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1、江蘇杰瑞信息科技有限公司基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺商業計劃書江蘇杰瑞信息科技有限公司江蘇杰瑞信息科技有限公司江蘇杰瑞信息科技有限公司目目 錄錄一、立項背景一、立項背景.1二、研究內容二、研究內容.7三、主要技術指標三、主要技術指標.35四四、關鍵技術、關鍵技術.36五、技術創新點五、技術創新點.46六、六、國內外同類產品綜合比較國內外同類產品綜合比較.46七七、綜合效益、綜合效益.49八八、應用情況及前景、應用情況及前景.50江蘇杰瑞信息科技有限公司1一、立項背景一、立項背景1.1 項目背景項目背景在經濟快速發展和政府政策的推動下,以產業聚焦為手段的園區經濟發展迅速,各地園區經濟呈現出覆蓋
2、區域擴大、產值集中、GDP占比擴大的趨勢,園區企業逐漸向高技術、新領域、專業性行業發展。園區將是高新技術產業的集中研發地,高新企業群集的區域,高新產品孵化和生產的基地,園區規劃建設整體性越來越強,更加注重各種基礎配套設施,以更好的服務促進高新產業的發展,尤其是注重產業園區的信息化建設,構建互聯互通、資源共享的信息資源網絡,以信息化帶動產業化是加快產業園區發展的重要內容。各類產業園區發展迅猛,規模擴張也越來越明顯,高新企業紛紛入駐,企業對園區信息化要求越來越高,同時對園區服務和管理水平也提出了更高的要求。產業園區是產業集群發展的有效途經,是推動經濟發展的重要支撐點,而園區信息化的建設情況很大程度
3、上影響著園區經濟的發展。提高園區信息化建設水平,以信息化帶動產業化,成為當前園區經濟發展所面臨的重要課題。園區管理支撐、服務創新以及品牌營銷等方面的整合應用存在不足,園區企業規?;疘T應用、特色化專業示范需要進一步提升,融合前沿技術的智慧園區成為中國園區經濟持續發展的重要驅動。此外,園區管委會部門之間,以及各企業信息系統建設水平和應用層次不齊、相對孤立,這導致政府部門、企業與園區、企業與企業之間溝通障礙與資源獨立,相較于其他基礎設施的建設投入,園區信息化投入以及整體信息化應用不足,特別是基于園區管理服務以及應用平臺成為園區信息化重要瓶頸,大多數園區在IT硬件、網絡、通信設施建設方面已經基本成形
4、,為推動信息化建設奠定了物理基礎。隨著信息、通信技術的不斷進步,現代綜合管控系統也逐漸出現數字化、網絡化、集成化、智能化的發展趨勢,具有多維度、立體化綜合管控能力的大型管控平臺系統越來越凸顯其重要的作用。智慧園區建設與發展實質上就是將園區管理、工作、生活三位一體的智慧化理念在企業園區中具體體現出來,智慧園區的建設目標就是在一個園區中將辦公信息化、管理信息化、運營信息化“三化”為一體。通過數字化技術應用,整合整個園區所涉及的綜合管理與公共服務信息資源,包括園區環境、基礎設施、園區建筑、人員信息,以數字化的形式進行采集江蘇杰瑞信息科技有限公司2和獲取,并通過計算機和網絡進行統一的存儲、優化、管理和
5、展現,實現園區綜合管理和公共服務信息的交互和共享。為園區資源在空間上的科學科學化與優化配置,為園區綜合管理和公共服務上的合理利用,為園區低碳環保與可持續發展,建立和諧社會提供強而有力的手段。物聯網、大數據分析等信息技術改造傳統產業不斷取得新的進展,數字技術應用大大提升了園區信息化在管理、節能、交通、安全、環境、基礎設施等方面現代化的綜合管理水平,為園區各方面提供現代化科學的綜合管理和便捷有效安全的公共服務。從項目復雜程度分析,在智慧園區建設以及國家級智能工程建設等項目中,為了保證此類大型系統工程的正常運轉,需要配置一套功能強大、系統穩定、全方位兼容的平臺管理系統。智慧園區是在園區搭建的IT基礎
6、設施之上,構建一個基于三維可視化技術的虛擬園區,運用物聯網、云計算、多媒體等現代信息技術,在信息化建設方面構建統一的組織管理協調架構、業務管理平臺和對外服務平臺,為園區管理者以及企業提供創新管理與運營服務,具體包括以下方面:(1)資源整合搭建統一入口的信息平臺,使園區管理者、園區企業、員工形成一個緊密聯系的整體,盤活園區內各方角色的資源,獲得高效、協同、互動、整體的效益。(2)管理服務為園區管理服務,進一步提升園區內部的政務管理能力和服務水平,同時增強園區在推動企業創新上的服務能力。(3)企業服務為產業提供服務。通過企業管理云的搭建和物聯網傳感技術的配置,為園區企業提供信息收集、傳輸和反饋通道
7、。通過對這些信息的匯總分析,為園區的安全管理,風險控制和應急指揮建立決策支持平臺。(4)品牌宣傳通過搭建園區門戶平臺,利用信息檢索、虛擬展示等功能,可以讓公眾了解園區及企業,在更廣闊的范圍內提升園區知名度,促進園區品牌宣傳,有利于園區形象樹立和招商引資。(5)創新能力運用現代信息技術,降低成本,提高效率,擴大服務的覆蓋面和受益面,同江蘇杰瑞信息科技有限公司3時,物聯網、云計算等技術的應用,促進園區信息化建設,打造高科技、智能園區,提升園區層次和服務水平。該平臺是一個面向園區管理的輔助決策助平臺,采用先進的感知技術、大數據分析處理技術及圖形化展示技術,實時感知園區設備設施、人員、交通、物流等信息
8、,然后進行海量數據的快速處理與分析,并建立三維模型數據庫,通過可視化智控平臺,實現虛擬現實的精準映射,實現園區可視化集中監測與管控,為園區提供智能化可視化運營服務。1.2 公司公司簡介簡介江蘇杰瑞信息科技有限公司是中國船舶第七一六研究所下屬單位中船重工信息科技有限公司的全資子公司。公司主要開展信息化及先進制造業務的軟件開發、硬件生產、試驗、調試項目實施和涉密業務。公司現有從業人員近300名,各類專業技術人員200余名,其中博士3名、碩士50余名,中高級職稱人員100余名。江蘇杰瑞信息作為中國船舶集團信息化及智能制造業務的主要研發基地,主要從事計算機應用軟件開發及技術服務、信息系統集成服務、建筑
9、智能化系統設計、工程施工及技術咨詢服務等業務。公司秉承“服務感動客戶,科技引領創新”的經營理念,堅持自主創新,深耕數字工廠、智慧軍營、智慧園區、智能碼頭業務領域,經過多年歷史沉淀和發展,形成了軟件開發、系統集成及智能制造三大核心業務方向。在信息系統領域,公司面向工業軟件、軍民兩用、智慧園區方向,打造了多款企業應用軟件產品,助力用戶在不同業務場景實現數字化管控能力。在智能制造領域,公司立足船舶行業,擁有豐富的大型項目經驗、高級人才和尖端產品。公司能夠提供從咨詢規劃、研發定制、實施運維的全生命周期橫向覆蓋式服務,也能提供從數字化車間、自動化產線、智能裝備的縱向貫穿式服務,是船舶行業領先的智能工廠解
10、決方案及高端智能制造裝備、智能信息系統提供商。1.3 需求分析需求分析1.3.11.3.1 國家政策需求國家政策需求隨著國內智慧城市建設步伐的不斷加快,黨中央和國務院也更加注重智慧園江蘇杰瑞信息科技有限公司4區的建設與發展,從 2012 年至今,頒布了多項政策推進智慧園區的建設,國內更多的各類型園區投身于園區的智慧化建設中。2012 年 11 月,黨的“十八大”提出全面建設新型小康社會,智慧城市、智慧園區建設是國家城市化發展過程中的必然選擇。2013 年 1 月,住建部在北京召開創建國家智慧城市試點工作會議,其中包含園區建設,如蘇州工業園區、上海漕河涇開發區、西安高新區智慧化園區。2014 年
11、 3 月,國務院印發國家新型城鎮化規劃(2014-2020),將智慧城市建設納入規劃中。規劃明確要求推進智慧城市建設,統籌城市發展的物質資源、信息資源和智力資源利用,推進物聯網、云計算、大數據等新一代技術創新應用。2017 年 4 月 20 日,中國低碳智慧園區聯盟組織召開了“2017 年中國智慧園區創新論壇”,并啟動隆重的換屆大會。會上,北京經開總裁周世義做了題為中國智慧園區發展報告的發言,隨著全球物聯網、移動互聯網、云計算等新一輪信息技術的迅速發展和深入應用,智慧園區建設已成為發展趨勢。近年來,我國的產業園區也向著智慧化、創新化、科技化轉變?;跀底謱\生的杰瑞物聯智控平臺將起著至關重要的作
12、用,該平臺的實現將推動智慧園區的發展,以致于在國家發展中有著舉足輕重的戰略意義。1.3.21.3.2 產品市場需求產品市場需求隨著新技術在園區管理中的應用智慧園區建設已成為發展趨勢,發達國家將智慧園區建設作為刺激經濟發展和建立長期競爭優勢的重要戰略。目前,在國家政策大力支持的情況下,國內已有各類產業園區 15000 多個,對整個中國經濟的貢獻達到 30%以上。園區經濟已成為中國經濟發展的主要助推器,其中園區的智慧化建設同樣獲得了非常顯著的成績,各地不同類型的園區根據自身的發展定位與市場競爭情況制定了各自的發展規劃并加強了園區智慧化的建設投資力度。目前,基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺還沒有成熟的
