【码客风暴】数字孪生：如何理解？如何应用？如何落地？

1.产品概述2.功能介绍2.1.“3D TAB”三维引擎2.2.数据图形化2.3.GIS数据开发2.4.跨平台接入2.5.多端联动2.6.数据处理3.产品方案3.1.软件产品——“3D TAB”3.2.硬件产品——“聚盒”业务数据一体机4.技术架构5.产品优势6.应用领域及案例数据中心运维——某省直机关可视化数据中心工业——某水务集团数字孪生监控平台城市管理——数字孪生城市管理地图教育——教育实训

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881人浏览 · 2024-11-28 18:35:02

qq_34235770 · 2024-11-28 18:35:02 发布

3.2.硬件产品——“聚盒”业务数据一体机

虚拟展厅——COP15联合国生物多样性大会 ·中国·吉林线上展厅

1.产品概述

码客风暴“数字孪生应用平台”是以“3D TAB”三维引擎为技术核心，以数据治理能力为基础的高性能可视化应用平台。基于先进的虚拟仿真技术，能够模拟现实世界中的物理系统，并提供数据分析、可视化和决策支持等功能。该平台通过将物理系统与数字模型相结合，为用户提供了一种全新的方式来理解、优化和管理复杂的实际系统。

2.功能介绍

2.1.“3D TAB”三维引擎

在3D图形领域，我们需要一个强大且易于使用的引擎来创建高质量的交互式3D场景。然而，目前市场上存在着许多不同的3D引擎选择，并不满足目前数字孪生应用的开发需求。因此，经过详细的市场调查和分析，我们开发了基于WebGL的3D可视化开发工具“3D TAB”，用于简化数字孪生应用的3D图形开发程序，提高3D图形开发工作的整体效能。与此同时，通过这款自主的开发工具，我们获得了更好的效果和更稳定、安全的开发环境。

2.2.数据图形化

当前，许多企业和个人面临着处理大量复杂数据的挑战。这些数据可能来自不同的来源、具有不同的格式，并且往往包含大量的细节和关联信息。传统的数据呈现方式（如表格和报告）难以有效地传达数据的含义和洞察力，导致用户难以快速且准确地理解数据。数字孪生应用平台能够将复杂数据以图形化的方式进行描述和展示。通过使用可视化工具和技术，使用户能够更轻松地理解和分析数据，从而提高决策效率和准确性。

2.3.GIS数据开发

结合“3D TAB”引擎和数字孪生技术，实现全新的GIS应用开发，满足复杂地理信息系统数据的应用和落地。支持多种地图投影和坐标系，并提供准确的地理空间分析功能。通过数字孪生技术、地理信息数据、第三方城市管理系统和各类城市传感器信息的整合，实现全透明、全方位的城市信息管理。

2.4.跨平台接入

数字孪生应用平台可以实现多系统数据的统一监控。在现代企业中，数据分散在不同的平台和系统中，导致数据孤岛问题。为了实现数据的全面分析和应用，数字孪生应用平台支持各类接口、协议和有自主系统的设备进行数据交换，例如硬件层的视频监控系统、各类传感器、工业设备和软件层面的各类第三方应用系统接口。如何规范化的将数据从不同平台结合到一处统一治理、统一管理、统一输出成了一个不得不面临的问题。经过多年的实施经验，我们目前支持以下几种情形的数据接入方式。

2.5.多端联动

为各个独立的系统提供有效的集成机制，完成不同系统、功能和数据的联通。在多个系统并行运行的情况下实现相关功能的联动和数据同步，确保信息准确和数据同步。用户在使用多个系统时，不需要频繁切换界面和输入重复的信息，提高工作效率和使用体验。

（数字孪生综合运维平台业务功能联动示意图）

2.6.数据处理

无论多么优秀的程序始终围绕着数据与算法进行开发，为了解决标准化数据输出与数据展示的需求，我们建设了3DTAB Convert平台（3DTAB数据中台）。平台以数据为服务核心，围绕数据转换、数据沉淀、数据输出为基础点进行开发。通过主动抓取、被动接受推送或文件读取等方式录入数据源，经过数据安全性审核后进入数据湖积累。并且通过灵活配置的处理蓝图来规定处理流程。把分散在各种不同数据库中的结构化数据和非结构化数据，整合在一个统一的平台之上，进行大规模定量数据的分析与用户交互，定制统一输出标准为三方系统进行服务。同时经过长期积累之后，可以采用科学化、体系化、专业化的统计数据分析手段，实现多维数据交互分析。例如关联分析、聚类分析、决策树、贝叶斯网等大量分析方法及相关模型，还支持自定义指标算法。支持针对不同行业的业务需求，嵌入行业专用的指标分析模型、仿真模型和预测模型等业务模型，以适应后期不同应用系统接入后的数据标准化输出问题。

（数据处理架构）

3.产品方案

3.1.软件产品——“3D TAB”

数字孪生应用平台以“3D TAB”产品为核心，整合物联网技术、IT技术、地理信息技术、BIM技术和VR技术，形成了不同行业、不同领域的通用型可视化解决方案。通过软件开发和硬件的整合，实现项目的一体化部署。

3.2.硬件产品——“聚盒”业务数据一体机

数字孪生应用平台，采用软件产品和硬件产品整合，实现一体化快速部署，从而节省现场环境调研和部署环境调试的时间，确保项目的安全性和高兼容性。
采用模块化组合机制，根据应用场景、交互方式、数据量级和项目规模进行组合。
3D可视化应用对硬件性能要求十分苛刻，定制化的硬件和驱动进行合理搭配，可以实现最优化3D性能的调教。

