数字孪生和空间智能赋能化工园区发展
近年来,随着5G、工业互联网、云计算等技术的日渐成熟,新一代信息技术与制造业深度融合,智慧城市的建设不再仅局限于概念,作为智慧城市的重要组成单元与表现形态,园区的智慧化也将成为园区发展的“下一个风口”。
化工园区相比一般园区,可能存在着高污染、高风险的问题。面对新时期的发展要求,化工园区将借助数字孪生和空间智能技术,持续不断进行产业升级,朝着智慧化建设的方向进化。
超图化工园区智慧化解决方案
参照数字孪生赋能智慧园区的建设路径,融合空间智能等技术,超图打造了化工园区智慧化解决方案。方案以数字孪生化工园区智能平台为核心,集合多元数据类型,以“十有两禁”和建设指南为依据展开应用设计,并通过数字孪生IOC这个超级大应用,实现园区动态展示、态势感知、综合研判等功能。
方案机制方案搭建的数字孪生化工园区智能平台,实现对各级各类用户的服务与管理,以数字化、可视化、智慧化、标准化、动态化,做到及时发现、处理与解决园区运行中出现的多种问题,逐步建立分工明确、责任到位、沟通快捷、反应快速、处置及时、运转高效的数字化园区综合管理机制。

方案构成
方案构建了数据资源、筑造智能平台、构造数字孪生IOC和全领域业务应用设计,为化工园区的运营赋能。
1.构建多源异构融合的数据资源
1.1 基础地理数据库:是集聚化工园区内地面、建筑、道路、水系、绿地、管廊管线等各类地理实体,由点、线、面矢量要素以及高分辨率影像构成,涵盖园区地上地下、室内室外多比例尺、多元素的空间数据,采用基础地理信息数据库标准化组织模式,保障园区高精度、多要素的空间数据底座。
1.2 三维模型数据库:是智慧化工园区内数字孪生平台构成的核心部分,它包含倾斜摄影模型、三维精细模型、激光点云模型等三维数据,是刻画园区主体和现势性构成的空间底座。借助S3M数据格式的定义和转换,多源异构的三维模型数据达成深度融合,实现园区宏观/微观、全场景、全维度的数据集成。
1.3 BIM 全生命周期数据库:是化工园区工程建设数据的汇聚,以各层级 BIM 模型为基底,通过数字化方式集成设计方案、施工图纸、设计、接线资料、维护巡检记录,覆盖园区在规划、装配、维护、拆除等全生命周期的业务,帮助园区管理者解决园区的全生命周期信息集成、持续发展升级等问题。
1.4 业务专题数据库:是整合了化工园区内日常管理、招商营运、设备设施运维等业务数据,通过对业务信息与空间模型的融合,实现业务信息的可视化呈现和分析。园区业务信息与空间信息结合,能够拓宽业务数据分析的广度和深度,辅助管理者更加轻松、精确的做好园区运营管理与决策。
1.5 指标数据库:是围绕化工园区内资源、产业、招商、服务等各类主题,形成指标分析库,为管理者提供园区的运行态势,预测未来趋势的规则条件。系统中的园区业务指标分析数据,有助于管理者实现对园区运营趋势的分析和判断,促使园区日常管理从被动响应走向主动干预,促进园区运营工作有序开展。
2.筑造数字孪生化工园区智能平台
2.1 二三维一体化的SuperMap GIS平台:是指集成了二维地理信息系统(GIS)和三维地理信息系统(3D GIS)功能的地理信息平台。它可以以统一的数据模型和用户界面,同时处理和展示二维和三维地理数据,提供更全面的地理信息分析和可视化能力。其包括:数据集成和管理、多维数据分析、三维可视化和模拟、二三维一体化展示、应用开发和定制。
2.2 SuperMap数据治理中台:是一个集成了数据管理、数据质量管理、数据安全管理、数据合规治理等功能的中央平台。它作为数据治理的核心架构,提供了统一的接口和功能,用于管理和保证组织内部数据的完整性、准确性、一致性和安全性。其中包括:数据管理、数据质量管理、数据安全管理、数据合规治理、数据治理流程管理。
2.3 SuperMap IoT物联网中台:集成了硬件设备管理、数据收集和存储、数据分析和可视化、应用开发等功能的中央平台。它作为物联网系统的核心架构,提供了统一的接口和功能,用于连接和管理物联网中的各种设备,收集、处理和分析物联网产生的大量数据,支持各类应用的开发和部署。
2.4 SuperMap数字孪生底座:提供了一个集成的环境,用于收集、存储、处理和分析与数字孪生相关的数据,并支持对实体系统进行模拟、优化和决策支持。SuperMap数字孪生底座首先实现化工园区数据集成和存储,集成来自实体系统的多种数据源,包括传感器数据、监控数据、工作流数据等,统一存储和管理这些数据,为数字孪生模型提供数据基础。
3.构造数字孪生IOC(化工园区大脑)
面向化工园区运营管理部门,融合了人工智能、5G 通信、物联网(IoT)、大数据、建筑信息模型(BIM)、 空间智能(GI)、数字李生等高新技术,集数据采集、设备管理、综合分析、园区环保、园区能耗、园区应急指挥调度、商业管理、物业管理、人员管理、事件管理、安消一体化等多场景于一体,服务于 “安全可靠、便捷高效、绿色低碳、以人为本”4 大建设目标的多功能展示服务平台。

