數(shù)字孿生技術(shù)改革智慧供熱，換熱站3D可視化引領(lǐng)未來

換熱站作為供熱系統(tǒng)不可或缺的一部分，其能源消耗對(duì)城市環(huán)保至關(guān)重要。在雙碳目標(biāo)下，供熱企業(yè)可通過搭建智慧供熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供熱方式的低碳、高效、智能化，從而減少碳排放和能源浪費(fèi)。通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)，對(duì)熱源、管網(wǎng)等供熱系統(tǒng)進(jìn)行智慧化改造，實(shí)現(xiàn)從熱源、管網(wǎng)到居民戶內(nèi)的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通與共享，構(gòu)建數(shù)字化、智能化的智慧供熱全流程管理體系。

圖撲自主研發(fā)的 HT for Web 產(chǎn)品提供基于 Web 的數(shù)字孿生建模和可視化服務(wù)。支持對(duì)換熱站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行三維建模和渲染，提高供熱系統(tǒng)的可視化程度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備、預(yù)測告警、提前維護(hù)、數(shù)據(jù)分析，保障供熱系統(tǒng)正常運(yùn)行，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，降低能源消耗。

基于圖撲 HT 引擎，再搭配自動(dòng)化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS（地理信息系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)對(duì)用熱單位及室內(nèi)溫度、管網(wǎng)壓力、流量、溫度等參數(shù)的匯聚管理和可視化展示，輔助量化決策，以更精細(xì)動(dòng)態(tài)的方式管理供熱系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，達(dá)到安全供熱、平衡供熱、精準(zhǔn)供熱、按需送熱、降低漏損的目的。消除過熱點(diǎn)和不熱點(diǎn)，提高從熱源—管網(wǎng)—用戶的供熱服務(wù)水平和業(yè)務(wù)管理制度。

社區(qū)供熱可視化

初始頁面場景以天津?qū)嶋H地圖為背景，基于圖撲 HT for Web GIS 技術(shù)，對(duì)換熱站的三維標(biāo)識(shí)進(jìn)行手工建模，生成城市路網(wǎng)布局。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新 ICT 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合和統(tǒng)計(jì)計(jì)算，以統(tǒng)計(jì)圖表和圖形形式展示在頁面和場景上。圖撲 HT 換熱站可視化系統(tǒng)通過高亮渲染，在 GIS 底圖上呈現(xiàn)出換熱站社區(qū)供熱范圍。

圖撲軟件既可整合 SuperMap、ArcGIS 來實(shí)現(xiàn)空間位置標(biāo)示，也可在 HT for Web 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)輕量快捷的 GIS 解決方案，降低了實(shí)施成本也縮短了項(xiàng)目實(shí)施周期。HT for Web GIS 產(chǎn)品支持多種類型地圖服務(wù)、航拍傾斜攝影實(shí)景的 3DTiles 格式數(shù)據(jù)以及城市建筑群等不同的 GIS 數(shù)據(jù)的加載。

數(shù)據(jù)監(jiān)控

場景兩側(cè) 2D 面板整合社區(qū)供熱量明細(xì)，重點(diǎn)展示設(shè)備溫度、能效、告警等關(guān)鍵信息。通過供熱量的明細(xì)展示，社區(qū)可深入了解供熱需求，包括不同時(shí)間段的峰谷值和社區(qū)熱負(fù)荷差異。也有助于居民和管理者更好地了解熱能使用情況，優(yōu)化供熱系統(tǒng)運(yùn)行。同時(shí)，鼓勵(lì)居民參與節(jié)能環(huán)保，采取措施減少環(huán)境影響，提高能源利用效率。

圖撲 HT 二三維結(jié)合，以多維數(shù)據(jù)的方式表達(dá)數(shù)據(jù)的各個(gè)屬性值，用戶能夠從不同的維度觀察數(shù)據(jù)，直觀地了解數(shù)據(jù)和地理分布信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)更深入的觀察和分析。

換熱站系統(tǒng)監(jiān)控

圖撲 HT 可視化平臺(tái)制作動(dòng)畫效果，實(shí)現(xiàn)社區(qū)頁面到換熱站系統(tǒng)頁面的過渡切換。展示散熱器拆解組裝和整個(gè)換熱站系統(tǒng)搭建，底部按鈕支持倍速選擇和快進(jìn)操作，方便用戶高效定位所需查看的動(dòng)畫環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)展現(xiàn)

故障信息以清晰的表單形式呈現(xiàn)，匯總了事故報(bào)送的次數(shù)和類型，使運(yùn)維人員能夠更直觀地查看各熱源廠的告警情況，分析變化趨勢，并能夠及時(shí)采取有效的干預(yù)措施。為決策維護(hù)計(jì)劃和優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行策略提供了強(qiáng)有力的支持。

此外，通過系統(tǒng)能耗情況的匯總和展示，能夠有效協(xié)助企業(yè)管理能源和成本，為決策制定、問題診斷以及性能優(yōu)化提供確切支持。推動(dòng)企業(yè)的數(shù)字化、創(chuàng)新化、信息化的轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)人員、設(shè)備、環(huán)境因素的可持續(xù)發(fā)展。

板式散熱器拆解組裝

板式散熱器是換熱站中常用且最關(guān)鍵的設(shè)備之一。圖撲 HT 數(shù)字孿生板式散熱器 3D 模型，以及動(dòng)態(tài)展示組裝和拆解，呈現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。

