探索数字孪生技术在智慧工厂安全管理系统中实现哪些应用？

随着全球新一轮科技革命与产业变革的蓬勃兴起，互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合，对经济与社会发展产生了深层次与全方位影响。与之相适应，我国先后出台了 “中国制造 2025”“互联网+先进制造业”“新一代人工智能”等发展战略与规划。如何推动物理系统与信息系统的有机融合与深度协作，是支撑我国工业高质量发展的核心问题之一。

近年来，在物联网场景下，工业 “数字孪生”技术成为一个研究热点，其利用数字技术对物体、系统、流程的信息进行实时映射，完成虚拟仿真过程，从而显著减轻工业领域技术创新和决策优化研究中面临的重资产和高成本负担。

面向智慧工厂的 数字孪生架构 “孪生”意味着数字化虚拟表示将在整个生命周期中双向链接到物理实体。将这一概念应用于安全生产过程中，可衍生出若干种数字孪生架构。 基础数字孪生架构，主要包括物理空间、虚拟空间以及多个空间之间的连接，开展智慧工厂运营、指挥、决策、仿真。 物理空间包含物理实体、传感器和执行器；而虚拟空间包含从多角度建立的虚拟模型及数据分析；物理空间和虚拟空间之间的连接连通了 2个空间，实现数据与指令的传递。

数字孪生工厂建模

平台利用虚拟现实方法获得工厂现状的全热点三维模型，结合 3DGIS+BIM技术搭建并集成全生命周期的动静态数据，在大屏显示上以“一张图”的形式漫游展示整个生产过程，形成资产、生产、安全管理的数据生态环境，对企业生产运营维护等领域提供数据模型服务，为企业管理与维护过程提供仿真、评估和优化的技术支持。

平台应用

1、设备可视化管理

设备日常管理利用数字孪生工厂可以对企业仪表、阀门、动、静设备、安全与消防设备等进行可视化管理，实现台账数据与现场位置的有机统一，提高管理效率。

设备实时监测平台可以智能对设备进行监控，对临近设备有效日期、到期检验、负责人等进行智能提醒，协助设备日常管理实现可视化、智能化。

2、生产环境安全检测

气体检测预警运用环境监测传感器模组，实现对园区设备、气体罐、有毒气体泄漏、包括对易发生泄漏的罐组、减压装置、阀门和管线法兰等部分实时监控分析预警。

热成像预警将热成像图像和可见光图像相结合，可对管道温度、变压器温度、开关类设备温度、设备自燃火情等进行监控和报警，彻底杜绝跑冒滴漏。

3、人员行为检测

利用图像区域识别延申技术，对进入工厂危险区域、危险穿越、异常作业行为的人员行为识别预警，并将预警信息上传安保监控室及相关管理人。

4、智能可视化巡检

在虚拟环境中直接进行巡检工作，支持第一视角或第三视角厂区巡检、自定义巡检线路等功能，同时集成机器人智能巡检系统，实时查看监测数据及设别状态，提高巡检效率保障人员安全。
5、 VR全景安全巡检

利用虚拟现实技术构建虚拟仿真的生产作业场景，通过逼真的环境感知体验，打造多角度、多维度的立体可视化的人机交互学习模式，有效提高工人安全意识和技能，减少和消除安全隐患和违章事故。

6、高清视频融合

平台集成高清视频，可以方便调阅高清视频查看现场实时状况，实现数字孪生界面向现实世界的交互实现，以现场资产为中心，查询距离最近的高清摄像头、视角位置最佳的摄像头等。

7、可视化应急调度

事前智能预警

通过 VR安全培训、物联网+大数据识别安全隐患、人工智能预防、对多种安全生产场景进行预测性维护和预测性安全隐患识别进行动态安全隐患识别与报警，并将报警信息分级推送至监控平台及手机端。

事中应急决策

根据不同的应急场景，自动匹配应急预案，集中周边可调度的资源，对接移动端系统，实时指挥调度。

事后分析回溯

可视化指挥 +大数据+物联网立体防控体系助力持续监测，记录事件发生事前、事中、 事后的全过程数据，以便分析原因、持续优化、针对性改善以及模拟事件推演等。

三维可视化系统优势

基于（ ztmapinfo）的轻量化、高效率、跨应式的三维可视化融合渲染技术打造的 智慧工厂系统管控平台，将大幅压缩成本，高效部署企业各项作业计划的准确性及调控能力，实现快速应用、科学统一管理、实时监控、信息及时性，提高生产安全管理效率。

结束语

顺应国家制造业和工业互联网发展趋势，在数字化工厂的基础上，面对越来越复杂的产品需求。工厂在单元设备级一步步走向智能化，最终目的就是要往系统智能化发展，变成一个智能工厂，使用数字孪生技术的综合解决方案来进行产品生产、装备运维、弹性物流等流程智慧化管理及智能化应用。面对更多新兴技术的应用，对智慧工厂、智慧车间会提出更多的需求和挑战，未来将展开更深入的研究和探讨进而提高数字孪生技术在各行业之间的应用与发展。

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