长的周期和更高的费用,因此,单体化处理应用在重点建筑或古迹方面。

数据分析

空间的数据分析是GIS 的核心内容之一。对于数字钢铁厂而言,在环保方面,主要是对 TSP、PM10、PM2.5、有组织、厂区污染情况等进行分析;在安全方面,主要是对场景监控、消防设备以及安全范围四色图。

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对于钢铁厂中监控点的布控合理性进行分析,辅助指导钢铁厂的监控布设工作,更加全面监控厂区的生产状态。

对于钢铁厂污染情况的分析,进而指导钢铁厂的环境治理工作,促进厂区的绿色化建设。
通过厂区安全四色图分析,对重点安全防范区域的消防设备和监控设备的布控具有重要的指导意义。

数据可视化

数据分析结果存在于具体的数据报表上,对于非专业人,很难直接清晰了解到具体的分析结果。数据可视化能够让分析结果在场景中直观的呈现,将分析结果简单明了地呈现在用户面前,辅助指导决策。另一方面,数据可视化一定程度上也改变以往的工作模式,例如厂区的巡检,工作人员不需要到实地现场进行,直接在可视化平台上通过漫游、视频监控等方式进行查看,结合物联网,甚至可以对厂区指标监测异常或告警的时候进行控制处理。

对于数字钢铁厂的系统功能主要设置有以下几个:

  • 厂区漫游
  • 视频监控
  • 指标监测
  • 污染监控
  • 区域四色图
  • 消防检测分布

 

厂区漫游

1、定点漫游

定点漫游是根据经纬度固定漫游的中心位置,以一定视距对场景进行 360 度的环绕漫游,让用户全面观看厂区的全貌。

定点漫游

2、 线路漫游

除了定点漫游外,HT 和 GIS 的集成方案中也提供了根据经纬度和海拔数据构建漫游线路,让用户以第一人称的视角按照指定线路对钢铁厂区进行巡检漫游,在制定线路的时候可以参考重点区域或智能化水平较高的区域进行制定,给用户呈现钢铁厂重点发展区域以及智能化发展成效。

线路漫游

线路漫游2

视频监控:

视频监控在先进可视化领域的需求也越来越多。集成了GIS 的视频监控相比于传统的视频监控更能快速定位具体的监控位置,当有意外情况发生时,不仅能快速定位事件位置,还能快速查看区域的情况信息。

监控1

监测点变化_副本

指标及车辆监测:

对于钢铁厂而言,厂区的环境监控是相当重要,这也是积极推进钢铁工业绿色化的原因。绿水青山就是金山银山。现今,大部分钢铁厂对厂区的环境监控都布设了相应的监控点位,通过对接设备上的实时数据,可以对厂区的环境进行全面的监测把控。同时,针对影响环境的因素,如,车辆尾气的排放,也可以进行厂区的车辆分布及具体信息进行实时监控。

监测点

车辆

污染监控:

指标监控主要可以看具体监控的点位附近的污染程度,通过热力图,将监测点上的数值以区域面进行呈现,更加直观反映污染程度及影响范围,辅助相关人员对厂区环境治理工作的进行。

污染监控

区域四色图:

区域四色图是对钢铁厂区域范围按照不同的风险分布进行展示,总览区域四色图可以全面了解钢铁厂的风险区域分布情况。同时,结合指标监测点或视频监控点,可以对指标监测点和视频监控点分布进行分析评估,分析确定重点危险区域是否加强监测监控,提高整个钢铁厂区的综合治理和管理。

四色图

消防检测分布:

通过消防检测可以知道厂区内消防设备的分布情况以及消防设备的相关信息。

消防

总结

钢铁行业的发展要以自主可控为基点,提升自主能力,提高行业竞争优势;要以绿色化智能化为核心,提高整体的管控一体化水平及制造水平,打造为智能制造行业;要以科技创新为切入点,形成创新协同互动的新生态圈。

HT 和 GIS 集成除了应用于钢铁行业的数字工厂外,在智慧城市、智慧矿山、智慧园区等众多领域也有广泛的应用。在用地选址、路径规划、资源分配以及环境监测等方面,宏观上辅助决策分析,微观上监控管控资产,让每一个行业走上更加智能化的生产、管理和运维。

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