探索數(shù)字孿生技術(shù)在智慧工廠安全管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)哪些應(yīng)用？

    隨著全球新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的蓬勃興起，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了深層次與全方位影響。與之相適應(yīng)，我國(guó)先后出臺(tái)了 “中國(guó)制造 2025”“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”“新一代人工智能”等發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃。如何推動(dòng)物理系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，是支撐我國(guó)工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心問題之一。

    近年來，在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下，工業(yè) “數(shù)字孿生”技術(shù)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，其利用數(shù)字技術(shù)對(duì)物體、系統(tǒng)、流程的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)映射，完成虛擬仿真過程，從而顯著減輕工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新和決策優(yōu)化研究中面臨的重資產(chǎn)和高成本負(fù)擔(dān)。

    面向智慧工廠的數(shù)字孿生架構(gòu)  “孿生”意味著數(shù)字化虛擬表示將在整個(gè)生命周期中雙向鏈接到物理實(shí)體。將這一概念應(yīng)用于安全生產(chǎn)過程中，可衍生出若干種數(shù)字孿生架構(gòu)。 基礎(chǔ)數(shù)字孿生架構(gòu)，主要包括物理空間、虛擬空間以及多個(gè)空間之間的連接，開展智慧工廠運(yùn)營(yíng)、指揮、決策、仿真。物理空間包含物理實(shí)體、傳感器和執(zhí)行器；而虛擬空間包含從多角度建立的虛擬模型及數(shù)據(jù)分析；物理空間和虛擬空間之間的連接連通了 2個(gè)空間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與指令的傳遞。

    數(shù)字孿生工廠建模

    平臺(tái)利用虛擬現(xiàn)實(shí)方法獲得工廠現(xiàn)狀的全熱點(diǎn)三維模型，結(jié)合 3DGIS+BIM技術(shù)搭建并集成全生命周期的動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)，在大屏顯示上以“一張圖”的形式漫游展示整個(gè)生產(chǎn)過程，形成資產(chǎn)、生產(chǎn)、安全管理的數(shù)據(jù)生態(tài)環(huán)境，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)維護(hù)等領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)模型服務(wù)，為企業(yè)管理與維護(hù)過程提供仿真、評(píng)估和優(yōu)化的技術(shù)支持。

    平臺(tái)應(yīng)用

    1、設(shè)備可視化管理

    設(shè)備日常管理利用數(shù)字孿生工廠可以對(duì)企業(yè)儀表、閥門、動(dòng)、靜設(shè)備、安全與消防設(shè)備等進(jìn)行可視化管理，實(shí)現(xiàn)臺(tái)賬數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)位置的有機(jī)統(tǒng)一，提高管理效率。

    設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)可以智能對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)臨近設(shè)備有效日期、到期檢驗(yàn)、負(fù)責(zé)人等進(jìn)行智能提醒，協(xié)助設(shè)備日常管理實(shí)現(xiàn)可視化、智能化。

    2、生產(chǎn)環(huán)境安全檢測(cè)

    氣體檢測(cè)預(yù)警運(yùn)用環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器模組，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)設(shè)備、氣體罐、有毒氣體泄漏、包括對(duì)易發(fā)生泄漏的罐組、減壓裝置、閥門和管線法蘭等部分實(shí)時(shí)監(jiān)控分析預(yù)警。

    熱成像預(yù)警將熱成像圖像和可見光圖像相結(jié)合，可對(duì)管道溫度、變壓器溫度、開關(guān)類設(shè)備溫度、設(shè)備自燃火情等進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警，徹底杜絕跑冒滴漏。

    3、人員行為檢測(cè)

    利用圖像區(qū)域識(shí)別延申技術(shù)，對(duì)進(jìn)入工廠危險(xiǎn)區(qū)域、危險(xiǎn)穿越、異常作業(yè)行為的人員行為識(shí)別預(yù)警，并將預(yù)警信息上傳安保監(jiān)控室及相關(guān)管理人。

    4、智能可視化巡檢

    在虛擬環(huán)境中直接進(jìn)行巡檢工作，支持第一視角或第三視角廠區(qū)巡檢、自定義巡檢線路等功能，同時(shí)集成機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)，實(shí)時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及設(shè)別狀態(tài)，提高巡檢效率保障人員安全。

    5、 VR全景安全巡檢

    利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬仿真的生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)景，通過逼真的環(huán)境感知體驗(yàn)，打造多角度、多維度的立體可視化的人機(jī)交互學(xué)習(xí)模式，有效提高工人安全意識(shí)和技能，減少和消除安全隱患和違章事故。

    6、高清視頻融合

    平臺(tái)集成高清視頻，可以方便調(diào)閱高清視頻查看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)狀況，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生界面向現(xiàn)實(shí)世界的交互實(shí)現(xiàn)，以現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)為中心，查詢距離最近的高清攝像頭、視角位置最佳的攝像頭等。

    7、可視化應(yīng)急調(diào)度

    事前智能預(yù)警

    通過 VR安全培訓(xùn)、物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)識(shí)別安全隱患、人工智能預(yù)防、對(duì)多種安全生產(chǎn)場(chǎng)景進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)和預(yù)測(cè)性安全隱患識(shí)別進(jìn)行動(dòng)態(tài)安全隱患識(shí)別與報(bào)警，并將報(bào)警信息分級(jí)推送至監(jiān)控平臺(tái)及手機(jī)端。

    事中應(yīng)急決策

    根據(jù)不同的應(yīng)急場(chǎng)景，自動(dòng)匹配應(yīng)急預(yù)案，集中周邊可調(diào)度的資源，對(duì)接移動(dòng)端系統(tǒng)，實(shí)時(shí)指揮調(diào)度。

    事后分析回溯

    可視化指揮 +大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)立體防控體系助力持續(xù)監(jiān)測(cè)，記錄事件發(fā)生事前、事中、 事后的全過程數(shù)據(jù)，以便分析原因、持續(xù)優(yōu)化、針對(duì)性改善以及模擬事件推演等。

    三維可視化系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

    基于（ ztmapinfo）的輕量化、高效率、跨應(yīng)式的三維可視化融合渲染技術(shù)打造的智慧工廠系統(tǒng)管控平臺(tái)，將大幅壓縮成本，高效部署企業(yè)各項(xiàng)作業(yè)計(jì)劃的準(zhǔn)確性及調(diào)控能力，實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)用、科學(xué)統(tǒng)一管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息及時(shí)性，提高生產(chǎn)安全管理效率。

    結(jié)束語(yǔ)

    順應(yīng)國(guó)家制造業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，面對(duì)越來越復(fù)雜的產(chǎn)品需求。工廠在單元設(shè)備級(jí)一步步走向智能化，最終目的就是要往系統(tǒng)智能化發(fā)展，變成一個(gè)智能工廠，使用數(shù)字孿生技術(shù)的綜合解決方案來進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)、裝備運(yùn)維、彈性物流等流程智慧化管理及智能化應(yīng)用。面對(duì)更多新興技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)智慧工廠、智慧車間會(huì)提出更多的需求和挑戰(zhàn)，未來將展開更深入的研究和探討進(jìn)而提高數(shù)字孿生技術(shù)在各行業(yè)之間的應(yīng)用與發(fā)展。