三维可视化综合运维管理系统在化工园区管理中的应用
余红民(上海擎天电子科技有限公司，上海 220161)
摘要： 文章从化工园区智慧管理现状及建设必要性提出建设基于三维可视化的化工园区综合运维管理平台，该平台借助于三维地理信息系统(3DGIS)、建筑信息模型(BIM)、物联网等信息技术，将智能化、机电、物业管理、节能管理、对外展示等多角度的系统与三维模型及管理需求进行一体化整合。通过对各系统的集成统一，建立园区数据库，为化工园区提供可靠的设备运维分析、物业管理服务、节能管理、信息化决策等一系列智慧化服务。
关键词： 化工园区智慧化管理三维可视化综合运维管理
1 化工园区智慧管理现状分析
1.1 化工园区智慧管理存在问题
随着我国化工工业的蓬勃发展，化工园区积累了丰富的产业，形成了集约化发展的态势，也为我国经济增长带来了重要支撑。目前，各类化工园区都积极开展信息化建设，但由于缺乏总体设计和统一规划，各个部门过分强调自身的需求，条块分割现象严重，突出表现为一些业务系统自成体系、封闭运行，不能实现互联互通，数据资源较为分散，信息集成共享度不高，信息资源的开发和利用缺乏有效的激励机制。
另外，化工园区综合管理主要局限在生产管理和化工事件的管理上，对园区的信息管理模式、信息系统组成及功能、信息设施运行状态、综合展示应用、综合运维管理等智慧化管理功能投入偏少。前期缺乏顶层规划，园区智慧管理范围仅仅考虑基础信息设施建设、公共安全管理、设备设施管理等几个方面，没有覆盖到园区资产管理、空间管理、可视化管理、运维管理等领域。
1.2 化工园区管理向智慧化转变
当前，随着经济全球化带来的机遇，我国化工行业开始转型升级，已逐步迈入从人工和机械化操作，向全面的自动化、智慧化方向发展时期。变革传统管理模式，拓展管理向“管理制度化、制度流程化、流程表单化、表单信息化”方向发展，建设全面数字化管理体系，实现化工园区的智慧化。
智慧化工的高效运作离不开智慧化工管理平台建设，智慧化工以互联网为依托，采用物联网、云计算、大数据、人工智能、虚拟现实、地理信息技术、智能机器人、区块链等新一代信息技术手段，整合化工系统，应用于化工生产各个环节，实现全流程、全生命周期的数字化与智能化，再造产业发展新结构，打造产业发展新生态。可为跨行业、跨企业、跨部门提供不同的信息管理服务，解决信息不对称和资源配置不合理等问题，满足企业、客户、政府等多方需求，从而使化工企业生产、园区运行管理和行业生态消费实现无缝对接，从整体上有效降低管理成本，最大限度的进行资源整合和优化，达到供应链一体化高效运作的目标。
1) 分裂:分裂是将数控机床热误差数据分割成相互关联的奇偶两部分，即ej-1(偶部分)和oj-1(奇部分)。
2 化工园区开展智慧化管理的必要性
智慧化是化工园区提升产业效能和实现现代化的关键环节，化工园区智慧化是大势所趋。随着互联网技术的迅猛发展，化工行业的生存环境发生了剧烈变化，深刻影响着行业内的每一个人。同时，节能环保也成为大势所趋，安全是生产的前提，互联网技术的发展为安全生产带来了新的挑战，也创造了新的机遇。针对当前的行业形势，提出了互联网+安全生产解决方案，将互联网技术与化工安全生产相结合，利用互联网技术、二维码技术和人员定位技术加强化工厂的现场管控，强化制度落实，降低设备的非正常损耗、提高设备的使用年限，提升整个化工行业的安全生产水平。
通过信息技术和现代管理手段创造先进的智能工具，改造提升传统产业，改善产业结构，开发新资源、新技术、新模式，提高社会效率，降低环境污染，实现节能减排和可持续发展。因此，建设以信息化为核心的智慧化工园区显得越来越紧迫。结合化工园区的特点和化工企业的实际要求，建设一套化工园区三维可视化综合运维管理系统将发挥重要作用。
3 三维可视化综合运维管理系统的应用内涵
3.1 三维可视化综合运维管理系统的设计思路
应用层：在软硬件以及标准规范、数据库、系统平台和二次开发接口的支持下，根据项目需要定制各项功能。
结合化工园区的特点和化工企业的实际要求，建设一套三维可视化的综合运维管理系统，以地理信息、三维技术为基础、大数据分析为核心、多维可视化交互为窗口，集成智能传感技术、虚拟现实技术、人工智能控制技术、智能数据分析技术、多媒体交互技术，通过在设备和工作环境中嵌入传感器节点，通过无线与有线网络连接在一起，利用远程监控系统完成对设备的远程控制，自动化设备监测和控制。系统的阐述化工设备设施系统的特点与构成，化工设备的前期管理、信息管理、空间管理、资产管理、备件管理及维护管理，化工设备的规划投资、建造运行、维修改造与更新等全过程、全方位、全生命周期管理。
