HT for Web 自主研發了強大的基于 HTML5 的 2D、3D 渲染引擎，為可視化提供了豐富的展示效果。在 2D 組態 和 3D 組態 上，圖撲軟件（Hightopo，以下簡稱 HT ）的 HT for Web 產品有著豐富的組態可供選擇，本文將介紹運用 HT 豐富的 2/3D 組態 搭建出的一個 地鐵數字孿生管理系統 。

數字孿生指現實世界以及利用數字化技術營造的與現實世界對稱的數字化鏡像，以數字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現實環境中的行為。數字孿生的模型概念包括三大要素，即物理世界、虛擬空間以及兩者的交互接口。其目標在于精準映射現實空間的物理信息，呈現給管理者進行相關決策。

數字孿生的優勢

提高可靠性和可用性。 降低風險。 降低維護成本。 改善生產。 更少的時間創造更多的價值。

系統結構

地鐵數字孿生管理系統，該系統首先針對地鐵車站這一物理對象，以及針對安防、環控等需求來分析物理對象特征，建立三維虛擬模型，并融合設計建造階段、運維階段產生的所有信息，借助傳感器、設備運行歷史等數據構建物理實體和虛擬空間的交互關系，最終為用戶提供各類服務應用。該系統結構主要包括以下四個模塊：

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一、三維建模

需要針對地鐵車站該物理實體作一一映射，包括建筑結構如墻、天花板、樓板、風機盤管、水管管道等構件，并根據最終服務應用的目標分析其他物理實體的特征，即地鐵屏蔽門、電梯、燈光照明、進出口閘機、消防栓、火災報警器等設施。三維虛擬模型的建立是實現數字孿生系統的基石，無論是信息融合還是預測分析都必須基于虛擬模型。

1、站臺整體概覽

2、站廳整體概覽

3、自動售票機

4、安檢機

5、進出口閘機

二、運維信息

將設計施工階段、運維階段產生的所有信息集成至孿生系統中，比如用戶信息、設備信息、采購信息保修信息和財務信息等。實現模型和信息的一體化，簡化業務流程和解決方案，為高效運維提供可能。

三、虛實交互

利用傳感器采集實時數據，并根據各個設備的歷史運行數據等，完成物理世界與虛擬空間的虛實交互。傳感器動態獲取的實時數據，結合照明系統、 監控系統、曖通系統等系統的運行歷史數據和當前狀態，存儲入服務器中，為虛擬空間的構建提供必要前提。在虛擬空間中，以三維虛擬模型為基礎，利用不同計算方法，獲得相應的運營策略、環控策略和能耗預測方案。

四、預測分析

讀取服務器中的相關數據，獲取地鐵進出站客流量的歷史數據，依據不同時段，不同星期，不同月份的客流量數據，依據不同權重比，提前計算預測進出站客流量。在此基礎上，可以根據預測客流量合理調派地鐵工作人員，以及調整地鐵進站安檢通道，選擇合理的方案以應對地鐵站客流高低峰時段，幫助地鐵站平穩運營。

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根據服務器中的相關數據，計算在地鐵車站上不同位置溫濕度、空氣質量的三維分布并可視化。在此基礎上，可以計算不同平面以及各邊界表面的熱舒適度，保證地鐵環境的熱舒適性。同時能對不同的通風、制冷加熱方案做能耗分析，選擇合理方案控制能源消耗，節約運維成本。

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總結

對于地鐵這樣規模龐大且人流密集的重大設施，監測、控制其環境質量，滿足乘客的舒適度體驗又能在緊急情況下保證乘客的人身安全是非常必要的。傳統地鐵環境控制系統采用自動化管理與控制系統，面對獲取的大量運行狀態監測數據，難以用可視化的方式呈現。 將數字孿生技術與地鐵環控系統相結合，具有以下優勢：

①三維可視化。數字孿生打破了通過平面圖紙整合建筑信息的傳統模式，通過 3D 建模技術映射物理現實世界的建筑模型。能夠逼真還原地鐵車站的建筑結構、管道系統、通風空調系統、電梯系統、安全警報系統等，同時涵蓋所有的幾何、材料和狀態信息。

②全生命周期。 數字孿生從規劃設計到施工再到運維階段的信息集成，保證了數據的完整性和一致性，貫穿地鐵車站全生命周期。改善了傳統模式中設計、建造階段的信息與運維階段的信息分別儲存的弊端，減少了維護成本。

③預測性分析。數字孿生技術的引入為預測性決策和分析提供了基礎。利用傳感器監測大功率或易燃易爆等危險物品的關鍵數據；可借助深度學習算法，分析監控采集的乘客行為圖像；根據通風空調系統的配置和傳感器采集的數據等，分析車站熱舒適度，同時預測能耗。
責任編輯:pj