環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字孿生系統(tǒng),虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)接等形成的數(shù)字孿生技術(shù),對(duì)實(shí)體環(huán)境監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的場(chǎng)景進(jìn)行1:1三維可視化建模,重建現(xiàn)實(shí)中的環(huán)境監(jiān)測(cè)站所覆蓋的“數(shù)字孿生體”場(chǎng)景,再通過接入監(jiān)測(cè)站現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)的各類機(jī)械設(shè)備,數(shù)據(jù)傳輸口鏈接在一起,實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的關(guān)鍵指標(biāo)、環(huán)境污染狀況模擬與真實(shí)環(huán)境的孿生映射,達(dá)到數(shù)據(jù)化、信息化統(tǒng)一管理,監(jiān)控內(nèi)容可視化,信息獲取及時(shí)以及提高環(huán)境治理效率等目的。
01環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)
物理層:物理層也可成為實(shí)體層,是整個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字孿生系統(tǒng)的主體。主要包括了環(huán)境監(jiān)測(cè)孿生內(nèi)的場(chǎng)景:河流、水泥廠、圓頂廠、煤化工廠、精細(xì)化工廠、居民區(qū)、養(yǎng)殖場(chǎng)區(qū)、監(jiān)測(cè)站(站房)等設(shè)備。
數(shù)據(jù)孿生層:數(shù)據(jù)是賦予各類設(shè)備數(shù)字孿生體生命的核心。孿生數(shù)據(jù)由信息管理系統(tǒng)、生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和數(shù)字模型構(gòu)成,其中數(shù)字模型是根據(jù)“物理層”為對(duì)象實(shí)體進(jìn)行三維模型制作,三維模型為周圍建筑已經(jīng)環(huán)境的真實(shí)寫照,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由多點(diǎn)站房監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)得出,將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)字模型有機(jī)結(jié)合形成的“孿生數(shù)據(jù)層”。孿生數(shù)據(jù)包含場(chǎng)地、設(shè)施、動(dòng)態(tài)關(guān)系有時(shí)空而產(chǎn)生的各種活動(dòng),再與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)接。通過孿生模型可以在數(shù)字空間內(nèi)模擬環(huán)境污染,重現(xiàn)環(huán)境污染來源動(dòng)向,而后在進(jìn)行分析、優(yōu)化、管理、決策等功能措施。
開發(fā)層:開發(fā)功能層面向河南蘭幻軟件技術(shù)有限公司。通過數(shù)據(jù)采集、分析和處理后得到各種有效數(shù)據(jù),與環(huán)境監(jiān)測(cè)的三維孿生模型場(chǎng)景相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字孿生、環(huán)境治理數(shù)據(jù)孿生,并且能夠?qū)崟r(shí)通過數(shù)據(jù)反映真實(shí)的環(huán)境污染層次(通過不同的數(shù)據(jù),反映環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字孿生場(chǎng)景,用不同程度的顏色,來大規(guī)模的模擬環(huán)境污染程度,方便給到用戶或管理者最佳應(yīng)對(duì)方案)。
應(yīng)用層:應(yīng)用功能面向用戶。通過孿生數(shù)據(jù)在虛擬空間內(nèi)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)多種不同方式的環(huán)境污染監(jiān)控,同時(shí)利用虛實(shí)交互過程中的大量孿生數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理過程優(yōu)質(zhì)決策。環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字孿生用戶可體驗(yàn)或操作功能:場(chǎng)景漫游、河道污染動(dòng)向數(shù)據(jù)模擬、污染源數(shù)據(jù)動(dòng)向模擬、站房數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、污染數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)表、環(huán)境治理管道調(diào)試、數(shù)據(jù)設(shè)備反控等。
02環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字孿生系統(tǒng)(部分)功能展示
場(chǎng)景漫游:三維孿生模型場(chǎng)景漫游。用戶可以選擇鳥瞰、地面的方式在環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字孿生系統(tǒng)中觀察場(chǎng)景的地形、建筑、可能具備污染源的地區(qū)以及污染范圍小的地區(qū)。觀察監(jiān)測(cè)站所在位置以及所在位置的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。
河道污染模擬:根據(jù)場(chǎng)景內(nèi)污水排口監(jiān)測(cè)站、河口監(jiān)測(cè)站、泗河橋監(jiān)測(cè)點(diǎn)、站房監(jiān)測(cè)站所獲取的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),在三維孿生場(chǎng)景中,以黃綠橙紅藍(lán)等色彩來選擇模擬河道優(yōu)、良、輕度、中度、重度、嚴(yán)重污染指數(shù)。
污染源監(jiān)測(cè)模擬:根據(jù)場(chǎng)景中的微型空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站、煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)、VOCs連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、站房監(jiān)測(cè)站等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并傳達(dá)回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行污染源模擬。在三維孿生場(chǎng)景中,以綠、黃、紅、橙等顏色蒙層來展現(xiàn)污染源以及污染程度和污染范圍模擬。選擇風(fēng)向、定位地點(diǎn),輸入范圍直徑進(jìn)行模擬。
自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表:數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至三維孿生場(chǎng)景中。
站房監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸:站房監(jiān)測(cè)站三維模型制作,監(jiān)測(cè)指標(biāo):CODMn、氨氮、總磷、總氮、氟化物、水質(zhì)五參數(shù)(溫度、pH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度)、葉綠素a等。