3.2 三维可视化综合运维管理系统的总体架构
化工园区三维可视化的综合运维管理平台采用3DGIS+BIM技术，基于基础数据创建平台、三维模型导入平台、业务信息处理平台等系列产品，建立统一的信息资源数据库体系，为运维系统以及各业务应用系统提供数据支撑。总体架构自底向上可分为数据采集层、数据库层、平台层以及应用层四个层次。
通过3D GIS与BIM之间无缝和信息无损集成技术，创建基于三维技术的综合运维管理平台。平台的特点是：打通孤立智能系统，更精细的管理方式和更直观的运营和维护体验。要做到三维地形与三维建筑的一体化、室内与室外的一体化、地面与地下的一体化，以及平台的可视、精细、开放、高效等特色，做到综合监控和展示应用。
3.3.2 基于物联信息技术的数据采集与预测分析
针对KLD-2Z两段式滚筒烘丝机由准备状态切换至启动状态，前馈控制程序启动后，烘丝机Ⅰ区和Ⅱ区温度控制器同时启动，且Ⅰ区和Ⅱ区筒壁温度以最大升温速率升至前馈控制修正值，导致烘丝机实际脱水量远大于滚筒内烟丝所需要的脱水量而产生大量干头烟丝的问题，采取以下优化方案。
2.实效性。科学技术是第一生产力。作为信息技术主体的网络技术，对经济的发展有巨大的推动作用，但其本身成本和维护费用昂贵。网络技术与电力调度相结合是与时俱进的表现，其应用过程中需更注意实效性，切不可盲目追求电力调度的速度，而忽略调度的质量，影响调度区域内的电力安全和经济发展的速度。
平台层：包含了空间数据构建引擎、数据空间化引擎、空间数据网络服务引擎以及三维可视化引擎。
随着新一代信息技术的发展，“互联网+”引发传统产业转型，此大背景下，传统化工行业需通过与互联网、物联网技术深度融合，创造新的发展生态。三维可视化技术应用已成为行业发展的主要趋势，通过采集三维等建模软件产生的模型和数据信息，为化工行业大数据应用奠定基础；通过集成现有智慧化工及能耗监控等信息化平台，研究以行业大数据为重点的云平台应用，深度挖掘模型数据信息潜在价值。
3.3 三维可视化综合运维管理系统的主要功能特性
当下，虽然中国特色社会主义建设所面临的问题与列宁时期面临的问题有很大的差异，但是列宁关于领导干部要有着眼大局、团结协作的思想，仍然具有重要的现实意义和实践价值。面对当前复杂多变的社会思潮和政治形势，无产阶级政党的领导干部要站稳政治立场、找准正确方向，正确认识和处理个人利益与整体利益、当前利益与长远利益的关系，在实际工作中要具有大局观念，要用前瞻性和战略性的眼光分析和处理问题。同时，党的领导干部要像列宁那样严格遵守党的纪律，服从党和国家的政治大局。
3.3.1 基于虚拟现实的综合监控和展示应用
基于虚拟现实、传感器、超媒体技术，以较高程度的可视化水平，呈现更真实、更加符合人们认知特征的多维设备信息，提供具有高真实感、较强交互能力的情景式信息服务。充分考虑与其他异构系统的开放互联，多源数据接口，数据之间的关联以及网络环境的开放，形成以完备的时空地理数据库为基础，集成数字协同功能的相关应用，实现数字化、智能化的时空地理信息承载平台应用。
基于BIM技术的设施设备管理是一个实际运行系统，涉及数据采集、空间定位、信息查询、统计分析、状态监测、维护维修和智能控制等，所有的应用都需要通过物联传感器和移动互联终端实现数据的采集和智能控制。在三维地形和三维建筑无缝集成的基础上，能够很方便的实现无线传感、实时监测等各类应用，实现状态信息的动态、实时管理。还能有效地解决监测区域分布广泛、布线成本高，以及监测点维护困难甚至无法安装等问题。
数据采集层：包括平台建设和运行所需要的软硬件以及数据采集，包括人工录入和数据采集系统集成。具体包括地理空间信息、建筑信息模型与属性信息、重点区域三维建模、建筑图纸整理等。
数据库层：数据包含二维数据、三维数据、专题数据以及后期运维等数据。二三维数据是最底层的空间数据，也是专题数据依附的基础，包括基础地理数据、遥感影像、数字高程模型、POI点位数据、地址编码库、元数据等。可通过对原始数据的加工，形成相应的水系数据、交通数据、管线数据、境界与行政区数据、建筑物数据等在内可共享的GIS数据图层。
where v0is the velocity of body-reference system,er and eu are the tensor representations of r and u.