（不同类型业务组合方案）

4.技术架构

3DTAB渲染引擎

提供优异的三维渲染效果、将数据转换为可视化的图像。呈现出高仿真的虚拟空间，并有着良好的交互方式。

3DTAB-CLIB计算库

为三维渲染提供算法支持，解决如大批量渲染导致的渲染卡顿等问题，同时提供如GPU实例化、Batching、Texture Atlases、模型面数优化等功能。为优异的渲染性能与良好的交互体验提供了基础保障。

3DTAB资源中心

历经多次项目交付后，我们拥有着良好的模型数据积累，通过我们丰富的模型资源可达到快速交付的能力。

3DTAB-Convert数据转换平台

平台以数据为服务核心，围绕数据转换、数据沉淀、数据输出为基础点进行开发。把分散在各种不同数据库中的结构化数据和非结构化数据，整合在一个统一的平台之上进行标准化输出。

3DTAB-BI数据展示平台

在平台长期使用后可以通过该平台进行可视化报表输出或在线报表展示，实现数据的多维度分析。

3DTAB数据分析平台

利用长期积累的数据进行数据建模与数据分析从而优化业务流程，洞察业务趋势，发现数据之中的关联关系，识别异常和离群值帮助发现潜在的问题与风险，达到优化业务流程的目的。

聚盒运算平台

提供强有力的硬件支撑，根据业务需求可实现定制化设计。

5.产品优势

提高决策效率：通过可视化数据，用户可以更快速地理解和分析数据，从而做出更明智的决策。
发现洞察力：可视化工具能够帮助用户发现数据中的模式、趋势和关联，从而提供新的洞察力。
交互体验：全3D交互模式的数据图形化展示能够提升用户体验，使用户更愿意使用产品或功能。
全仿真：全仿真的实景还原技术配合数据关联，提供了高效、直观、精细的管理窗口，让用户足不出户，就能得到“所见即所得”的管理能力。
兼容性：平台采用硬件一体化部署，模块化组合选择，兼容各类数据中心的部署环境，调试时间短、灵活性高、适应性强。

6.应用领域及案例

6.1 数据中心运维——某省直机关可视化数据中心

为了解决客户数据中心运维任务繁重、复杂的问题，建设了三维可视化数据中心。三维可视化数据中心里，1：1还原了物理空间中的所有元素，并具备从园区-机房-机柜-设备的逐级下钻能力，同时三维可视化数据中心中还提供了设备告警实时推送、告警设备秒级定位、运行数据实时监测、资产管理同步等功能。为客户节省了大量的人力资源和时间成本，提高了整体运维效率。

6.2 工业——某水务集团数字孪生监控平台

某水务集团下辖的污水处理厂建设地点比较偏远，工厂设备繁多，监控数据量大。首先，不利于集团远程监控和管理，其次，污水处理厂运行状况监控不全面。通过物联网技术、5G技术和三维引擎搭建了污水处理厂的数字孪生体，完全仿真还原厂内建筑和设备部署情况，模拟污水厂运行工艺，实时监测设备运行状态。污水厂的数字孪生平台除了在厂内本地运行外，还利用5G信号传输到水务集团总部，用于集团远程管理和监控。为客户提供远程管理和精细化管理的统一平台，节省了大量的人力物力，有效的为客户降低了运营成本。

6.3 城市管理——数字孪生城市管理地图

为城市管理建立“城市大脑”，利用GIS数据搭建数字孪生地图应用，并接入各类城市管理系统和各类传感器数据，形成统一的城市管理平台。在平台中可以显示各类城市管理数据，并且在数字孪生地图中真实反应物理空间坐标点的实时情况。为管理者提供了一个透明化的城市管理窗口和统一的决策平台。大大提高了城市管理的响应速度和统一规划能力。

6.4 教育——教育实训平台

为了完成国家教育数字转型政策，解决实训教育中出现的“师资力量匮乏、实训教学设备昂贵、实训时间短、实训环境受限”等实际问题。我们通过新的技术手段弥补实训教育过程中遇到的困难。通过三维可视化、VR实景、人机交互、智能训练等方式，搭建“一体化实训平台”。利用数字孪生技术的高交互性、高通用性、低成本投入等特性，实现实训教育的数字化转型，让学生不受实际环境影响，得到充分的实训锻炼，大大提高学生的专业熟练度，从而提高学生的就业机会。

6.5 园区管理——某市烈士陵园智慧管理平台

某市烈士陵园进行翻新改造，升级园区安防系统、电力系统、停车系统、访客系统，并进行了园区管理的整体数字化改造。由于烈士陵园占地面积广、植被多，园区管理人员数量有限，所以很难对整个园区进行全面的运维监控。因此，我们通过搭建数字孪生园区还原陵园现状，并且，接入了园区安防监控系统、停车场管理系统、访客管理闸机系统、烈士档案管理系统等数据，打造了统一的管理平台，为园区的运维管理人员减轻工作负担的同时，又提高了工作效率，节省了人力成本。

6.6 虚拟展厅——COP15联合国生物多样性大会 ·中国·吉林线上展厅

2020年联合国生物多样性大会在中国昆明举办，为了扩大会议宣传力度和辐射面积，让更多的人了解生物多样性的重要意义。联合国组委会要求参展国家和地区必须制作线上虚拟展厅，与现场会议同步后进行。我们利用三维建模技术、物理渲染技术和VR全景技术结合，制作了吉林省的线上虚拟展厅。与东北师大合作整理了吉林省内所有生物的学术资料，创建了完整的吉林省生物多样性数据库。最后，将线上展厅与生物多样性数据库结合，完成虚拟展厅的建设。线上展厅为吉林省的生态保护宣传工作、教育科普工作和生态旅游宣传工作提供了高效的展示窗口。