信息物理系統(tǒng)(cyber physical systems,簡稱CPS)作為計算進程和物理進程的統(tǒng)一體，是集成計算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)。信息物理系統(tǒng)通過人機交互接口實現(xiàn)和物理進程的交互，使用網絡化空間以遠程的、可靠的、實時的、安全的、協(xié)作的方式操控一個物理實體。信息物理系統(tǒng)包含了將來無處不在的環(huán)境感知、嵌入式計算、網絡通信和網絡控制等系統(tǒng)工程，使物理系統(tǒng)具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)作和自治功能。它注重計算資源與物理資源的緊密結合與協(xié)調，主要用于一些智能系統(tǒng)上如設備互聯(lián)，物聯(lián)傳感，智能家居，機器人，智能導航等。CPS是在環(huán)境感知的基礎上，深度融合計算、通信和控制能力的可控可信可擴展的網絡化物理設備系統(tǒng)，它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環(huán)實現(xiàn)深度融合和實時交互來增加或擴展新的功能，以安全、可靠、高效和實時的方式檢測或者控制一個物理實體。 東華3D石油化工智能監(jiān)控系統(tǒng)解決方案基于CPS技術、物聯(lián)網IoT技術、工業(yè)SCADA技術、虛擬現(xiàn)實VR技術，經過對石油化工行業(yè)應用進行了深入研究，針對目前大規(guī)模聯(lián)網監(jiān)控和多業(yè)務融合管理的需求，將“CPS”技術的先進理念引入石油化工智能監(jiān)控調度解決方案，實現(xiàn)了系統(tǒng)中異構網絡的融合與多業(yè)務的融合。 東華3D石油化工智能監(jiān)控系統(tǒng)是利用先進的監(jiān)控和應急技術，例如高清、智能、應急通信、音視頻聯(lián)動等技術，構建一套全面防范、重點加強、資源共享的安防系統(tǒng)，有效加強對石油化工安全防范的管理，直觀及時的反映重要地點的現(xiàn)場情況，增強安全保障和應急處置措施，是成為現(xiàn)階段石油化工行業(yè)建立現(xiàn)代化管理系統(tǒng)的重要選擇。
該系統(tǒng)主要實現(xiàn)三項功能：第一，實現(xiàn)遠程一體化監(jiān)控，監(jiān)控中心通過系統(tǒng)可以實時查看所有監(jiān)控點的現(xiàn)場情況及采集點相關實時動態(tài)參數(shù)；第二，實現(xiàn)監(jiān)控中心與各站點的雙向3D圖形可視化溝通，實現(xiàn)石化裝置3D可視化管理、分層管理、設備檢維修和施工改造，提高了辦公效率；第三，進一步提高了事故預防和事故應急處理能力。
東華3D石油化工智能監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種企業(yè)集團分布式數(shù)據(jù)的三維立體化集中監(jiān)控、分析及展示解決方案，主要表現(xiàn)在：
1、集成設備運行實時狀態(tài)信息，與外部各種數(shù)據(jù)源，如ERP、MES、EAM、SCADA等系統(tǒng)互聯(lián)互通，實時反映資產的實際狀況。
2、自動監(jiān)測異常發(fā)展趨勢，實現(xiàn)在線預警。
3、支持斷點續(xù)傳和數(shù)據(jù)緩存，保持數(shù)據(jù)的完整性。
4、基于工業(yè)庫的歷史數(shù)據(jù)，客戶可以建立數(shù)學模型，進行設備性能分析與系統(tǒng)報表，提供了新的增值空間和強大的市場競爭力。
5、支持對設備運行狀態(tài)、企業(yè)生產數(shù)據(jù)長達數(shù)年的歷史數(shù)據(jù)的分析決策，輕松實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的分析，為提高生產效率提供充分的信息保障。
6、完全分布式、平臺開放式系統(tǒng)結構，滿足客戶不斷發(fā)展信息需求。
7、基于Internet網絡的部署，使得方案更易于實施，為石化企業(yè)設備管理提供了新的技術平臺。
1、三維場景一體化
最自然、全景式、實體化、融合的三維虛擬現(xiàn)實工作環(huán)境，如實地描述和反映設備的實體關系，基于角色的用戶界面，滿足不同用戶需求。
利用虛擬現(xiàn)實技術，實現(xiàn)各種復雜數(shù)據(jù)的可視化，從而清晰有效地傳達與溝通信息。無需編程，快速構筑3D虛擬現(xiàn)實世界；支持嵌入Flash、音視頻、IE窗口；支持Access、MS SQL以及Oracle等多種數(shù)據(jù)庫；縮比、多線程分步式下載 ；支持物理引擎，動畫效果更為逼真；支持軟件抗鋸齒，畫面更柔美細膩；支持動態(tài)緩存技術；內嵌強大的VRP腳本引擎；全自動無縫升級。通過場景編輯、效果調整、立體顯示的可視管理功能讓設計成果以高質量畫面、強沉浸式體驗效果呈現(xiàn)設計成果。
2、先進的工藝動態(tài)管理
石油石化企業(yè)的生產工藝流程是動態(tài)的，每一道工序之間是互相關聯(lián)的，任何一道工序的變化都可能導致整個生產工藝流程的改變。因此，在生產過程中需要時刻關注每道工序的運行變化情況。目前，二維GIS或三維GIS系統(tǒng)在對生產工藝流程的展示與管理方面都是靜態(tài)的。工藝流程中任一道工序的變化情況、以及對整個工藝流程的影響情況，系統(tǒng)都無法實時、直觀的展示出來，這也給企業(yè)的生產管理帶來諸多不便。因此，東華3D石油化工監(jiān)控系統(tǒng)對企業(yè)在生產工藝流程的管理過程中對三維空間信息系統(tǒng)的兩個層面的需求滿足了現(xiàn)場需求。