13、完整解決方案,具有廣闊的市場前景及研究價值。1.3.31.3.3 公司發展需求公司發展需求公司自成立以來通過不斷的擴充發展,目前業務覆蓋范圍已包括“智慧園區、智能制造、船舶機電”三方面,特別在智能制造和智慧園區業務方面,公司有著深厚的研究基礎及技術儲備。同時緊跟國家發展策略,緊抓國家新型城鎮化規劃、江蘇杰瑞信息科技有限公司5低碳智慧園區機遇,緊搭智慧園區、智能制造的發展列車,發揮公司的競爭優勢,致力于成為智能制造、智慧園區解決方案的優質供應商。為園區打造基礎設施高端、管理服務高效、創新環境高質,具有可持續發展的園區一體化運營平臺,即基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺,該平臺的研發必將成為公司發展的
14、助推器,實現公司的效益新增長點。1.3.41.3.4 項目功能需求項目功能需求基于上述三個層次需求的分析,基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺能夠充分利用最新的信息化技術,以三維虛擬仿真的最佳形式實現對園區的全方位智能化管控。對包括應急指揮、園區管理、環境保護、智能交通、基礎設施、生產管理等領域進行三維可視化管理決策支持,真正實現一個立體式、可視化的新一代智能綜合管控平臺,本項目將實現以下內容:(1)園區三維虛擬場景呈現基于地理信息系統,包括園區內建筑物、機動目標、管線設施等園區基礎信息,全方位匯集呈現于系統之上。包括園區警務、環衛、醫療、電力等方面數據融合呈現,園區廠站、工地、機關單位等的地標點數
15、據展現,園區地下管線的三維向量數據展現,機動目標實時位置數據展現等。系統所有展示效果要求全 3D 方式,包括:建筑 3D 可視化:建筑外觀、樓層結構、內部裝修。設備 3D 可視化:園區內部所有配套設備等。(2)全面互聯互通、多類型數據融合系統支持將不同平臺系統數據、不同業務部門數據融合貫通,綜合匯集于系統之上,以全方位掌控園區綜合態勢,包括:政務、警務、交通、電力、商業等多領域數據以及工廠生產綜合管理數據。支持集成包括地理信息、GPS 數據、建筑物三維數據、統計數據、園區視頻監控采集畫面等多類型數據。(3)園區綜合管理駕駛艙園區的管理會有大量的運維數據產生,而這些數據會反映出園區發展過程中的特
16、點、規律和變化。通過對這些數據的分析,可以為園區的智慧化以及精細化管理提供決策依據,還能夠為智慧園區的服務系統提供新的洞察力。通過跨平臺、跨部門、多類型數據融合將園區各個系統數據打通,用于綜合江蘇杰瑞信息科技有限公司6管理監控園區整體運行態勢,包括園區市政、警務、消防、交通、通訊、商業等方面數據融合呈現,園區內注冊企業的類型、納稅情況、就業人數等數據呈現,園區招商情況、園區投訴與報警情況等。通分析特定領域的關鍵指標,為園區運行態勢提供可視化的監控,提高處理問題的效率,合理調度園區資源。同時針對園區特性,系統支持三維建模,監控生產企業的安全運行態勢。系統擁有先進的交互功能,包括數據篩選查詢、歷史
17、數據回放等,全方位支持管理者綜合管控園區運行。1.4 設計指導思想設計指導思想基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺的總體系統設計原則是:以計算機網絡為基礎、軟件為核心,通過信息交換和共享,將整個園區內各自具有完整功能的獨立子系統組合成一個有機的整體,提高系統維護水平、管理自動化水平、協調運行能力及詳細的管理功能,徹底實現功能集成、網絡集成、軟件界面集成的總體目標。遵循的主要原則如下:(1)先進性考慮到電子信息及軟件技術的迅速發展,中央集成系統設計在技術上采用國內外先進的技術和產品,所采用的設備產品和軟件不僅成熟而且能代表當今世界的技術水平,保證系統與今后系統性能提升在技術先進性方面的可延續性。(2)
18、開放性系統可對各智能化子系統進行分散式控制,集中統一式管理和監控。而集成后的系統應是一個開放系統,使不同的子系統和產品間接口和協議達到“互操作性”。它應當提供標準數據接口、網絡接口,系統和應用軟件接口,系統應具有如下開放性特征??蓴U展性、靈活性好。兼容性和應用軟件可移植性??删S護性好、生命周期長。(3)標準化和模塊化集成網絡的總體結構必須是標準化和模塊化的,既可使不同廠商的設備產品綜合在一個系統中,并相互的得到高度的信息共享,又可使系統能在日后得以方便的擴充,即滿足通用性和可替換性。(4)安全性、可靠性和容錯性江蘇杰瑞信息科技有限公司7作為辦公樞紐設施,其系統必須保證有極高的安全性、可靠性和容
19、錯性。為了將來的系統維護以及售后服務,所以選用國內知名廠家的系統集成產品。(5)可管理性整個系統基于網絡,隨著網絡規模擴大,網絡管理十分重要,要對這樣一個網絡進行管理,要求如下:支持網絡監視和控制兩方面的能力,能監視控制到網絡主要設備??赡艽蟮墓芾矸秶捅M可能小的系統開銷。網絡管理應標準化。集成設備層和應用層,為建筑的管理者和使用者提供高效、便利、安全的工作環境。(6)經濟性經濟成本是系統集成必須考慮的因素之一,要求系統設計應從系統目標和生產需求出發,經過充分論證,選擇合適的產品,在滿足用戶要求的前提下,盡量降低投資成本。(7)前瞻性和可擴展性系統采用瀏覽器/服務器體系,基于 Internet
20、 結構體系建立一個可擴展的平臺,在設計和實施中都會為將來的系統擴容預留接口,且采用的產品本身具備數據轉儲功能,這樣的設計既可以保證前期工程和后繼先進技術的銜接,使系統具有先進性。二、研究內容二、研究內容2.1 系統概述系統概述當今社會經濟發展面臨著日趨嚴重的資源約束和更加迫切的綠色環保要求,我國各類園區更是首當其沖,面臨經濟增長的艱巨任務和資源環境保護的巨大壓力。傳統園區建設者通常只提供水、電、氣、交通、建筑等硬件基礎設施,信息化、智能化都由入駐企業自行完成。隨著信息技術的發展,這種模式已經不能滿足入駐企業、園區管理方的需求,亟需一種能解決傳統園區缺乏整體規劃、信息重復建設、信息服務薄弱、資源
21、浪費等問題的方案。以信息化為核心的智慧園區建設作為推動園區發展模式變革、實現社會經濟可持續發展的重要路徑選擇,已在中國各地迅速興起,并呈現出快速發展趨勢。越來越多的園區在利用智慧園區江蘇杰瑞信息科技有限公司8建設的契機打造獨特品牌,進而刺激相關產業創新發展,創造新的經濟增長點,增強園區競爭力,智慧園區建設已經成為提升園區競爭力的核心手段,將具備可視化、感知化、協同化特點的智能管控平臺應用到園區管理領域需求迫切、意義重大。針對園區智能化綜合管控需求,開展了三維虛擬仿真、大數據應用、業務協同、智能聯動等方面技術研究,重點突破了三維可視化聯動管控技術、多源異構數據融合方法及技術、綜合信息集成與管理技
22、術、基于 OPC UA 標準的通信協議快速轉換技術、基于移動互聯網平臺的快速傳輸技術、大數據分布式存儲與分析技術、網絡安全防護技術等關鍵技術,創新性的提出了基于異構網絡中間件的多信息系統集成技術,構建了基于網格分割算法的智慧園區 BIM 模型輕量化技術,首次將 Powerlink 技術應用于智慧園區運維管理系統中。依托三維建模、大數據分析、虛擬仿真等先進技術,整合園區各種資源,將綜合管控與三維可視化結合,為管理者提供直觀的決策依據,建立了以智慧園區可視化綜合管控為重點,集成樓宇自動控制系統、安防監控系統、車輛管理系統、能源管理系統、生產管理系統、物流集配系統、人員管理系統等管理子系統,構建園區
23、物流、人流、信息流的有效集成和全方位管理,實現信息資源的有效融合與分析運用,提高綜合運維管理水平,實現三維虛擬化智能管控系統在園區管理領域規?;瘧?,取得了較好的社會經濟效益。2.2 總體設計總體設計基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺是構建智慧園區運維管理可視化核心,屬于園區管控的最高級監控與管理層,它通過分布式網絡將各子系統集成到同一個軟件平臺上,建立起整個園區的中央監控與管理界面。通過一個可視化的、統一的圖形窗口界面,系統管理員們可以十分方便、快捷地對被集成的各功能子系統實現監視、控制和管理等功能,該系統通過開放的系統接口,在保持各子系統相對獨立的前提下,將生產管理、能源管理、環境監測、設備運
24、維、安防監控、人員管理、三維模型等集成到同一軟件平臺下,從而形成一個統一的、相互關聯的、相互協調聯動的綜合管理系統,實現綜合信息的高度共享,有效地提升建筑的管理水平。2.2.12.2.1 總體架構總體架構江蘇杰瑞信息科技有限公司9平臺基于.NET 架構設計,根據邏輯關系,系統整體劃分為信息采集層、通訊層、分析層和展示層,系統總體架構如圖 1 所示:信息采集層:主要用于數據信息的采集,是實現智慧園區可視化管控的基礎。涉及模型信息、設備信息、運維信息、人員信息、環境信息、生產信息、業務數據及視頻監控、能耗監測、定位位置等眾多信息數據的采集。通訊層:通過這一層的信息集成和工業云,實現信息采集層和分析
25、層的連接和貫通。將采集到的基礎信息資源、交換信息資源、領域信息資源、互聯網信息資源等進行信息集成,并應用工業云的計算資源和存儲資源,增強數據的通訊能力,為數據的融合與分析提供強大的后勤保障。分析層:本層主要是利用三維模型庫管理、試圖管理、大數據分析及數據安全與防御等先進方法技術,實現海量信息的數據融合及分析處理,從中獲取重要信息,得到決策結果。展示層:將分析處理得到的結果以三維場景、統計報表等可視化的形式展現出來,達到可視化智能管控的目的。實現智能樓宇、智能交通、安防監控、設備運維、能源管控、生產管理、環境監測、應急指揮等多項功能。江蘇杰瑞信息科技有限公司10圖 1 系統總體架構2.2.22.
