1.應(yīng)用場(chǎng)景

   在工業(yè)和市政項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)實(shí)踐中，常常需要針對(duì)可移動(dòng)或者分布式的設(shè)備或生產(chǎn)單元進(jìn)行監(jiān)控，這些被監(jiān)控對(duì)象可能分布在一個(gè)地區(qū)，也可能遍布全國(guó)甚至全球。很多時(shí)候我們不僅需要知道它所處的位置和基本運(yùn)行情況，對(duì)于關(guān)鍵生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)施的管理和監(jiān)控，通常需要在全息化和一體化的應(yīng)用場(chǎng)景中完成，需要的典型功能包括：

   （1）實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制（HMI/SCADA）；

   （2）生產(chǎn)管理（MES/MIS）；

   （3）工藝CAD圖紙、電子資料等的集成管理（知識(shí)管理）；

   （4）視頻監(jiān)控（安防系統(tǒng)）；

   （5）設(shè)備臺(tái)賬信息（資產(chǎn)管理）；

   （6）所處的地理位置及環(huán)境信息（2D/3D 地理信息系統(tǒng)）。

   面對(duì)這樣的應(yīng)用需求，基于GIS技術(shù)的生產(chǎn)管理與監(jiān)控解決方案有著剛性的現(xiàn)實(shí)需求和廣闊的應(yīng)用前景。

資產(chǎn)遍布全球的能源集團(tuán)實(shí)時(shí)管理看板示意

   在這些應(yīng)用需求中，所需監(jiān)控的設(shè)備和資產(chǎn)高度分散，且與周邊地理環(huán)境和地形條件息息相關(guān)，如何將我們獲取的遠(yuǎn)程信息與生產(chǎn)場(chǎng)景對(duì)應(yīng)展現(xiàn)，如何實(shí)現(xiàn)地形及地理環(huán)境的還原，如何實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息與GIS的融合，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的挖掘和鉆取，用戶(hù)迫切需要一個(gè)可以快速開(kāi)發(fā)和部署這些功能的平臺(tái)化解決方案。

三維地形讓監(jiān)控場(chǎng)景更逼真

2.傳統(tǒng)的解決方案及其局限性

   在常見(jiàn)的SCADA/GIS集成方案中，主要采用三種技術(shù)：

   （1）采用ActiveX或相似技術(shù)，將第三方GIS功能作為一個(gè)ActiveX控件對(duì)象嵌入SCADA系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)SCADA和GIS系統(tǒng)的集成，這樣做使得SCADA系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)太大，出現(xiàn)小馬拉大車(chē)的情況，系統(tǒng)整體運(yùn)行性能下降嚴(yán)重和不確定，甚至導(dǎo)致稍微上規(guī)模的系統(tǒng)基本不可用。此外，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，此類(lèi)應(yīng)用往往需要二次開(kāi)發(fā)，造成部署成本高、維護(hù)不便。

   （2）另外一種方案是在GIS應(yīng)用中直接實(shí)現(xiàn)監(jiān)視，該方案的短板是：傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)購(gòu)置和維護(hù)成本較高，缺乏生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)所要求的接口豐富、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、開(kāi)發(fā)部署快捷等功能，最終無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視功能；同時(shí)，絕大多數(shù)自動(dòng)化和GIS集成工程應(yīng)用中，用戶(hù)也不需要專(zhuān)業(yè)GIS的大部分厚重且專(zhuān)業(yè)的功能到SCADA平臺(tái)，兩者之間的融合，主要是數(shù)據(jù)和交互界面的互通互聯(lián)，通常只需在SCADA 用戶(hù)界面中嵌入部分GIS功能即可。

   （3）方案之三是“偽GIS圖”：在SCADA軟件界面直接嵌入固定尺寸和分辨率、靜態(tài)、定比例尺的瓦片合成圖作為地底圖，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行監(jiān)控畫(huà)面開(kāi)發(fā)。這種方式適合區(qū)域固定、功能需求極為簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，缺點(diǎn)也是比較明顯的：除了形似，不具備GIS系統(tǒng)的任何功能。

3.ICONICS的解決之道

   ICONICS公司在2007年推出了集SCADA，虛擬現(xiàn)實(shí)（3D），地理信息系統(tǒng)（GIS）與一體的自動(dòng)化和信息化管理平臺(tái)GENESIS64，并在過(guò)去的7年時(shí)間持續(xù)完善接口、強(qiáng)化功能、提升性能。在圖形化開(kāi)發(fā)平臺(tái)GraphWorX64中，可以通過(guò)加載內(nèi)置的EarthWorX SOA組件，載入第三方GIS，比如Google Map/Bing Map等，再通過(guò)圖層管理以及SmartPin等技術(shù)，借助其強(qiáng)大的圖形化開(kāi)發(fā)能力完成基于GIS的分布式信息化項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和部署。

