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信息物理系統(tǒng)(cyber physical systems,簡稱CPS)作為計算進(jìn)程和物理進(jìn)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(jī)交互接口實現(xiàn)和物理進(jìn)程的交互，使用網(wǎng)絡(luò)化空間以遠(yuǎn)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(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)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(jié)合與協(xié)調(diào)，主要用于一些智能系統(tǒng)上如設(shè)備互聯(lián)，物聯(lián)傳感，智能家居，機(jī)器人，智能導(dǎo)航等。CPS是在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合計算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，它通過計算進(jìn)程和物理進(jìn)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(kuò)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(shù)、物聯(lián)網(wǎng)IoT技術(shù)、工業(yè)SCADA技術(shù)、虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)，經(jīng)過對石油化工行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，針對目前大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和多業(yè)務(wù)融合管理的需求，將“CPS”技術(shù)的先進(jìn)理念引入石油化工智能監(jiān)控調(diào)度解決方案，實現(xiàn)了系統(tǒng)中異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合與多業(yè)務(wù)的融合。 東華3D石油化工智能監(jiān)控系統(tǒng)是利用先進(jìn)的監(jiān)控和應(yīng)急技術(shù)，例如高清、智能、應(yīng)急通信、音視頻聯(lián)動等技術(shù)，構(gòu)建一套全面防范、重點加強(qiáng)、資源共享的安防系統(tǒng)，有效加強(qiáng)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(qiáng)安全保障和應(yīng)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(yuǎn)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(guān)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(shè)備檢維修和施工改造，提高了辦公效率；第三，進(jìn)一步提高了事故預(yù)防和事故應(yīng)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(tuán)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(shè)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(chǎn)的實際狀況。

  2、自動監(jiān)測異常發(fā)展趨勢，實現(xiàn)在線預(yù)警。

  3、支持?jǐn)帱c續(xù)傳和數(shù)據(jù)緩存，保持?jǐn)?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(xué)模型，進(jìn)行設(shè)備性能分析與系統(tǒng)報表，提供了新的增值空間和強(qiáng)大的市場競爭力。

  5、支持對設(shè)備運行狀態(tài)、企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)長達(dá)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(chǎn)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(jié)構(gòu)，滿足客戶不斷發(fā)展信息需求。

  7、基于Internet網(wǎng)絡(luò)的部署，使得方案更易于實施，為石化企業(yè)設(shè)備管理提供了新的技術(shù)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(shè)備的實體關(guān)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(shù)，實現(xiàn)各種復(fù)雜數(shù)據(jù)的可視化，從而清晰有效地傳達(dá)與溝通信息。無需編程，快速構(gòu)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(xì)膩；支持動態(tài)緩存技術(shù)；內(nèi)嵌強(qiáng)大的VRP腳本引擎；全自動無縫升級。通過場景編輯、效果調(diào)整、立體顯示的可視管理功能讓設(shè)計成果以高質(zhì)量畫面、強(qiáng)沉浸式體驗效果呈現(xiàn)設(shè)計成果。

2、先進(jìn)的工藝動態(tài)管理

石油石化企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程是動態(tài)的，每一道工序之間是互相關(guān)聯(lián)的，任何一道工序的變化都可能導(dǎo)致整個生產(chǎn)工藝流程的改變。因此，在生產(chǎn)過程中需要時刻關(guān)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shè)備之間的連通邏輯關(guān)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(jīng)設(shè)備及變化情況。 

其次，工藝流程拓?fù)浞治觥．?dāng)生產(chǎn)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(shè)備相關(guān)聯(lián)的設(shè)備、管線、閥門等，如何判斷那些工序受到影響，那些工序應(yīng)該關(guān)閉等。這些都是工藝流程動態(tài)管理應(yīng)用技術(shù)的熱點與難點。

3、三維空間信息系統(tǒng)平臺與CAD工程設(shè)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(jìn)行現(xiàn)場拍照；然后利用三維建模軟件進(jìn)行模型搭建、貼圖；最后再將建好的三維模型導(dǎo)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(shè)施設(shè)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(shè)中費用支出最大的一塊。與此同時，企業(yè)擁有大量的設(shè)施設(shè)備二維、三維CAD設(shè)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(dǎo)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(dǎo)致這些已有的CAD數(shù)據(jù)資料無法得到充分應(yīng)用。

東華3D智能監(jiān)控在三維空間信息系統(tǒng)建設(shè)中，能夠直接應(yīng)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(shè)計一體化的技術(shù)，將成為未來三維空間信息系統(tǒng)在石油石化行業(yè)應(yīng)用中不可缺少的組成部分。

4、強(qiáng)大的系統(tǒng)監(jiān)控平臺

隨著自動化程度的進(jìn)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(wǎng)絡(luò)和CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(yīng)用程序;支持在線設(shè)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(shè)備；具有獨立的歷史數(shù)據(jù)緩存庫，支持?jǐn)帱c續(xù)傳;支持串口、以太網(wǎng)、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(yīng)用程序交換數(shù)據(jù);提供強(qiáng)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(nèi)；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(kuò)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(diào)看監(jiān)控圖像、設(shè)置監(jiān)控點位置、制定報警聯(lián)動策略。具有動態(tài)標(biāo)識功能，可對電子地圖上的監(jiān)控點進(jìn)行屬性關(guān)聯(lián)顯示，實現(xiàn)一點一表，顯示設(shè)備檔案。在電子地圖上劃定區(qū)域，系統(tǒng)自動標(biāo)識該區(qū)域內(nèi)的前端監(jiān)控點，可直觀地調(diào)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(xùn)

虛擬環(huán)境基于真實的企業(yè)環(huán)境，提高培訓(xùn)演練的真實性和有效性，減少培訓(xùn)演練成本；內(nèi)置各種培訓(xùn)演練內(nèi)容和方式，適應(yīng)不同崗位和工種需求；通過準(zhǔn)確和直觀的虛擬化方式，可以接近真實地檢查瀏覽和確認(rèn)操作步驟，避免操作錯誤；安全演練可以通過互聯(lián)網(wǎng)會議平臺在會議室進(jìn)行，相關(guān)人員可上線演練并且進(jìn)行協(xié)作；經(jīng)驗豐富的操作人員可以通過虛擬現(xiàn)實指導(dǎo)缺乏經(jīng)驗的人員。