26、2.2 技術方案技術方案采用先進的感知技術、大數據分析處理技術及圖形化展示技術,實時感知園區設備設施、人員、交通、物流等信息,然后進行海量數據的快速處理與分析,并建立三維模型數據庫,通過可視化智控平臺,實現虛擬現實的精準映射,實現園區的數字可視化集中監測與管控,為客戶提供所需的服務,解決客戶在運營管理中的痛點。針對園區信息管理系統多且各自獨立、管理響應速度慢等問題,基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺是在充分整合、挖掘、利用信息技術與信息資源的基礎上,對園區各領域進行精確化管理,將智慧園區建設成果和價值集中展示,使得智慧園區可知可感。智慧園區運行監控中心能夠實現將園區運行核心系統的各項關鍵數據進行呈
27、現,從而對包括應急指揮、園區管理、環境保護、智能交通、基礎設施等領域進行管理決策支持,進而實現園區智慧式管理和運行。通過基于地理信息系統的 3D 可視化技術,包括園區內建筑物、機動目標、管線設施等園區基礎江蘇杰瑞信息科技有限公司11信息,全方位匯集呈現于系統之上。包括園區警務、環衛、電力等方面數據融合呈現,園區廠站、工地、機關單位等的地標點數據展現,園區地下管線的三維向量數據展現,機動目標實時位置數據展現等。針對園區各核心運維系統存在信息孤島、管理分散、可視化管理缺失等問題,基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺能夠實現將運維管理相關的相互獨立的子系統納入到統一的具備智能控制、三維展現的監控平臺,構建
28、基礎設施、倉儲物流、主要設備、人員等逐級可視化,以設備運行狀態及安防監控可視化為重點,集成生產管理、能源管理、視頻監控、倉儲管理、人員定位等管理子系統,構建園區的三維展示、監控、告警、定位、分析一體化的可視化綜合管控平臺。使設備工況、控制及環境參數在統一的平臺傳輸、集成,實現信息資源的綜合利用,提高安全運維管理水平,實現園區設備及安全環境的集中監測與控制。針對能源形式多樣維護保障要求較高、設備系統龐雜不易于維護管理、工作區域較為分散等園區后勤運維保障問題,充分調研園區后勤運維保障需求,利用最新信息技術,以三維可視化集中管控的形式實現對園區后勤運維保障區域進行全方位智能化管控。對包括設備設施監控
29、、變配電監控、地源熱泵系統監控、工單管理、安防監控等領域進行三維可視化管理決策支持,真正實現一個立體式、可視化的新一代智能綜合管控平臺。2.2.32.2.3 系統系統安全安全系統安全體系對本管控平臺來說更是不可缺少的一個組成部分。本項目的系統安全設計從物理安全、網絡體系安全、整個網絡操作系統安全、數據傳輸安全及安全管理制度等方面進行全方位的系統安全設計,確保系統安全運行,無技術漏洞。(1)系統的物理安全系統的物理安全主要包括接入本管控平臺的網絡設備、網絡線路、供電線路等有關設施的物理安全。系統的物理安全具體從設備的位置選擇、防雷防火、防水防潮、溫度控制、設備狀態監控、電力供應保障、電磁防護、防
30、盜竊及破壞等方面進行詳細的設計。其中設施的位置選擇、防雷防火、防水防潮等在設備安裝時會嚴格按照相關標準執行。溫度控制、設備狀態監控等功能要求將通過以下的中央空調管理系統、設備設施管控系統實現。防盜搶及破壞將通過以下的安全防控系統進行保障控江蘇杰瑞信息科技有限公司12制。(2)網絡系統的可靠性和安全性網絡系統的可靠性和安全性主要是保障操作系統、數據庫和服務器等系統安全可靠的運行。系統在運行過程中能及時發現系統軟件和數據庫的漏洞,并建立有效的網絡監測機制,防止非法訪問和惡意攻擊,保護主機系統安全。實現系統可靠安全運行的主要措施包括:操作系統安全檢測、數據庫安全檢測、黑客入侵檢測、系統漏洞掃描及病毒
31、防護系統等。此外,在系統實際運營中還需不斷升級操作系統安全檢測、數據庫安全檢測、黑客檢測、病毒防護的技術手段,在實踐中不斷提高系統額可靠性及安全性。(3)網絡體系架構及安全性管控平臺各子系統將組成局域網絡并接入互聯網,為保障系統的信息安全,將建立起防火墻實現局域網與 Internet 的邏輯隔離、并應用入侵檢測、病毒掃描等的安全保障手段,保證網絡體系的安全。此外,通過合理網段劃分,利用“網閘隔離”有效地消除系統局域網內容子網絡之間可以任意互訪的安全隱患;必要時還可以部署其他網絡安全硬件設施以提供傳輸鏈路層上的數據安全性。其網絡基本架構如圖 3 所示:圖 3 網絡體系架構江蘇杰瑞信息科技有限公司
32、13(4)數據交換的安全數據交換的安全主要是指數據在廣域網線路上傳輸過程的安全,保證數據在傳輸過程中不被非法竊取,篡改?;跀底謱\生的杰瑞物聯智控平臺的數據庫存儲著園區內部的關鍵數據,在傳輸過程中任何數據被竊取或篡改都有可能導致嚴重的后果。因此,必須確保數據在網絡傳輸過程中安全性和完整性。具體來說,就是保證數據傳輸過程中具有高度的強壯性、保密性、完整性和不可抵賴性。強壯性:指數據被竊取或篡改后恢復的能力,主要技術手段包括留有足夠的數據備份和采取必要的冗余技術排除數據徹底丟失的可能性。并使數據恢復盡可能的完備、方便、快捷。保密性:指對在網絡上傳送的關鍵數據進行加密保護,在條件允許的情況下,在本機
33、的存儲也要采取相應的加密手段,盡最大可能保證數據的安全性。完整性:指采取必要的技術手段(例如:CRC 校驗碼等)確保查詢、修改或接收到的數據的絕對真實、可靠性。不可抵賴性:指采取身份認證、數字簽名、強制授權訪問控制、日志審計記錄等技術手段確保讀取或修改數據的主體身份及其行為的確定性、可控性、可記錄性和不可抵賴性。(5)統一身份認證技術統一身份認證技術就是標志網絡用戶身份信息的數據,相當于網絡系統的身份證,用來在網絡通訊中識別通訊各方的身份,并保證網絡安全的四大要素:保密性、完整性、真實性、不可否認性。系統為了保證對信息的合法訪問及操作,對各子系統內層級人員提供統一的身份認證手段。系統使用人員(
34、包括業務操作人員、各級領導和系統管理人員)必須經過用戶登錄系統的身份認證,才能進行相應操作。項目實施過程中采用國產主流的 CA 認證系統構建港區的安全認證體系,建立起基于 CA 認證的用戶管理、身份鑒別和網絡安全傳輸功能。(6)系統安全管理制度系統的安全,可靠的安全技術措施是硬性保障,此外還必須有一套完善的安全管理制度。安全管理制度是系統安全體系的重要組成部分,它是保證整個基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺大系統能夠安全運行的必要條件,上述的系統安全措施必須與安全管理制度有機地結合起來才能發揮作用。通過建立完善的規章制度,實現對系統安全管理的科學化、系統化、規范化和法制化,達到保障信息系統安全的目
35、標。安全管理制度主要有以下幾條:江蘇杰瑞信息科技有限公司142.3 系統組成系統組成基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺是一個面向園區管理的輔助決策平臺,為園區提供智能化可視化運營服務。平臺提供了三種典型的數據集成能力,包括外部數據源向管控平臺推送數據、管控平臺從外部數據源拉取數據,最大程度實現數據的可視化展示。與此同時,平臺具有豐富的模型庫,可快速進行場景建模,無需專業 3D 知識,大大縮短項目的實施周期,讓智慧園區可視化系統真正成為可使用、可維護的實用系統。平臺主要系統包括:三維虛擬園區子系統、園區交通管理子系統、園區綜合設施管理子系統、園區安防監控子系統、園區能源管理子系統、園區生產管理子系統
36、、園區設備運維子系統、園區環境監測子系統、園區人員管理子系統、園區運維數據分析決策子系統等功能。圖 2 系統組成2.3.12.3.1 三維三維虛擬園區子系統虛擬園區子系統三維虛擬園區子系統將數據中心以及各專業平臺系統信息進行共享,滿足了監控、預案和指揮三個方面功能要求。結合地理信息系統、拓撲結構視圖、視頻信號接入以及數據統計圖表,全面實現了對園區地標及運行態勢的三維呈現和運行數據統計分析。對系統監控范圍內的風險狀態進行高效反饋,以多種可視化手段進行視覺呈現,最大限度的提升系統使用及監控管理效率,幫助園區管理者建江蘇杰瑞信息科技有限公司15設并管理好園區基礎設施。平臺結合地理信息系統,應用三維仿
37、真技術,對園區建筑、街道、綠地區域、市政管線等園區基礎設施進行全方位三維實景展現,基于地理信息系統,包括園區內建筑物、機動目標、管線設施等園區基礎信息,全方位匯集呈現于系統之上。三維虛擬園區子系統主要包括三維虛擬場景建模、基于 BIM 的園區樓宇運維可視化、三維模型庫、地理信息系統、三維模型瀏覽、信息查看、移動端展示七個部分。(1)園區三維虛擬場景建?;跀底謱\生的杰瑞物聯智控平臺支持通過三維虛擬仿真的形式對園區基礎設施、設備等進行三維虛擬展現,對園區內主要建筑、設備設施、自動化系統、設備、管線,以及各類公共資源進行三維數字化監控和展示,可方便查看運行和屬性信息。從園區的外部環境、樓宇建筑到建
38、筑內部結構以及獨立設備均可進行立體仿真展現,并可進行任意角度的調整及場景切換。支持集成樓控系統、消防系統、監控系統、環境系統等數據,綜合展現樓宇各項數據信息,幫助管理者清晰直觀地掌握樓宇運營狀態。園區三維虛擬場景示意圖如圖 3 所示。圖 3 園區三維虛擬場景示意圖(2)基于 BIM 的園區樓宇運維可視化基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺將 BIM 和信息化技術應用到園區運維管理系統中,打通三維可視化和系統運維之間的信息傳遞通道,實現基于 BIM 技術的運維數據采集、分析和集成管理,將管控系統數據界面與三維虛擬環境相結江蘇杰瑞信息科技有限公司16合,實現真實場景信息、設備信息、地理位置信息等在仿真模
