凡拓智慧园区数字孪生可视化管理平台研究及基本架构

数字孪生城市理念自提出以来，在国内政产学研用各界引起广泛关注，掀起研究和建设热潮。数字孪生城市已成为各地政府推进智慧城市建设的主流模式选择，产业界也将其视为技术创新的风向标、发展的新机遇，数字孪生应用已在部分领域率先展开。

 理念引领，全国各地探索提出建设数字孪生城市，开展数字孪生城市规划和建设。数字孪生城市为各地智慧城市建设提供了新思路、新模式，让城市治理者看到城市现代化治理体系以及高质量发展的曙光，让城市居民憧憬随需而动，无处不在的智能化服务。数字孪生城市正在激活庞大的信息技术产业链，吸引产业界广泛关注，成为技术创新与业务拓展的重要方向。多地学术机构开展了关于“数字孪生”的专题研讨，探索数字孪生技术对于城市治理、工业制造等领域的应用和价值。以BIM、VR/AR、AI等先进技术为主攻方向的科技公司发力“数字孪生”方案研发，以应用到多个行业。数字孪生与空间信息产业密切参与，同时空间信息采集、建模、开发、服务、应用全产业链的深度参与，同时空间信息产业通过数字孪生在智慧城市中找到了新的支点，多年的技术积累在巨大的市场空间得以释放活力。

数字孪生技术在多个行业场景得到了先行的应用，数字孪生技术重新定义智慧园区。据预测，到2022年，85%的物联网平台将使用数字孪生技术进行监控，产业园区有望率先利用数字孪生技术，重塑园区管理与服务模式。大型工业生产制造数字孪生风行，通过数字孪生

模型与仿真技术，对高成本高复杂性大型设备产品进行设计、生产、装配全流程的数字化，并借助传感器实时数据与运行数据，实现对设备产品的远程监控和预测性维护，已成为大型工业制造企业的共识。数字孪生为智慧交通提供相应应用，通过搭建真实世界1:1数字孪生场景，还原物理世界运行规律，满足智能驾驶场景下人工智能算法的训练需求，大幅提升训练效率和安全度。

数字孪生城市与当前智慧城市的区别在于延展与增强，多门类技术的集成，多元数据的整合和各类平台功能的打通是数字孪生城市的关键要素。一是技术体系内涵延展，新增新型测绘、标识感知、三维建模、仿真模拟等新技术应用，二是核心平台能力增强，强化了全要素数字表达、大数据模型驱动与反向智能控制，三是应用体系更强调集约一体，突出跨领域、跨行业、全域视角的超级应用地位。

凡拓基于多年来对智慧园区的研究和学习，以及在不停的项目落地实践中形成的一些有效做法和有益经验，智慧园区数字孪生可视化管理平台软件应运而生。

围绕数字孪生城市建设的模拟数据源采集、模型平台构建、数据呈现与模型渲染等关键技术问题，基于数字孪生技术、VR/AR、大数据、人工智能、三维建模、实时渲染可视化技术，提供自主研发数字孪生可视化系统，通过平台+应用+门户的三级体系,提供 数据化、在线化、智能化 的园区管理服务平台，辅助管理者掌控园区态势、制定管理决策、实现全方位分析、管理、指挥；服务城市数字化转型与智能化升级，实现园区物联的统一调控、智能调度。

智慧园区数字孪生可视化管理平台软件的建设使用了国际知名及技术相当领先的UE4引擎平台（平台数据传送及命令响应均小于1秒，并且拥有丰富的、开放端口，良好的物联网IOT平台、运营服务平台、大数据分析平台兼容性，网络访问等能力），并结合空间三维精细化建模，构建整个智慧园区的数字孪生体。通过自由捕捉建筑，任意缩小放大，720度全自由旋转，各种视角的高自由度的漫游等操作，实现全园区的“可视、可管、可控”。同时，统一汇聚园区物联感知数据，进行大数据可视化，实时直观地呈现园区运营状态；设备实时监测预警，提升事件处置与管理效率；大数据深度挖掘关联分析，指导园区运营，把控园区安防、能耗、设备实施运营。实现园区“数据全融合、状态全可视、业务全可管、事件全可控”。

智慧园区数字孪生可视化管理平台软件总体架构分为四层，分别为数据层、集成服务层、平台层和应用层。

(1)数据层

智慧园区数字孪生可视化管理平台仪表盘展示的业务指标数据从大屏端的数据指标中提取，保持于大屏端的数据同源，不再单独设计指标，并进行数据采集和发布。中屏仪表盘指标从大屏端各业务专题设计中的数据指标中挑选重点和实时指标进行展示和推送。

决策分析场景依托项目一二期大屏建设的决策分析业务场景，数据实现与大屏的数据同源，不再单独采集数据源。

(2)集成服务层

智慧园区数字孪生可视化管理平台仪表盘和专题决策分析所涉及的数据都通过API网关（ROMA）接口进行对接，通过了解全区的重点工作，每个领导在关注的重点方面是什么，并根据领导的权限、分管的主题来做智能推送。其他应用的对接也通过ROMA进行对接。

(3)数据分析层

数据分析层包括数据分析算法和业务指标及模型管理。数据分析算法提供各类基本的分析算法，如对比分析、切片分析、切块分析、聚类分析等，满足大数据指标计算分析要求；业务指标及分析模型管理通过构建业务指标库，并对各类标准业务模型进行管理，满足业务建模的需求。

数据可视层

数据可视化为大数据业务专题分析结果提供可视化呈现的工具引擎。实现大数据业务专题的快速可视化呈现。数据可视化，可以通过可视化编排管理功能，快速构建各个专题的业务运行态势功能。

数据可视层是直接呈现给客户的应用，包括智慧园区IOC大屏态势感知仪表盘和专题决策分析。其中应用前端支持：

指标专题个性化定制：

领导关注的指标以丰富的、可直观表达的可视化形式展现出来，

并将异常指标预警状态进行显式的状态提醒，提醒领导关注异常指标。

关注指标的及时推送

平台可根据指定的指标范围进行实时的指标变化推送。确保领导可及时收到指标变化提醒，同时，对于领导关注的应急事件的处理状态，也可以及时推送到智慧园区监控指挥中心大屏。