对设备定期或连续的监测和参数分析，判断设备的正常或异常状态。实时动态展示各个关键流程，掌握当前设备运行情况，分析设备状态的未来趋势，同时通过即时高效的方式向管理人员提供各类报警，保证设备的安全和稳定运行。
3.3.3 基于设备设施生命周期的信息管理库
若服务请求者对于所请求的Web服务需求的权重分配为：费用(Price)占0.4、兼容性(Compatibility)占0.1、吞吐率(Throughput) 占0.2.和响应时间(ResponseTime)占0.3。根据用户分配权重得出的Web服务评价结果： S1=0.759 93，S2=0.705 45，S3=0.987 90，S4=0.577 75，S5=0.449 44，S6=0.646 85，S7=0.757 47，S8=0.454 05，S9=0.618 33，S10=0.869 55。可见S3为最符合该用户需求的候选服务，S10较符合用户要求。
小学生的身心都处于快速发展的时期，但不同的个体之间发育速度和时期都会存在或大或小的差距，这就导致了即便在同一年级中，学生之间的身体素质也容易出现较大的不同。许多教师在足球教学中忽略了这一点，用统一的标准来要求全体学生，以至于有些身体素质较低的学生难以达到学习目标，内心产生挫败感，失去了学习足球的兴趣。因此，教师在教学中应当看到学生的独特性和发展性，并对身体素质处于不同层次的学生进行区别化的教学，使每个学生都能树立一个合理的目标，并在自己原有的基础上通过努力获得提高。
对设备设施及其工作环境中所有相关对象的各类信息进行存储、管理和查询。库中的信息包括物理实体设备的三维几何形状与视觉信息、功能特性、维护信息、以及基于BIM技术构建的与设备设施维护、以及与虚拟现实环境相关的各类建模信息等。实现设备设施运维管理系统的全空间、全时段和全内容的信息采集、处理、管理和支撑综合应用，以满足现阶段的通用性需要和未来数据积累到一定时候的大数据挖掘应用。
管理设备的综合信息，即设备从出厂到投入使用、直至使用寿命终结全过程中各类状态、维护信息的持久化存储、高效管理与快速查询，提供列表和图表等综合报表功能，为设备全生命周期中的所有决策、技术研发与利用提供有效依据。同时，根据设备的规模、复杂程度、工作环境、故障率曲线、状态预测、维护成本以及故障危害等级等因素，自动化地制定最优的设备维护计划。需要监控的设备均附有电子标签，维护、参观人员随身携带具有标签读写能力的智能手持设备，通过无接触信息传递自动识别目标对象、从信息库中获取目标的相关信息，显示在智能设备虚拟现实界面中，并能够现场更新设备信息。
4 结语
早期的化工园区建设侧重数字化、智能化，随着物联网、大数据、云计算、人工智能以及三维可视化技术的应用和发展，现在的化工园区建设不但要体现数字智能化，更要从运营、管理、服务的需要体现信息化、平台化、移动化。通过高科技手段与园区管理工作相结合，提升园区的精细化管理水平。
三维可视化综合运维管理系统是集成语音通信技术、视频监控技术、 计算机应用技术、网络通信技术、GIS、BIM技术等一体化的数据管理及业务应用系统。 系统通过集中管控、统一管理、流程化管理，以及对人力、资源的精细管理，不仅可以提高工作效率，更重要的是针对化工园区运维的特点，对设备状态信息，设备故障信息等信息进行整合，提供后台的管理和值班人员进行日常维护，并对设备的告警，故障处理进行监控管理，最后形成对整套日常维护工作管理流程的闭环。
参考文献：
[1] 基于BIM的资产与设施运维管理平台解决方案，上海蓝色星球科技股份有限公司，2017公司资料.
[2] 2019-2025年中国化工园区市场调查研究及发展前景趋势分析报告，报告编号: 2358981，中国产业调研网.
[3] 智慧信息化数字工业服务产业园区项目建设可行性方案，互联网文档资源(http://wenku.baidu.c)- 2017.
作者简介： 余红民，上海擎天电子科技有限公司，技术总监。