39、型中的精確映射,通過“所見即所得”的方式來對園區樓宇自動化系統、安防系統、能源管理系統等進行立體化、全方位管控,如圖 4 所示。圖 4 基于 BIM 的園區樓宇運維可視化示意圖(3)三維模型庫基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺涉及的基礎設施以及設備眾多,針對不同的園區需要進行重新三維建模,容易導致工作量大、效率低,為有效的支撐系統對于三維模型及三維場景的需求,滿足園區三維虛擬場景的長期使用和維護的方便性,本系統創新性的進行了園區三維模型庫設計,包括園區主要設備設施通用模型庫、建筑物通用模型庫,同時提供可擴展的、模型種類豐富的其他類別的三維模型庫。三維模型庫的建立,極大的提高了基于數字孿生的杰瑞物聯
40、智控平臺三維建模的效率,方便系統維護人員針對可視化建模部分進行維護,如圖 5 所示。江蘇杰瑞信息科技有限公司17圖 5 三維模型庫示意圖(4)地理信息系統地理信息系統模塊以三維空間信息數據資源庫為基礎,集成影像數據、矢量數據、建筑物模型,為管理人員提供可視化場景管理服務,直觀展示所區建筑地理信息、位置分布,周邊道路、設施、環境信息以及重要單位地理信息,提高工作的準確性,推進建筑、空間、設施設備科學化管理,如圖 6 所示。圖 6 地理信息系統模塊示意圖基礎地理信息數據管理:基于地方地理坐標系及高清航拍圖、基礎地形、地籍房籍數據、關鍵基礎設施現狀等基礎信息,通過空間層級結構,定位空間具體江蘇杰瑞信
41、息科技有限公司18地理位置,在地圖中對區域或建筑進行框選標注,并展示其詳細信息。提供便捷的查詢、統計等操作,實現物業綜合服務。建立基于地理信息系統的相關空間要素對象的索引,實現地理信息與三維空間場景的雙向數據聯動,可隨時切換管理對象,基于三維可視化對建筑以及內部設施設備、人員等信息進行深入管理。(5)三維模型瀏覽采用自管理或集成其它資源管理系統的方式,將各個基礎設施、設備等的基本配置信息納入可視化平臺,通過三維模型中的功能窗口,實現不同的模型操作,支持多樣化瀏覽模式,如圖 7 所示。圖 7 三維模型瀏覽示意圖按樓層瀏覽:按樓層瀏覽建筑空間,各樓層房間信息,使用情況,區域劃分等,如圖 8 所示。
42、江蘇杰瑞信息科技有限公司19圖 8 樓層瀏覽示意圖(6)信息查看在三維場景中定位并高亮展示所選構件信息,展示構件測量資料、輔助資料、幾何資料、對象性質、以及對象性質型別等信息,同時,在三維場景中可對建筑內的各種資源進行分類管理和空間查詢,包括按關鍵詞模糊查詢、組合條件查詢、空間查詢、緩沖區查詢、點選查詢等多種查詢方式?;谌S模型,查詢設備在運維管理平臺中進行擴展的屬性參數,部件、備件、文檔記錄等信息,以及設備當前、歷史運行數據,設備狀態、各監測點信息,維保記錄等,如圖 9 所示。圖 9 信息查看示意圖江蘇杰瑞信息科技有限公司20(7)移動端展示對于基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺所涉及到的數據
43、采集以及空間定位的問題,可以通過移動互聯 APP 來實現數據的采集,以及現實設施設備與模型自動匹配,實現空間定位功能,結合手持 APP 應用,對所操作的部位進行定位,簡化系統的操作流程,提高效率及數據的準確性,如圖 10 所示。圖 10 移動端展示示意圖2.3.22.3.2 園區園區交通管理子系統交通管理子系統園區交通管理子系統集成了視頻監控系統、停車場管理系統、信號控制系統等系統數據,實現多個維度下園區交通狀況監測,幫助管理者實時了解園區路網的運行狀況及其變化規律,為交通管理規劃及決策提供科學數據支撐。結合園區地理位置和水陸交通狀況,基于大屏拼接顯控系統,建立了一個集道路視頻監控、信息資源共
44、享、統計分析決策和指揮調度于一體的管理平臺,主要用于園區道路視頻監控展示,道路監測數據呈現,交通數據統計分析,具有綜合監視、運營協調、應急指揮等職能,如圖 11 所示。江蘇杰瑞信息科技有限公司21圖 11 園區交通管理子系統平臺集成了地理信息、北斗數據、地標點數據、統計數據、建筑物數據、攝像頭畫面等多種數據源,可顯示包括公交、地鐵、出租車、消防車等車輛運行線路情況及上下車人數比例情況,實時了解交通情況,并通過統計圖表聯動,實時顯示當前交通數據信息,協調各條交通線路的控制及運營,實現公安交通警務活動的智能化、信息化管控。園區交通管理子系統包括出入口管理、視頻監控、信息管理及收費管理四個模塊。(1
45、)出入口管理展示進出車輛的圖像、卡號、車輛類型、姓名、車主電話、入出場時間、車牌號碼、卡上余額、所扣金額和補交金額、以及操作人員的姓名及卡號、停車場內的車位數量等信息。(2)視頻監控支持出入口進出車輛記錄實時顯示,信息包括卡口攝像機抓拍的信息和識別的車牌信息、讀卡器的刷卡信息,支持顯示進出口的攝像機的在線離線狀態,支持顯示道閘的在線離線狀態、起落狀態。(3)信息管理人員信息管理:包括車主姓名、車主電話、車主性別、車主電子郵箱、車主生日、車主住址等信息。車位信息管理:對車位信息進行增刪改查。車位信息包括:車位編號、車位地址、車位業主、臨時/專用車位等信息。江蘇杰瑞信息科技有限公司22車輛信息管理
46、:對車輛信息進行增刪改查。車輛信息包括:汽車編號、車牌號碼、汽車類型、汽車品牌、汽車顏色、使用狀態、車主、汽車照片等信息。多個出入口的停車場,可以設置某一車輛可以進了全部的出/入口,也可以限制該車輛能進出其中的幾個出/入口。車位探測器信息管理:對車位探測器進行增刪改查。攝像頭信息包括 IP 地址、端口號等信息。如圖 12 所示。(4)收費管理簡單收費規則:支持按次或者小時收費。支持設定每次或者每小時收費金額;詳細收費規則:根據客戶的定制化需求,確認消費模式,可以包括標準、通用、超時等;支持每個收費口關聯打印機:打印收費小票,支持自助繳費機收費;支持查詢出入口記錄:記錄包括進出場的抓拍信息、車牌
47、信息、刷卡信息、以及收費信息;支持按照車牌、卡號、起始時間段、收費金額范圍查詢;收費統計:支持按照開始結束時間段、操作員統計每個操作員的人工收費小結,以及總共收費情況。圖 12 車輛管理系統示意圖2.3.32.3.3 園區園區綜合設施管理子系統綜合設施管理子系統通過基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺對園區門禁、電梯、訪客、供水、配線等綜合設施進行可視化管控,全面實現了運行態勢的三維呈現和運行數據統計分析。對系統監控范圍內的風險狀態進行高效反饋,以多種可視化手段進行視覺江蘇杰瑞信息科技有限公司23呈現,最大限度的提升系統使用及監控管理效率,幫助園區管理者管理好園區綜合基礎設施?;谌S模型,顯示各子
48、系統的設備當前運行狀態、運行參數曲線,包括設備實時運行狀態、故障信息展示等,如三維電梯模型能夠正確反映所對應的實際電梯的空間位置以及相關屬性等信息。電梯的空間相對位置信息包括門口電梯、中心區域電梯、電梯所能到達樓層信息等;電梯的相關屬性信息包括直梯、扶梯、電梯型號、大小、承載量等。三維電梯模型中采用直梯實體形狀圖形表示直梯,并采用扶梯實體形狀圖形表示扶梯?;跀底謱\生的杰瑞物聯智控平臺對電梯的實際使用情況進行了渲染,物業管理人員可以清楚直觀的看到電梯的能耗及使用狀況,通過對人行動線、人流量的分析,可以幫助管理者更好的對電梯系統的策略進行調整,如圖 13、14 所示。圖 13 電梯運行監控系統界
49、面江蘇杰瑞信息科技有限公司24圖 14 電梯運行監控系統界面針對綜合基礎設施運維保障,如集成弱電子系統,基于可視化三維模型,實現弱點集中運行監測、運行控制、報警管理及遠程抄表,直觀的展示系統實時運營參數,便捷的操作系統控制參數,同時降低了操作的專業門檻,系統大部分時間按照系統內置模式自動運行,降低了運營的人力需求,如圖 15 所示。圖 15 綜合設施管理子系統監控示意圖2.3.42.3.4 園區園區安防監控子系統安防監控子系統園區安防監控子系統支持集成視頻監控系統、電子巡更系統、卡口系統、消防系統等園區安全防范管理系統數據,結合地理信息系統對所有攝像頭、消防設備、巡更路線進行可視化。針對安防報
50、警事件快速顯示、定位、查詢實現實時動態監視,提升園區安防響應效率。突發事件的應急聯動、防災減災工作是保障園江蘇杰瑞信息科技有限公司25區內部人員安全、維護園區穩定的關鍵。系統將園區各職能部門和資源進行有效結合,建立了一個信息共享、高效決策、部門聯動的應急指揮調度平臺。平臺集成了地理信息、視頻監控、警力警情等數據,具備警力警情管理、統計分析、預案部署、指揮調度等功能,支持園區常態管理、非常態報警事件的可視化呈現,可以綜合了解警情、警力信息,合理布局警力分布、保障人員安全與園區穩定。報警事件發生時,支持按照時間、空間、處理狀態三個維度進行突發事件展現,支持時間軸回放,便于管理者了解事態進度,綜合研