首先，工藝流程的三維動態(tài)展示。包括如何將管線、閥門、彎頭、三通等各類設備之間的連通邏輯關系置入場景，并根據(jù)實際工藝流程在三維場景中制作動態(tài)仿真流程表現(xiàn)，動態(tài)顯示整個工藝流程的路線、流經設備及變化情況。
其次，工藝流程拓撲分析。當生產工藝流程某一道工序發(fā)生事故時，如何分析得到與事發(fā)設備相關聯(lián)的設備、管線、閥門等，如何判斷那些工序受到影響，那些工序應該關閉等。這些都是工藝流程動態(tài)管理應用技術的熱點與難點。
3、三維空間信息系統(tǒng)平臺與CAD工程設計一體化
目前，三維空間信息系統(tǒng)平臺三維建模方式是，首先進行現(xiàn)場拍照；然后利用三維建模軟件進行模型搭建、貼圖；最后再將建好的三維模型導入到三維空間信息系統(tǒng)平臺。這種三維建模方式一般會耗費大量的人力和物力，并且建模的精度不高，同時，造成了設施設備三維建模成本居高不下，使得三維建模成為石油石化企業(yè)三維空間信息系統(tǒng)建設中費用支出最大的一塊。與此同時，企業(yè)擁有大量的設施設備二維、三維CAD設計數(shù)據(jù)資料。但是，由于目前大部分三維空間信息系統(tǒng)軟件在導入CAD三維模型數(shù)據(jù)過程中，會造成大量信息的損失。從而，導致這些已有的CAD數(shù)據(jù)資料無法得到充分應用。
東華3D智能監(jiān)控在三維空間信息系統(tǒng)建設中，能夠直接應用已有的CAD三維模型數(shù)據(jù)庫，不僅大大加快三維空間信息系統(tǒng)建模速度，還提高三維建模精度。同時還可以為用戶提供數(shù)據(jù)模型、圖形模型，完成所有展示數(shù)據(jù)點顯示。東華3D監(jiān)控系統(tǒng)平臺為用戶還能提供功圖、宏觀控制圖等石油行業(yè)專用的數(shù)據(jù)分析控件。因此，三維空間信息系統(tǒng)平臺與CAD工程設計一體化的技術，將成為未來三維空間信息系統(tǒng)在石油石化行業(yè)應用中不可缺少的組成部分。
4、強大的系統(tǒng)監(jiān)控平臺
隨著自動化程度的進一步普及和提高，采用光纖、VPN、ADSL等各種通訊手段不斷出現(xiàn)，其中比較特殊的是利用 GPRS網絡和CDMA網絡進行數(shù)據(jù)無線傳輸，用戶對各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性的要求越來越高。東華軟件為滿足用戶的需求，適時開發(fā)了監(jiān)控軟件平臺。
采集軟件平臺的主要特性：獨立運行的應用程序;支持在線設備管理與變更；支持OPC接口；支持Modbus、TCP/IP、BACNet等各類協(xié)議和自定義協(xié)議接口；支持超過3600種工控設備；具有獨立的歷史數(shù)據(jù)緩存庫，支持斷點續(xù)傳;支持串口、以太網、板卡、光纖、GPRS、CDMA、MODEM、WiFi和域名解析等各種數(shù)據(jù)傳輸方式；支持和第三方應用程序交換數(shù)據(jù);提供強大的動態(tài)鏈接庫開發(fā)包和SDK開發(fā)包；采集速度：1000點，200ms以內；最大點數(shù)：60000點；時間戳分辨率：ms；整型變量：64位；模擬變量：雙精度(64位)。
5、良好的集成性和可擴展性
該系統(tǒng)能幫助用戶建立支持主流三維文件格式的模型庫，支持多種主流3D文件格式，包括3DMax、Pro/E、Maya、Sketchup等系統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)文件，同時也支持DWG、DWF等2D格式的瀏覽，兼容不同系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)來源。具有良好的二次開發(fā)接口可與企業(yè)ERP、MIS系統(tǒng)無縫對接，支持SqlServer、Oracle、MySql等主流數(shù)據(jù)庫，使企業(yè)系統(tǒng)輕松有效的兼容東華虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。
6、GIS地圖全景展現(xiàn)
系統(tǒng)提供與地理信息系統(tǒng)(GIS)的接口，實現(xiàn)通過電子地圖(GIS)，直觀地調看監(jiān)控圖像、設置監(jiān)控點位置、制定報警聯(lián)動策略。具有動態(tài)標識功能，可對電子地圖上的監(jiān)控點進行屬性關聯(lián)顯示，實現(xiàn)一點一表，顯示設備檔案。在電子地圖上劃定區(qū)域，系統(tǒng)自動標識該區(qū)域內的前端監(jiān)控點，可直觀地調用監(jiān)控點視頻。具有自定義搜索，能夠快速定位監(jiān)控點，實現(xiàn)資源的高效利用。
7、可視化培訓
虛擬環(huán)境基于真實的企業(yè)環(huán)境，提高培訓演練的真實性和有效性，減少培訓演練成本；內置各種培訓演練內容和方式，適應不同崗位和工種需求；通過準確和直觀的虛擬化方式，可以接近真實地檢查瀏覽和確認操作步驟，避免操作錯誤；安全演練可以通過互聯(lián)網會議平臺在會議室進行，相關人員可上線演練并且進行協(xié)作；經驗豐富的操作人員可以通過虛擬現(xiàn)實指導缺乏經驗的人員。