   EarthWorX可以連接在線(xiàn)或離線(xiàn)的谷歌、ArcGIS、Bing等在國(guó)內(nèi)大量應(yīng)用的地圖服務(wù)，同時(shí)支持開(kāi)放地理空間信息聯(lián)盟 （Open Geospatial Consortium-OGC）等組織的開(kāi)放性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如：（Web地圖服務(wù)）WMS，支持分布式部署和基于云的部署方式。這些功能和特點(diǎn)大大改善了SCADA系統(tǒng)中，GIS集成的可行性和靈活性，用戶(hù)可以集成支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的任意第三方Web地圖服務(wù)，比如Map Server等開(kāi)源、免費(fèi)且專(zhuān)業(yè)的GIS應(yīng)用。

EarthWorX64組件開(kāi)發(fā)界面

   此外，EarthWorX64實(shí)現(xiàn)了與GraphWorX64內(nèi)置三維引擎的深度融合，可以實(shí)現(xiàn)高程圖到三維地形圖的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，三維監(jiān)控場(chǎng)景的部署，以及相互調(diào)用和數(shù)據(jù)交互，不但實(shí)現(xiàn)了基于GIS的信息化集成，還可以實(shí)現(xiàn)地理環(huán)境模擬，周邊地形仿真與生產(chǎn)監(jiān)控相結(jié)合的從全局到整體，整體到局部等多層級(jí)，多維度的GIS信息化集成。

任性—兩步生成三維地形圖

4.典型應(yīng)用

   ICONICS的集成GIS功能以其開(kāi)發(fā)快速，易于集成，獲得了國(guó)內(nèi)外眾多用戶(hù)的認(rèn)可，并開(kāi)創(chuàng)性的用于多個(gè)行業(yè)的工程項(xiàng)目，如軌道交通、風(fēng)力發(fā)電、石油天然氣、智慧城市（供水，供熱，供氣等管網(wǎng)系統(tǒng)）、采礦工程等多個(gè)行業(yè)。

   在風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控工程實(shí)踐中，不但實(shí)現(xiàn)了分布式風(fēng)電場(chǎng)的GIS信息化集成實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)級(jí)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的監(jiān)控，通過(guò)加載特定區(qū)域的在線(xiàn)實(shí)時(shí)地圖，利用SmartPin技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)定制信息的集成，還可以調(diào)出可視化的儀表盤(pán)實(shí)現(xiàn)信息的展現(xiàn)；同時(shí)，融合GENESIS64的三維地形圖以及虛擬現(xiàn)實(shí)，我們可以針對(duì)某個(gè)機(jī)組實(shí)現(xiàn)其地形的還原，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)位置的精確定位，現(xiàn)場(chǎng)微網(wǎng)的組網(wǎng)監(jiān)視，機(jī)房的三維實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。

具有專(zhuān)利的SmartPin技術(shù)與GIS結(jié)合

風(fēng)電場(chǎng)三維地形及環(huán)境仿真

GIS與SCADA監(jiān)控的多維度融合

   在市政管網(wǎng)的實(shí)踐中，我們同樣借助了EarthWorX64，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)，泵站等設(shè)施的分布式部署和監(jiān)控；針對(duì)管網(wǎng)的仿真，除了上述提到的地形仿真，虛擬現(xiàn)實(shí)融合，我們還提供了管網(wǎng)自動(dòng)生成的解決方案，只需要提供關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，就可以有針對(duì)性地生成管網(wǎng)的三維監(jiān)控環(huán)境，我們只需將其與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綁定，設(shè)計(jì)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的發(fā)仿真運(yùn)行動(dòng)畫(huà)，完善數(shù)據(jù)交互方式，就實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)系統(tǒng)的多維度，多層級(jí)的GIS集成。

GraphWorX64管線(xiàn)參數(shù)化生成

市政管網(wǎng)監(jiān)控與GIS、圖紙集成

3D場(chǎng)景與實(shí)時(shí)控制集成

5.玩出味道

   （1）數(shù)據(jù)一體化：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)全部來(lái)自SCADA支撐平臺(tái)的監(jiān)控級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)一體化可以實(shí)現(xiàn)地理信息、監(jiān)控設(shè)備信息和過(guò)程實(shí)時(shí)信息的有機(jī)統(tǒng)一，保證數(shù)據(jù)的唯一性和數(shù)據(jù)共享。

   （2）功能分布一體化：功能統(tǒng)一設(shè)計(jì)，合理分布。SCADA平臺(tái)集成了所需GIS功能，保證了SCADA系統(tǒng)的先進(jìn)性和穩(wěn)定性。

   （3）借助于GENESIS 64平臺(tái)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了SCADA，3D，GIS系統(tǒng)的集成和融合。

ICONICS－生產(chǎn)管理和全息化監(jiān)控軟件全球領(lǐng)導(dǎo)廠(chǎng)商

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