51、判處理,提升管理者處置突發事件力度,為園區管理者實現園區治安管理、安全防范、突發公共安全事件控制等功能提供智能決策支持。針對園區安防監控需求,安防監控子系統支持集成視頻監控系統、電子巡更系統、卡口系統、消防系統等園區安全防范管理系統數據,結合地理信息系統對所有攝像頭、消防設備等進行可視化監控。針對安防報警事件快速顯示、定位、查詢實現實時動態監視,提升園區安防響應效率。實現園區視頻、消防實時監控,針對異常情況進行報警處理,將消防與視頻監控、告警等信息進行三維可視化聯動,可直觀了解現場狀況,以便快速響應園區任何應急意外情況,將損失降至最低,如圖 16 所示。圖 16 安防監控系統示意圖安防監控子系
52、統通過集成園區內生產車間數字視頻監控系統,實現對監控錄像文件的快速檢索、定位、比對及備份;實現統一的身份認證和權限管理,保證信息和數據的安全;實現實時視頻監控、歷史視頻調閱、視頻行為分析等功能。江蘇杰瑞信息科技有限公司26通過數據相關性分析,實現設備與視頻,門禁與視頻,報警與視頻,電力與設備等多種形式的系統聯動。從而幫助工廠車間整合分散的監控工具,實現監控工具、監控數據的價值最大化,真正改變監控數據孤島現象,建立統一監控信息界面,如圖 17 所示。圖 17 園區生產車間監控界面安防監控系統包括視頻監控系統、門禁管理系統、防盜報警及電子巡更四個功能模塊。使用視頻監控和門禁管理系統可遠程監控和管理
53、區域內人員的進出入情況,防盜報警系統能夠使管理者及時發現隱患并盡快解決,啟用電子巡更方式能大大加強物業的安全管理工作,并對保安值班員的巡邏工作進行有效的監督和管理。江蘇杰瑞信息科技有限公司27圖 18 防盜預警示意圖2.3.52.3.5 園區園區能源管理子系統能源管理子系統園區能源管理子系統整合園區內能耗數據,進行能耗趨勢分析、能耗指標綜合考評、區域能源在線動態監測等分析。對各能源系統運行狀態進行實時監測,幫助管理者實時了解園區能耗狀況,為資源合理調配、園區節能減排提供有力的數據依據?;谶\營管理大屏系統,規劃互動系統以及各試驗室交互可視化系統,將數據采集、數據管理、數據分析及數據利用融為一體
54、,實現能源監控信息化、能源管理預警預報、應急管理等功能。在運營管理大屏當中,融合了地理信息、專業數據動態標繪、數據圖表等多種數據展現形式,支持將同一主題下的多種形式數據,綜合展現在同一個高分辨率界面之內,實現多種數據的同步跟蹤、切換。針對園區內各類能源系統以及相應耗能設備,監測各個設備的能耗狀況,對各種能源進行全面計量,對水、油、氣、電能耗數據實現能耗數據可視化,對比分析能耗報表,實施監控和考核。如圖 19 所示。江蘇杰瑞信息科技有限公司28圖 19 園區電量監測系統示意圖能源管理系統的監測管理對象為各類能源系統以及相應耗能設備,包括供水、變配電、供氣、供暖等主要能耗的實時數據采集,在充分滿足
55、、完善建筑物功能要求的前提下,通過建立能源管理系統,生成實時、動態、科學、準確的能源監測數據庫和統計分析結果,依據政策法規標準,為節能改造提供科學的決策依據,減少能源消耗,提高能源利用率。加快技術進步、強化監督管理,加強建筑用能的管理,在提高建筑物使用功能和舒適度的同時降低能源消耗,開創建筑節能工作新局面。園區能源管理子系統主要包括以下幾個方面:(1)變配電智能運維運用智能化、數字化平臺對變配電系統進行運維管理,改變傳統變配電運維模式,采用數字化平臺,有效地提升變配電系統的運行效率,減少維護工時,從而逐步實現對電力系統的精細化管理,提高后勤變配電運維的信息化程度。變配電智能運維是將云計算、物聯
56、網、大數據技術與配電室運維、用電服務相結合的創新型用電運維方式。通過分布在配電室內的各類傳感器、采集與通信設備,將各種電氣信號、運行參數和環境數據傳送到基于云平臺的智能運維監控平臺上,對配電室進行遠程、集中、實時監控,實現配電室“無人值班”。同時,配合所內專業電力人工資源,開展日常巡視、檢修、應急響應、事故處理等現場處理工作,可通過移動運維搶修平臺及移動 APP 對現場服務進行全程調度和質量監控,從而實現“線上+線下”的服務閉環。在此基礎上,智能運維特有的能效管理平臺、專家診斷系統等輔助支撐系統,可為配電室的安全運行、故障診斷、狀態預警和江蘇杰瑞信息科技有限公司29能效改善提供智能分析與精確指
57、導,如圖 20 所示。圖 20 電力監控界面示意圖(2)用水、用氣監控將儀表類(水和煤氣表)的設備進行詳細登記,記錄表與設備設施的關聯性,儀表讀數所涉及運行的管理范圍。讀取系統中儀表讀數記錄,作為能耗統計的基礎數據,可查看儀表詳情能夠瀏覽儀表所管轄區域的耗能設備以及儀表周期性讀數記錄,作為能耗分析的依據對非智能表部分,以派發工單的方式定期計劃抄表讀數的任務,通過手機 APP 記錄、反饋數據至設施管理系統完成工單的維護。(3)能效統計通過對總體能耗、系統能耗、設備能耗分時間尺度的建筑能耗實時數據統計與歷史數據對比,全面、深入能耗數據統計結果,統計用能分配,跟蹤重點設備的用能趨勢,如圖 21 所示
58、。江蘇杰瑞信息科技有限公司30圖 21 能效統計示意圖(4)能效分析通過各子系統提供的相關采集數據,我們可以對整個建筑的各個用電系統進行節能診斷。分析各子系統占總能耗的比例,分析各能耗系統中不同設備的用能比例,分析照明系統工作日和周末的用電比率,工作日白天和晚上的用電比率,分析電開水器等辦公設備的白天和晚上的用電比率等??梢詫⒔ㄖ母鞣N能耗指標進行橫向比較,通過以上種種辦法發現整個建筑的節能潛力。通過建筑、系統、設備之間的能耗對比分析,理解建筑不同系統的性能,指出節能改造的方向,如圖 22 所示。圖 22 能效分析示意圖江蘇杰瑞信息科技有限公司31(5)中央空調管控系統空調系統是所園區的能耗大
59、戶,也是日常運行成本控制的一大難題??照{運維系統,要求對冷水機組、循環水泵、生活水箱及閥門進行監視和控制,調整系統各應用工況的運行模式,使整個系統在任何負荷情況下能達到優化效果,保證各設備協調、可靠地運行,如圖 23 所示。圖 23 空調運維系統運行示意圖同時,為達到節省能源的目的,在滿足末端空調系統要求的前提下,使整個系統在最低能耗狀態下運行,維持設備最小運行數量和運行時間。提高系統的自動化水平,提高系統的管理效率和降低管理勞動強度。保證整個控制系統的先進性,可靠性,完善性,可擴展性和系統的快速響應性。2.3.62.3.6 園區園區生產管理子系統生產管理子系統園區生產管理子系統通過對園區內大
60、、中型工廠生產車間制造設備三維仿真建模,實現車間環境全景模擬,并且應用物聯網技術集成 GIS 展現、3D 廠區仿真、設備信息虛擬交互、工單信息實時顯示、生產進度實時顯示、生產效率實時顯示、訂單信息實時追蹤、品質監控實時展示、人員考勤管理實時顯示。通過3D 虛擬仿真技術、信息技術、自動化技術和核心智能裝備的先進成果,實現生產各環節信息互通,構建自主可控的自動化、智能化、可視化、虛擬化的生產制造體系,打造面向企業實際業務需求的可視化綜合管控系統,促進資源合理配置,助力產業升級,如圖 24 所示。江蘇杰瑞信息科技有限公司32圖 24 園區生產管理界面示意圖2.3.72.3.7 園區園區設備運維子系統
61、設備運維子系統實現設備與設備互聯,由數據采集與監控系統實時采集設備的狀態,實現設備運維數據分析、產品維修過程、維修資源、備品備件、故障診斷等的信息化、網絡化、遠程化管理,全面提升智能工廠綜合管控水平,如圖 25 所示。圖 25 園區設備運維子系統示意圖2.3.82.3.8 園區園區環境監控子系統環境監控子系統園區環境監控子系統通過集成動環監控工具,實時監測園區內風速、空氣濕度、PM2.5、溫度等數據,用靈活多樣的方式展現包括冷水機組、空調、無塵房間、恒溫空間等環境。通過平臺實時監測、統計環境參數,將實時監測統計數據江蘇杰瑞信息科技有限公司33采用圖標形式展現,實現園區環境可視化監測統計,如圖
62、26 所示。圖 26 園區環境監測子系統示意圖2.3.92.3.9 園區園區人員管理子系統人員管理子系統園區人員管理子系統基于一卡通管理辦法,將人員定位管理、門禁管理、車輛管理等信息集于一體。車輛管理可實現閘口的自動開合、收費計費等功能,并實時監測園區車位狀態、車流量統計等;人員定位管理可實時掌握員工的位置、活動軌跡等信息,若進入敏感區域,立即進行報警、記錄;門禁管理則是實現門禁實時狀態監測,進出記錄管理,如圖 27 所示。圖 27 園區人員管理子系統示意圖江蘇杰瑞信息科技有限公司342.3.102.3.10 園區園區運維數據分析運維數據分析子系統子系統基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺支持外接系
63、統,并獲得數據,從而最大限度實現對智慧園區運營管理數據多維度分析可視。數據分析決策模塊根據從外接系統及控制系統中獲得的數據,通過故障分析算法得出結果來建議管理者、操作工或者維護人員采取相應措施來避免設備異?;蚰茉蠢速M,并能夠使用高級故障監測和診斷引擎分析數據和預測設備故障。實現對運營管理數據的動態監測,進而為園區智能化管理提供數據決策支撐,如圖 28 所示。圖 28 園區數據分析決策子系統示意圖2.4 試驗及測試情況試驗及測試情況2017 年 11 月,受“基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺關鍵技術研究與應用”項目組委托,中國船舶工業軟件測試中心成立測試組,根據測試需求分析、測試策劃的結果,編寫了
