来源 2022年06月 总第80期《超图通讯》

电厂数字孪生，是近些年来在我国能源供给侧结构性改革及传统企业与互联网技术深度融合政策的大背景下，基于数字孪生技术，实现电厂智能化生产经营的行业转型方向。

要实现电厂数字孪生，电厂的地理空间框架就需要进行升级改造，进行智慧电厂时空基础设施全面建设，将空间基准提升为时空基准、基础地理信息数据库提升为时空大数据、地理信息公共平台提升为时空信息云平合，以及将分散的服务器集群提升为集约的云环境。因此，电厂转型，亟需搭建统一的时空大数据共享平台，实现电厂时空资源的统一管理、调度和共享。

【资料图】

数字孪生智慧电厂解决方案

在加快数字电厂地理空间框架转型升级的背景下，超图集团结合自身在地理信息、数字孪生等领域的技术优势和业务优势，以电厂时空数据为重点研究对象，基于SuperMap GIS基础软件开发建设，开展数字孪生智慧电厂关键技术与解决方案的研发工作。

超图集团数字孪生智慧电厂解决方案的核心建设内容为“1+3+1”，即1套标准、3个数据库、1个系统。

1套标准

1套标准聚焦于数字孪生智慧电厂标准规范建设，包括了数据管理规范、数据更新规范以及图层使用规范，明确了数据从生产到应用的整个流程，指导数字孪生电厂产品建设工作有序开展。

规范标准的建设，为后续新电厂、新数据的加入提供了指引，让数字孪生智慧电厂不是停留在某个时间节点，可以随着电厂的发展，实现同步更新，保证了系统的活力，增强了智慧电厂的可用性，也更加符合数字孪生的发展要求。

3个数据库

3个数据库聚焦于数字孪生智慧电厂数据的整合与汇聚，包括基础地理数据、业务专题数据、智能感知数据，构建了电厂资源的时空大数据仓库。

基于南方电网全空间信息模型，无缝衔接二三维基础地理数据，汇聚了电厂超过 20GB建筑物白模、城市精细模型、BIM等地理场景数据，结合业务专题数据、智能感知数据等，通过多源异构数据汇聚与处理，实现与现实世界的精准映射，通过建设数字孪生电厂，最终形成了智慧电厂的三维数字底盘。

1个系统

1个系统聚焦于电厂数据的管理、展示与分析，对电厂空间进行精细、全面、动态的模拟。

系统重点将智能感知数据与基础地理数据进行融合，并基于SuperMap的三维场景渲染能力以及空间分析的能力，更好地模拟了感知数据的实时发生和空间表达，增强了物联感知数据的展示效果。

同时，系统建设了完善的工作流程，将二三维数据的建设成果，以服务的形式在系统中注册，附以相关的示例代码，为后续数据共享、数据整合提供了路径，体现了智慧电厂的价值以及长期、横向发展的基础能力。

三大特色助力智慧电厂建设

多融合

“多融合”主要包括数据融合和技术融合。

1. 数据融合是通过空间数据融合（数字高程模型和正射影像、BIM和三维场景、地上空间和地下空间数据等），构建静态的空间底座；通过空间对象和业务属性、感知监测的融合，给空间对象关联各类属性，形成动静一体的孪生底座。

2. 技术融合是指在地理信息技术的基础上，融合视频监控、物联网及电子围栏等技术，综合提升在可视化表达、电厂综合监管以及辅助决策等方面的能力，以更好地服务各类应用。

优表达

在多融合的基础上，通过电厂沙盘实现现实电厂的全方位、立体化、多角度、动态化呈现，除了对场景设计、可视化效果、渲染性能优化之外，通过接入各类感知信息，实现了与现实电厂实时联动。

平台可呈现多类实景三维（地形级、部件级）电厂场景：宏观上可通过大场景展示城市地形、地貌及现状；微观上可以进入到重点建筑物、设施设备、地下空间内部，呈现内部结构、部件设施组成等。