4.面向全领域展开业务应用设计
4.1 安全生产:依托园区安全生产风险智能化管控平台,对风险分级管控、隐患排查治理、重大危险源的监控和风险预警、现场作业的管控、安全行政执法管理和特种设备风险预警管理等内容进行全面有效管理。

4.2 环境管理:建立环境监测系统,将园区空气质量监测点、水环境质量监测点、危化品企业污水外排口、废气排放口等的监测传感器和监控视频数据统一汇总展示,并结合园区短信推送平台,提供日报信息推送,全方位为化工园区的环保监控管理提供数据支持。

4.3 封闭管理:在周界架设监控摄像头,在园区出入口使用人车分流设计,对园区进出车辆识别(道闸系统)、人员识别(门禁系统),实现园区无死角全景视频监控,实现异常行为、非法入侵等警情视频联动、快速通知,实现治安巡更管理、重点车辆识别、人车定位跟踪、超时提醒等功能。

4.4 运输管理:智慧物流系统使用GPS监控、GIS地理服务、移动智能技术、RFID射频扫描、无线视频传送、一卡通服务等高新技术,对于危化品车辆平台进行严格资质准入;园区承运危化品车辆实时监管移动危险源管理;与企业物流订单集成,掌握化学品物流动态;平台网上交易根据区域系统判定自动配载。

4.5 能源管理:通过对接企业能源管理系统,准确衡量园区和企业能源使用状况,通过能源优化专业服务保证能源优化的实现和可持续性,助力园区真正实现节能降耗的目标。
方案价值
1.提升安全生产管理工作可控度
化工园区一旦发生爆炸、火灾、有毒有害化学品泄漏等事故,将是连锁反应,持续时间长、危害极大。化工园区的安全生产涉及每个企业、每个环节,做好安全生产的智慧化建设,建设安全生产管理“一张网”,实现动态监控、瞬时报告、及时处置。利于事前危险事故防范,降低危险事故发生概率;便于事中掌握事故整体情况,开展组织救援;便于事后事故复盘,找出问题,为之后的安全生产打下基础。
2.提高园区整体生产效率从园区运营管理方来说,建设智慧园区信息化服务管理平台,在运营、安防、物业管理、能耗等方面进行数据监测,实现信息共享、远程操控,可以提高工作效率,降低人工成本,并提高对区内各种事务把握的准确性和精准度。从区内企业来说,可以使企业全面了解其他区内企业的产品与业务,加强双方合作,以此降低运输和生产成本,提高生产效率。同时,智慧化建设也加强了园区运营管理方和区内企业的沟通互联,实现园区资源互通互享,提高园区资源利用率。
3.推动化工园区整体转型升级从园区整体来说,化工园区智慧化建设要整合信息化资源,对园区管理、基础设施、资源配置、企业生产、安全生产管控、能源管控等领域进行智能化改造,加强园区硬件设施与软件服务的有机结合与智慧化管理,推动园区整体升级改造。从区内企业来说,建设智慧化工园区有助于淘汰传统落后产能,敦促企业引进先进技术与制造工艺,推动工厂、车间、设备等的智能化改造,进而推动企业整体的升级改造。同时建设智慧化工园区,也将进一步吸引高质量化工企业入驻园区,有助于化工产业的集聚,推动园区整体转型升级与高质量发展。
智慧工业园区之超图实践
1.包头装备制造产业园区智慧园区时空大数据平台
包头装备制造产业园区按照“一区多园”的发展模式,基于可视、可管、可控的智慧园区时空大数据平台,支撑安全、设施、能耗、运营全场景业务应用,建设智慧园区驾驶舱指挥中心,实现园区资源舱调度精准决策,辅助园区管理者对园区运行态势的全面感知,加强园区产业生态汇聚,推动园区产业结构升级转型,促进园区营商环境优化提升,最终实现园区的精准治理与长效运营。

2.连云港石化产业基地智慧园区平台项目
连云港石化产业基地为了提升园区安全生产水平和运营管理效率,改善园区数字化监管水平围绕安全生产、环境管理、应急管理、封闭管理、运输管理、能源管理、办公管理以及公共服务8个方面,升级改造园区基础设施,建设安全风险智能管控系统、智慧综合管网监管系统、智慧环保系统、智慧应急系统、园区领导驾驶舱等,基于平台实现态势感知、风险研判、风险预警以及预警报告,多维一体打造连云港石化产业基地统一的化工园区智慧化平台。

道德经・第六十四章有云:“为之于未有,治之于未乱”,与其事后追悔莫及,不如事前详尽掌握。化工园区作为安全隐患多、危害影响大、人工维护成本高的一类园区,在化工园区数字化转型的过程中,空间智能技术不仅可以通过对地理数据的分析,帮助企业识别和评估潜在的风险和安全隐患,加强安全管理和监控措施,还可以对资源的空间分布和利用情况进行分析,帮助企业优化资源的配置和利用效率,提高生产效率和降低成本。
超图企业应用BU行业拓展与赋能团队紧紧围绕公司核心优势,充分调研市场实际需求,打造了基于“数字孪生化工园区智能平台”的化工园区智慧化方案。未来该方案将在实践过程中不断完善和迭代。
文/企业应用BU行业拓展与赋能团队 袁博 董鹏龙