64、測評大綱,從文檔審查、靜態分析、功能測試、人機交互界面測試、邊界測試、恢復性測試等 6 個方面對可視化智控平臺進行測試。測試組按測評大綱要求共需進行 6 個類型、17 個測試項的測試,設計了 25個測試用例。實際進行了 6 個類型測試、17 個測試項的測試,執行了 25 個測試用例。首輪測試中,14 個測試用例通過、11 個測試用例未通過,首輪測試用例執行情況統計如表 1 所示。江蘇杰瑞信息科技有限公司35表 1 機器人任務規劃及控制軟件首輪測試用例執行情況統計表測試類型測試類型測試項數測試項數總用例數總用例數執行執行用例數用例數未執行未執行用例數用例數通過通過用例數用例數未通過未通過用例數用
65、例數靜態分析111001功能測試816160115邊界測試111010人機交互界面測試666015恢復性測試111010總計17252501411針對測試過程中發現的問題,項目組進行了原因分析,制定了整改措施,對軟件和文檔進行了修改、驗證。測試組進行了回歸測試,并對全部測試用例進行了執行,測試用例全部通過,回歸測試用例執行情況統計如表 2 所示。表 2 機器人任務規劃及控制軟件回歸測試用例執行情況統計表測試類型測試類型測試項數測試項數總用例數總用例數執行執行用例數用例數未執行未執行用例數用例數通過通過用例數用例數未通過未通過用例數用例數靜態分析111010功能測試816160160邊界測試11
66、1010人 機 交 互 界面測試666060恢復性測試111010總計1725250250最終,基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺滿足軟件需求規格說明規定的各項功能、人機交互界面等要求,通過測評。三、主要技術指標三、主要技術指標本項目技術指標分別從功能和性能兩個方面闡述:1)系統主要功能(1)采用 3D 可視化技術,支持多種三維模型導入;(2)提供三維模型庫,支持快速建筑物、設備建模;(3)提供界面、參數的在線配置能力,方便調試和維護;(4)頁面組態支持 SVG/HTML/AJAX 技術,獨有的 45 度傾角電子地圖顯示;江蘇杰瑞信息科技有限公司36(5)視頻讀表設備與上位系統實時通訊,互聯互通,
67、將采集數據反饋給上位系統,并實時顯示;(6)采用 SOA 面向服務架構,同時支持 B/S 和 C/S 運行模式;(7)采用 OPC UA 標準的開放系統接入技術,即插即用方式接入;(8)支持針對工業協議進行深度解析,并實時告警響應。2)系統主要性能(1)系統實時工業以太網數據傳送時間50ms;(2)單點登錄最大并發會話數50 個;(3)系統執行命令傳送時間1s;(4)實時報警響應速度0.5s;(5)系統數據處理時間100ms;(6)安全威脅快速定位時間1s;(7)工控網絡協議解析數量8 種。四四、關鍵技術、關鍵技術4.1 三維可視化三維可視化聯動聯動管控技術管控技術基于數字孿生的杰瑞物聯智控平
68、臺通過三維可視化聯動的形式來表現園區綜合管控態勢信息。在二維、三維場景中的任何交互操作都能在三維、二維場景中得到聯動響應,針對安防監控、設備運維管理等系統,通過三維可視化聯動管控技術,可實現報警信息、設備故障信息三維場景化顯示,并可進行系統聯動控制遠程操作,實現虛實結合多維度管控。江蘇杰瑞信息科技有限公司37圖 29 三維可視化聯動管控示意圖結合園區內建筑物 BIM 場景三維模型,將建筑物內的設備型號、所屬系統、位置信息、生產廠商、采購價格、使用年限、出廠信息、責任人等關鍵信息錄入到 BIM 三維模型中,建立動態信息庫,保持 BIM 模型顯示的信息和變化著的實際建筑物信息一致。平臺通過優化并集
69、成復雜龐大的 BIM 模型,整合各種信息和物理資源,結合物聯網傳感器技術,將 BIM 模型與監控系統集成,搭建全方位、高效的監控體系,實現形象化的虛擬場景和真實數據結合,實現安全、便捷、高效的可視化智能管控。三維場景加載后,用戶可在三維場景中進行視角攝像機的平移、繞軸轉動、前推后拉等操作,達到在樓宇中自由行動的用戶體驗,實現虛擬現實的互動要求。平臺還提供了骨架縱覽顯示模式、單程仿真模式,用戶可以更明確的觀察樓宇中設備的分布與設備情況。同時,系統有著智能模型選擇功能,用戶可以借此對智能樓宇中的樓層、設備進行選擇,并得到被選模型的智能信息。如上圖所示,通過集中監控技術,實現了三維模型模型與設備智控
70、平臺間的數據交換,繼而完成對報警設備的報警信息監控。系統將報警設備與報警樓層通過三維效果在 BIM模型中顯示出來,并播放報警動畫,保證用戶能實時接收醒目的明確的報警,如圖 30 所示。江蘇杰瑞信息科技有限公司38圖 30 系統涉及的 BIM 模型示意圖4.2 綜合信息集成與管理技術綜合信息集成與管理技術基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺采用綜合信息集成門戶網站形式,系統通過提供的 Web 服務可快速集成、部署各子系統內容。不同角色用戶通過單點登錄,可以觀察、管理不同內容。在此期間,用戶管理的功能是界面程序運行過程中一直使用和涉及的功能,用戶管理的功能包括:用戶的配置和顯示、角色的配置和顯示、用戶的
71、登錄和注銷、權限的管理、設備監視管理,系統門戶如圖 31所示。圖 31 系統門戶界面示意圖江蘇杰瑞信息科技有限公司39系統通過使用 XML、AJAX、ASP.Net、Web 服務等最新技術,在不同的區域設置子系統服務器,從邏輯上實現數據互聯,將平臺中的每一個子系統集成為一個整體系統,系統內實現互相通訊、互相操作。數據庫管理系統控制服務器,子系統數據庫有其自治性,但是,每個子系統數據庫要協同系統平臺數據庫工作,參與和維護整個分布式數據庫的數據管理。在整個網絡中,每個子系統數據庫既自治又透明,是平臺數據庫功能網絡化的完善表現,使異地的數據操作和共享簡單易行。4.3 多源異構數據融合方法及技術多源異
72、構數據融合方法及技術基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺涉及多源異構系統數據,需要針對數據特點進行分析融合,數據融合本質上是對來自多方數據的協同處理,以達到減少冗余、綜合互補和捕捉協同信息的目的,針對數據多種描述表示方式導致的數據信息在結構和語義上的模糊性和異構性,及最終決策對異構數據信息融合需求,開展多源異構數據融合方法及技術的研究。(1)多源異構數據融合模型數據融合按操作級別分為數據級融合、特征級融合以及決策級融合。采用權重平均法、D-S 證據理論和投票表決等方法研究多數據源在決策上的融合,針對上述模型,設計一種支持多用戶決策的多源異構數據融合結構模型,模型中的數據融合引擎包括數據倉庫、決策支持
73、度計算、OWA 算子權重向量計算和數據轉換與排序 4 個模塊,如圖 32 所示。圖 32 多源異構數據融合模型江蘇杰瑞信息科技有限公司40(2)多源異構數據融合算法多源異構數據融合算法分為 4 步,包括數據類型、基于三角模型數的支持度計算、OWA 的權重向量計算、數據融合算法。數據類型:數據從數量和質量兩方面進行描述,數量方面通過數值表示,而質量方面通過語言變量進行描述。包括隨機變量、二值型、語言程度和采用詞匯術語的 4 類描述;基于三角模型數的支持度計算:考慮到多源數據描述中存在模糊性,可采用三角模糊數計算數據對決策的支持度值。支持度值包括隨機性數據的轉換、二值型數據的轉換、程度類數據的轉換
74、、詞匯術語數據的轉換。OWA 的權重向量計算:OWA 權重向量12(,)nww ww由下式確定:(/)(1)/)iwf i nfin其中:1,2,in,f為模糊語義量化算子,定義為0()()/()1xaf xxaba axbbx其中:,0,1x a b。此外,OWA 算子還定義了反映決策者樂觀態度的度量算子:11()()niicorness wni wn數據融合算法:在 n 個決策、m 個數據源及其可信度的定義下,數據融合算法的步驟可描述為數據源對決策的支持度的計算、OWA 算子權重質量的確定、基于可信度、支持度值下對的轉換、數據的融合及最終決策值的計算、基于實際下的決策。4.4 基于基于 O
75、PC UA 標準的通信協議快速轉換技術標準的通信協議快速轉換技術基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺針對各個子系統不同的數據接口提供定制化服務,不同通信協議和接口進行轉換,針對園區涉及的各類控制系統主要設備接口和協議存在差異性的問題,將 OPC UA 協議快速轉換技術、工業以太網江蘇杰瑞信息科技有限公司41技術等進行集成化開發應用,提供定制接口和自動接口對通信協議和接口進行轉換,實現不同設備間的應用軟件標準化,實時控制域與信息管理域的系統集成功能,實現不同網絡平臺、通信協議產品互聯、互操作及數據通信,以及各子系統通過集成管理平臺的標準接口模塊以統一的格式供客戶端對實時數據處理的效果。系統利用 C#設
76、計開發了 OPC UA 客戶端,實現了對 OPC UA 服務器的遠程訪問和數據讀寫功能,通過研究.NET 中的 LINQ 技術,設計了具有很好可維護性的數據采集系統數據訪問層架構,可以靈活配置平臺中數據采集系統功能擴展方式。如圖 33 所示。通信協議的轉換主要是根據源協議以及目標協議中本身的幀格式,按照目標協議的格式完成輸出。其中,輸出的信號格式一般都有其固定模式,一般按照客戶需求和地址信息做出調整就能符合要求。圖 33OPC UA在系統中的應用示意圖系統可實現不同設備間的應用軟件標準化,實時控制域與信息管理域的系統集成功能,達到讓不同網絡平臺、不同通信協議、不同廠家的產品互聯、互操作及數據通