全兼容

平台的空间底座全空间资源池兼容所有主流的实景三维数据成果，并且形成了从资源接入、管理、可视化到共享应用全系解决方案，依托SuperMap GIS平台，对外共享的资源和能力支持各类主流技术框架，可构建包括桌面端、移动端等多端应用；另外，平台技术架构全面升级，能够完全适配全国产化环境（包括服务器、操作系统、数据库、中间件等），并已在多个项目中成功实践。

关键技术和创新方法

微服务架构

平台基于微服务架构构建，总体架构围绕设施层、GIS引擎层、数据层、地理服务层和平台应用层5部分展开。

1. 基础设施层处于整个平台的最底层，建立在基础软硬件资源之上，为数据层提供操作系统级别的支撑。

2.GIS引擎层提供整个平台搭建所需的GIS引擎组件，可进行时空数据整合建库及数据服务发布，并提供多种开发SDK，快速构建基于云端一体化的空间大数据应用系统。

3. 数据层通过整合接入企业已有时空资源，构建时空数据库，包括基础地理信息数据、BIM模型数据和定位数据，为服务层和应用层提供时空数据支撑。

4. 地理服务层基于GIS平台，以时空数据库为基础，为应用层提供各类时空资源服务，包括二三维地图服务、数据服务、空间分析服务等。

5. 平台应用层构建地图管理平台和定位综合平台。通过地图管理平台实现对企业时空资源的一体化管理，提供平台电厂服务总线、信息共享交换中心、地图服务资源管理、二维地图制图、三维场景、功能服务、开发中心、智能运营中心以及系统配置功能；定位综合平台可对电厂定位信息进行整合并提供统一的访问接口，实现与其他业务系统的数据交换和使用。

基于iPortal的数据共享和开放

iPortal作为平台的控制中枢，是用户实现WebGIS内容管理和访问控制，以及多种 API或接口的访问方式，是以Web为中心的全新的应用模式能够落地的重要保障。它为数字孪生智慧电厂提供了：1.GIS资源整合能力；2.快速的GIS资源查找能力；3.专业的在线制图与地图浏览能力；4.灵活的GIS资源共享能力；5.可视化的门户定制能力；6.扩展开发能力。

空间大数据技术

空间大数据核心技术包括空间大数据存储技术、空间大数据计算技术、流计算技术及空间大数据可视化等技术。同时，基于IT大数据技术重构传统GIS，支持海量空间数据的分布式存储、处理与分析，实现数量级的性能提升。

在智慧电厂的建设布局过程中，数据将成为建设单位的核心资产之一，面对体量大、来源广、增长快的海量空间数据，超图大数据GIS技术为数字孪生智慧电厂建设提供了：

1. 海量多源数据基于统一标准接口的访问接入能力；

2. 支撑空间数据库引擎、文件存储引擎、分布式存储引擎的数据引擎访问能力；

3. 大数据分析计算能力、GP服务能力和流数据服务能力；

4. 空间大数据可视化能力。大数据GIS技术的运用，帮助用户在实际项目建设过程中，简化工作流程，提高处理效能，提升数字孪生电厂呈现体验，成为构建智慧电厂的强大引擎。

超图集团充分考虑当前国家智慧电厂建设任务及需求，利用自身发展优势，协同电厂主体机构，探索攻关数字孪生电厂关键核心技术，形成了一套面向多源数据汇聚、场景高保真渲染、服务运营智慧化的解决方案。接下来，超图将联合伙伴围绕“1+3+1”的数字孪生电厂方案布局，推动电厂智慧化建设，形成一批可复制、可推广的建设成果，通过示范带动、典型引路、以点带面，努力打造数字孪生电厂示范工程，助力新时期智慧电厂信息化高质量发展。

超图集团

撰文：安全应急与企业行业发展中心 马亚飞、国图信息 张永正

审签：刘宏恺