77、信,以及各子系統通過集成管理平臺的標準接口模塊以統一的格式供客戶端對實時數據處理的效果。4.5 基于移動互聯網基于移動互聯網云云平臺的快速傳輸技術平臺的快速傳輸技術基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺采用先進的移動互聯網云平臺技術,針對移動終端與互聯網平臺通信速度慢,通信穩定性差等問題,通過深入研究基于移動互聯網云平臺的快速傳輸技術,實現移動通信終端與互聯網平臺之間快速數據通信,建立園區管控平臺底層數據采集的信息融合與反饋機制,實現園區運維管理辦公平臺化、反饋實時化,解決移動互聯網平臺的數據傳輸速度問題,提升運維管理協同效率。針對目前移動互聯網只能提供有限帶寬、多鏈路技術存在靈活性不夠、限制性大且不
78、適合終端設備和無線場景等問題,研究一種高效的基于移動互聯網平臺江蘇杰瑞信息科技有限公司42的多鏈路數據聚合快速傳輸技術,實現了將多條物理鏈路的傳輸帶寬進行聚合,從而實現在同一個終端上帶寬疊加的高速傳送效果,并做到了與應用程序以及使用的物理設備無關。通過系統自動檢測,具備動態鏈路偵測功能,能動態擴充/減少鏈路數量,特別是在無線場景下,終端設備能立即加入到多鏈路傳輸的工作中,不需要額外的配置,該技術還提供了鏈路自維護功能,能在網絡斷線之后嘗試重新連接,最大限度上保證了鏈路的通暢。特別是在無線場景下,由于信號的原因,斷線的發生率是比較高的,該功能保證了終端設備在網絡斷線之后,能盡快恢復網絡連接。為了
79、實現多鏈路傳輸數據,需要在網絡協議棧中把數據幀分發到各個鏈路上。在傳統的鏈路層之上實現了一個虛擬層,該虛擬層實現了對數據幀的分發,這些數據幀通過輪轉算法分發到各條鏈路中。鏈路的動態增加與減少需要操作系統和應用程序的支持。有新移動終端加入系統,操作系統首先偵測到,并隨后發送信號給互聯網云平臺監控程序,監控程序嘗試進行網絡連接,在網絡連接成功之后,通知虛擬層有新鏈路產生,虛擬層將把新鏈路加入多鏈路列表,該條鏈路即可正常工作。有網卡被物理移除,首先由操作系統偵測到,通知監控程序,監控程序通知虛擬層該條鏈路停止工作,虛擬層把該條鏈路從多鏈路列表中移除。鏈路的自維護需要操作系統和應用程序的支持。有網卡網
80、絡斷線,由監控程序偵測到,通知虛擬層該條鏈路暫停工作,虛擬層把該條鏈路從多鏈路列表中移除,同時,監控程序嘗試重新進行網絡連接。在網絡連接重新被連接上之后,通知虛擬層有新鏈路加入,虛擬層將把新鏈路加入多鏈路列表,從而實現移動互聯網云平臺快速傳輸,解決了基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺移動終端數據傳輸問題。4.6 大數據分布式存儲與分析技術大數據分布式存儲與分析技術系統支持按照時間、空間、處理狀態三個維度進行園區管理大數據分析及綜合展示,支持數據分析結果時間軸回放,便于管理者了解事態進度,綜合研判處理,為園區管理者實現園區治安管理、安全防范、突發公共安全事件控制等功能提供智能決策支持。針對大、中型園
81、區各運維管理系統實際運行過程中的海量運行數據,采用可擴展的分布式網絡存儲系統結構,利用多臺存儲服務器分擔存儲負荷,利用位置服務器定位存儲信息,提高了系統的可靠性、可用性和存取效率。江蘇杰瑞信息科技有限公司43采用基于開源的分布式系統架構 Hadoop 結合 MapReduce,再混搭 Oracle RAC構成開放系統架構,同時運用模式識別、機器學習、數據挖掘建模等技術,通過對能耗、生產效率等數據進行 KPI 相關性分析、同類用能場所 KPI 波動規律發現、大規模用能設備能耗特性聚類分析等數據分析手段,實現海量大數據的分布式存儲和數據分析計算的并行化,為用戶提供高效準確的數據分析服務,如圖34
82、所示。圖 34 園區管理大數據分析系統示意圖針對復雜的機器學習算法訓練效率低效問題,分布式計算框架MapReduce基于Spark實現機器學習算法庫MLLIB,Spark定義了包括Map和Reduce在內的更加豐富的數據操作接口,利用Job中間輸出和結果可以保存在內存中,不需要再次讀寫HDFS,使得Spark能更好地適用于數據挖掘與機器學習等需要迭代的大數據分析算法,在實際應用系統中得到了廣泛的使用。4.7 網絡安全防護技術網絡安全防護技術針對園區網絡安全防護方面的需求,通過在內網匯聚(主要在服務器匯聚及DMZ區匯聚及出口,同時在各功能區匯聚處可根據需求)部署負載均衡、入侵防御、防病毒、漏洞掃
83、描、WAF、上網行為管理及流量控制等業務板卡來實現。匯聚層產品支持多種類型的安全業務板卡,在與網絡融合的基礎上,板卡可以提供豐富的安全功能。通過智能流定義技術,可以指定特定的數據流通過特定的業務板卡,業務板卡的通過順序也可自行定義。這樣就可以針對不同應用提供不同江蘇杰瑞信息科技有限公司44的安全防護。同時,智能流定義通過圖形化配置,配置過程十分簡單,極大地簡化安全策略的部署。與內網類似,外網的安全保障通過在外網出口部署負載均衡、入侵防御、防病毒、上網行為管理及流量控制等業務板卡來實現。匯聚層產品支持多種類型的安全業務板卡,在與網絡融合的基礎上,這些板卡可以提供豐富的安全功能。通過智能流定義技術
84、,可以指定特定的數據流通過特定的業務板卡,業務板卡的通過順序也可自行定義。這樣就可以針對不同應用提供不同的安全防護。同時,智能流定義通過圖形化配置,配置過程十分簡單,極大地簡化安全策略的部署。網絡安全防護拓撲結構如圖35所示。圖35 網絡安全拓撲結構圖網絡安全防護系統在進行設備聯網通訊時,通過在系統中設置通訊協議白名單、黑名單的方式對工業控制協議(如 Modbus TCP、OPC、Siemens S7、DNP3、IEC 60870-5-104 等)進行自動檢測,符合白名單要求的設備實現自動聯網。并通過高性能的數據解析技術對采集到的數據流級進行解析判斷和分流,對異常數據進行隔離,保護在數據采集過
85、程中上行數據、下行數據的安全,保證系統信息實時、準確地呈現??刹捎门月凡渴鹉J?,對工業生產過程“零風險”,基于對工業控制協議的通信報文進行深度解析,能夠實時檢測針對工業協議的網絡攻擊、江蘇杰瑞信息科技有限公司45用戶誤操作、用戶違規操作、非法設備接入以及蠕蟲、病毒等惡意軟件的傳播并實時報警,同時詳實記錄一切網絡通信行為,包括指令級的工業控制協議通信記錄,為工業控制系統的安全事故調查提供堅實的基礎。系統主要由基礎服務層、數采分析層、核心業務層、用戶接口層共四個部分組成,可以在各種不同場景的工業網絡環境中進行靈活的部署和管理,如圖 36所示:圖 36 網絡安全防護系統圖(1)基礎服務層使用專用的硬
86、件平臺,提供可靠穩定的硬件環境,輔助以系統運行的必須軟件,組成基礎平臺層,支持傳統 IT 網絡協議,支持工業網絡協議。(2)數據分析層主要是數據采集模塊和協議解碼模塊,對工控協議進行深度解析和分析,提取關鍵操作行為。(3)核心業務層在該層實現系統的應用功能的實現。包括基于工控場景的業務行為基線,基于黑白名單的異常行為告警。(4)用戶接口層在該層實現和最終用戶的人機界面,通過 WEB 接口進入管理界面進行系統配置管理。江蘇杰瑞信息科技有限公司46五、技術創新點五、技術創新點(1)基于異構網絡中間件的多信息系統集成技術針對園區多信息系統的來源異構與系統異構等問題,創新性的提出基于異構網絡中間件的多
87、信息系統集成技術,闡述了該技術運行原理并在此基礎上實現了多信息系統數據集成服務,該技術滿足事件驅動的業務特征,并采用總線式的集成模式和異步消息的方式,松散耦合地集成各種應用系統及數據,降低了園區管控異構信息系統集成的難度和成本,解決了園區綜合管控平臺中異構信息系統集成問題。(2)基于網格分割算法的智慧園區 BIM 模型輕量化技術針對園區三維可視化高效管控需求,為保證園區三維建模以及模型展現的效率,避免因園區虛擬場景漫游、設備虛實聯動導致的系統服務器故障問題,提出基于網格分割算法的智慧園區 BIM 模型輕量化技術,通過運用重復的網格分割算法尋找重復單元來提高模型展現效率,該算法包括網格分割,單元
88、匹配和網格重建三個環節,算法能夠發現經過旋轉,縮放,平移后的重復單元,提高輕量化效率同時取得較高的存儲壓縮率,實現智慧園區 BIM 模型輕量化、三維管控高效化。(3)首次將 Powerlink 技術應用于智慧園區運維管理系統針對園區運維管理系統運行過程中存在的數據傳輸延遲、通信不確定性、故障誤報警率高等問題,如視頻監控分析系統圖像數據傳輸存在延遲、設備運維管理系統設備運行狀態故障誤報警問題,創新性的提出將 Powerlink 實時工業以太網技術應用于園區智能管控平臺中,Powerlink 實時以太網技術具備高可靠性、高實時性、通信確定性等特點,通過詳細分析運維管理系統中各數據采集傳感器數據傳輸
89、任務與 Powerlink 協議之間的數據交互機制,完成基于 Powerlink 的實時監控系統的搭建,實現園區基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺數據傳輸的確定性、實時性。六、六、國內外同類產品綜合比較國內外同類產品綜合比較基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺是采用感知、可視化、大數據分析等技術,實現園區的全面感知與互聯互通,并通過構建三維虛擬場景,建立物理實體和數字虛體的精準映射,實現能源、生產、物流、交通、調度、報警、設備等三維數江蘇杰瑞信息科技有限公司47字可視化,并提供端到端的縱橫數據與信息的集成統一管理,實現集中監測管控,及數字虛體與物理實體的精準互動。北京優锘科技有限公司以可視化的云平臺軟件
90、技術,實現對萬物互聯的數字化世界的人性化、智能化、眾創化管理,是 IT 可視化管理和物聯網可視化管理領域的領導廠商。專注于用戶交互方式的不斷創新,以“讓人們更好的認知和管理數字化新世界”為企業愿景,自主創意并研發了世界上首款專業的 IT 可視化軟件產品 Tarsier 和新一代物聯網可視化平臺 ThingJS。憑籍前瞻的戰略眼光、超強的技術實力和跨界的創新理念,優锘科技已經成為中國成長最快的數據可視優化管理軟件廠商。北京數字冰雹信息技術有限公司致力于提供完美的大數據可視化產品和服務。公司提供集設計、程序開發、硬件集成為一體的一站式系統解決方案。系統兼備頂級視覺效果與高性能可交互操控,可廣泛應用
91、于航天軍工、網絡安全、智慧城市、商業智能、工業監控等領域。數字冰雹“城市綜合管控決策平臺”,面向城市各級管理中心大屏環境,支持整合城市運營現有信息系統的數據資源,覆蓋城市環境質量、基礎設施、交通運輸、社會治理、城市安全、人口民生、產業經濟、社會輿情等多個領域,憑借先進的人機交互方式,實現城市運行態勢監測、建設規劃成果展示、應急監測指揮、數據可視分析等功能,用以提升城市管理者資源統籌效率和管理決策能力?;萜眨℉P)公司構建了 HAVEn 大數據分析平臺。HAVEn 分析平臺是一個一體化的解決方案,實現了統一的管理平臺的建設,同時結合了惠普的硬件、軟件、服務等各方面的內容形成了一個對所有數據類型都
92、可以進行采集、存儲、管理、優化、分析的平臺。HP HAVEn整合了經過廣泛驗證的技術,包括HP Autonomy IDOL、HP Vertica 分析平臺、HP ArcSight 企業安全管理和 HP ArcSight Logger,以及 Hadoop 等業內關鍵的產品。其是一個可以處理結構化、非結構化和半結構化的分析平臺。但整體上,國內設計的數字化車間仍屬于起步階段,與國外相比都還有一定的差距。其差距主要表現在如下幾個方面:(1)平臺集成了硬件、軟件和服務,不僅支持自身的硬件,還支持其他主流的硬件產品。江蘇杰瑞信息科技有限公司48(2)搜索速度較快。表 3 系統功能指標國內外對比情況指標名稱
93、指標名稱優諾科技優諾科技數字冰雹數字冰雹H HP P杰瑞深軟杰瑞深軟比較結果比較結果采用3D可視化技術,支持多種三維模型導入支持支持不支持支持優于國內外提供三維模型庫,支持快速建筑物、設備建模支持不支持不支持支持優于國內外提供界面、參數的在線配置能力,方便調試和維護支持不支持支持支持國內外相當頁面組態支持SVG/HTML/AJAX技術,獨有的45度傾角電子地圖顯示不支持支持不支持支持優于國內外視頻讀表設備與上位系統實時通訊,互聯互通支持不支持支持支持優于國內采用SOA面向服務架構,同時支持B/S和C/S運行模式支持支持支持支持國內外相當采用OPC UA標準的開放系統接入技術,即插即用方式接入不
94、支持支持不支持支持優于國內外支持針對工業協議進行深度解析,并實時告警響應支持不支持支持支持優于國內表 4 系統性能指標國內外對比情況指標名稱指標名稱優諾科技優諾科技數字冰雹數字冰雹H HP P杰瑞深軟杰瑞深軟對比情況對比情況系統實時工業以太網數據傳送時間50ms否否是是優于國內,國外相當單點登錄最大并發會話數50個是否是是優于國內,國外相當系統執行命令傳送時間1s;是是否是由于國外實時報警響應速度0.5s是否否是由于國內外系統數據處理時間100ms否否是是優于國內,國外相當安全威脅快速定位時間1s否否是是優于國內,國外相當工控網絡協議解析數量8種否是是是優于國內,國外相當江蘇杰瑞信息科技有限公
95、司49因此,通過基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺的建設,通過新建或改造園區基礎設施,打造高效協同的運營管理平臺和完善便捷的公共服務平臺,整合和利用園區的信息資源,構成具有“多維感知、智能管控、敏捷服務、協同優化”特色的智慧園區。強化園區的管理服務功能,有效集聚政策、資源、市場、產業等發展要素,實現園區的智慧管理及服務,進而發揮園區的經濟發展推動作用,有效促進經濟結構調整和產業升級。七七、綜合效益、綜合效益7.1 經濟效益經濟效益當前,基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺的市場需求巨大,單以申報單位所屬的中船重工集團公司為例。中船重工集團旗下具有 46 個工業企業、28 個科研院所,涉及造船行業各個方面
96、。目前,已有多家單位對基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺整體解決方案產生了較大的興趣?;跀底謱\生的杰瑞物聯智控平臺產品開發完成后,已在園區可視化智能管控領域完成 2 套系統實施,產生經濟效益 500 萬元,未來 5 年內預計實現系統年銷售 10 套以上的能力。每套系統價格隨子系統數量及硬件設備數量而變,按均價每套 150 萬元預算,將實現年銷售收入 1500 萬元,利潤 700 萬元,經濟效益良好。7.2 社會效益社會效益基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺的研制能夠促進杰瑞智能制造產業發展,彌補我所和國內外一流智能制造解決方案供應商之間的差距,提高了核心競爭力。與國內外一流解決方案供應商相比,基于數
97、字孿生的杰瑞物聯智控平臺解決了園區的多源異構數據融合、數字模型快速生成、智能運營服務輕量化等,并創造性的將三維數字模型應用于園區管理運維過程中,實現物理實物和虛擬模型的精準映射,提高了平臺的適用性及系統穩定性,同時提高了杰瑞智能制造產業的科技水平及應用領域擴展,進一步提升智能制造產業的競爭力,增強我所的智能制造水平。同時為企業、運營管理方提供可視化的管理,提高企業的管理效率、資源合理分配,顯著提高行業及企業的管理水平及競爭力。(1)將監控、報警、門禁、能源等各個管理子系統集成到一個平臺,實現江蘇杰瑞信息科技有限公司50對各個子系統的統一管理,有利于提高樓宇綜合管控的管理水平,提高樓宇使用者的安
98、全性、舒適性、可靠性;(2)平臺將顯示和記錄所有系統的報警信息,根據不同的報警級別,分別以不同的多媒體信息方式提示,同時利用平臺聯動視圖動態地表示由區域事件觸發的設備間的跨子系統的協調和合作處理,提高系統對突發事件進行快速響應的能力,使管理人員迅速做出決策,提高安全管理實時效率。(3)平臺可以根據預先設定的策略,對設備進行單次或周期性的調度控制,根據預設的參數對某些設備(如空調、新風機、照明等)的流量大小進行自動調節,對設備的負載進行均衡;或根據系統預設定的互備份設備間的調度策略、節能策略、設備的最佳啟停時間控制策略,對系統中某些設備預先啟動、增開或關閉一些設備,極大提高能源的利用效率,減少能
99、源浪費問題的發生;(4)平臺集成當今先進的 3D 可視化技術,將各個子系統、各個設備、各條線路按實際位置集成到建筑物 3D 視圖模型中,界面生動直觀。方便管理員操作、精確定位、實時查看設備狀態,從而做出準確響應,推動了園區各業務信息化、智能化進程。八八、應用情況及前景、應用情況及前景針對園區三維模型構建周期長耗時多、多源異構數據模糊且差異性大、運營服務系統功能繁多等問題,攻克了多源異構數據融合、三維模型快速生成、輕量化智能運營服務等關鍵技術,建立全局的監控與管理界面,將各個智能化子系統由原本各自獨立分離的設備、功能、信息集成為一個相互關聯、協同運作的可視化智控系統,解決了傳統監控管理系統數據采
100、集接口協議受限、數據分析模型簡單、狀態數據顯示不直觀、與其它系統集成能力弱以及對多種終端設備支持能力差等問題,實現了底層設備與管理系統的互聯互通、子系統數據的高效融合以及集中式、可視化、智能化的科學管控。本項目研制開發的的基于數字孿生的杰瑞物聯智控平臺已在中國船舶重工集團國際工程有限公司園區改造項目中成功實施,園區各運維子系統涉及的設備全部進行聯網統一管理,通過對設備運行過程信息的實時采集和管理,改變設備狀態手工錄入上報的管理模式,實現對園區所有設備狀態的遠程監測,同時對大量的生產管理數據自動的分析、統計,做到生產過程透明化,為管理者提供決策江蘇杰瑞信息科技有限公司51支持。同時,依據工業網絡信息安全防護要求,采用集中安全管理監控的管理方式,對控制系統進行深入分析,實施全面、有針對性的防護策略,從而全方位地保障關鍵設備的工業控制網絡遠離各種內部威脅和外部攻擊?;跀底謱\生的杰瑞物聯智控平臺不僅適用于園區運維保障,還適用于小鎮、社區、院所、海洋、碼頭等領域,未來市場潛力巨大。下一步,繼續將杰瑞可視化智控平臺向其他領域進行推廣,進一步提升平臺在智能制造產業的競爭力,增強我所在智能制造領域技術水平。