1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)展示：包括金屬板、密封墊片、連接螺栓等組件，清晰呈現(xiàn)板式散熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系。

2.材料和密封展示：展示板式散熱器所使用的金屬板的材質(zhì)、密封墊片的位置和作用，有助于用戶理解板式散熱器的耐壓和密封性能。

3.拆卸和維護(hù)演示：演示板式散熱器的螺栓解開、板堆取出等常規(guī)拆卸過程，使運(yùn)維人員在線上了解維修和更換部件的過程，降低培訓(xùn)成本，增加設(shè)備的可維護(hù)性。

拆解組合意在突顯展示板式散熱器在工業(yè)過程中的實(shí)際運(yùn)作態(tài)勢，幫助用戶更好地理解其在換熱站中的作用。降低其對(duì)于海量設(shè)備零件信息的認(rèn)知負(fù)載，減輕維護(hù)負(fù)擔(dān)。

換熱站系統(tǒng)搭建

將板式散熱器、除污器、水箱、補(bǔ)水泵、循環(huán)泵、軟化裝置、分/集水器等設(shè)備組件通過管網(wǎng)連接，與物聯(lián)數(shù)采系統(tǒng)結(jié)合，形成一套兼顧數(shù)據(jù)和工藝流程可視化的一體化換熱站系統(tǒng)，以滿足日常運(yùn)維需求，提高管理效率。

■除污器

在供熱換熱站系統(tǒng)中，水循環(huán)經(jīng)過換熱設(shè)備時(shí)攜帶污垢、沉積物、氧化物和其他雜質(zhì)，附著在設(shè)備表面，導(dǎo)致熱阻和能耗增加，容易引發(fā)設(shè)備腐蝕和故障。針對(duì)以上問題，除污器通過物理或化學(xué)方法將污垢和雜質(zhì)從系統(tǒng)中去除，保持換熱設(shè)備高效運(yùn)行，延長使用壽命。通常有磁性除污器、粒狀除污器、化學(xué)除垢劑物理清洗裝置四類除污器。

■水箱

水箱是供熱換熱站系統(tǒng)中關(guān)鍵的組件，負(fù)責(zé)提供必要的補(bǔ)水功能。由于蒸發(fā)、泄漏或排放等原因，系統(tǒng)水位下降可能導(dǎo)致反流，水箱通過自動(dòng)控制和反流防止裝置，提供穩(wěn)定的補(bǔ)水功能，為供熱系統(tǒng)提供適量的水分，確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。

圖撲 HT 可視化系統(tǒng)中，通過三維模型綁定物聯(lián)數(shù)據(jù)，結(jié)合水位信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水，滿足系統(tǒng)的水量使用要求?？赏ㄟ^ 2D 彈窗查看 pH 值、濁度、溶解氧含量、供水壓力、溫度等參數(shù)變化，以及水位補(bǔ)水情況的三維實(shí)時(shí)動(dòng)畫。

■補(bǔ)水泵

補(bǔ)水泵通常位于補(bǔ)水箱旁或主管道附近，通過電動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水流量和水壓，將水從箱中抽送到換熱站系統(tǒng)，確保供熱換熱系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，為任何高度的用戶提供正常循環(huán)供暖熱水。

■循環(huán)泵

在換熱站系統(tǒng)中的換熱階段，通過電動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)，將熱介質(zhì)（如水或蒸汽）從熱源抽取，并通過管道輸送到供熱系統(tǒng)的熱用戶處。循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)了熱能傳遞，滿足系統(tǒng)熱負(fù)荷需求，同時(shí)提供足夠的水壓以克服管道阻力和高低差，確保熱介質(zhì)在系統(tǒng)中順利循環(huán)。

在換熱站系統(tǒng)的供熱階段，循環(huán)泵通過調(diào)節(jié)流量閥門或變頻器來控制輸出流量，以滿足不同熱用戶的需求，實(shí)現(xiàn)有效的能量供應(yīng)，一定程度地減少能源消耗，提高系統(tǒng)能效。

■軟化裝置

供熱換熱站中的軟化裝置屬于水處理設(shè)備，通過軟化裝置內(nèi)部構(gòu)件相互作用，去除系統(tǒng)水源中的硬度離子，防止水垢積聚、管道堵塞和設(shè)備腐蝕，提高熱交換效率和設(shè)備壽命。其中，離子交換樹脂床是核心部件，包括陰離子和陽離子交換樹脂，配有高效過濾器使用石英砂、活性炭過濾懸浮顆粒物和雜質(zhì)，防止對(duì)離子交換樹脂的污染。

在圖撲 HT 換熱站可視化監(jiān)控系統(tǒng)中，通過監(jiān)測軟化硬度、水壓、水流量等屬性信息，判斷軟化裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控情況。能夠幫助運(yùn)維人員及時(shí)判斷軟化裝置是否需要修理、確定軟化劑的添加時(shí)間以及如何合理分配軟化劑等管理決策。

■分/集水器

分/集水器主要分為兩部分功能：

一、分配熱介質(zhì)：分水器將從熱源方向流入的熱介質(zhì)分配到不同的管道或熱用戶上?？筛鶕?jù)需求通過多個(gè)出口將流量分配到多個(gè)熱用戶或不同的熱區(qū)；

二、收集熱介質(zhì)：集水器將熱介質(zhì)從不同的熱用戶或熱區(qū)收集回來，以便重新送回?zé)嵩催M(jìn)行熱能的再循環(huán)或再利用。

數(shù)字孿生場景中的 2D 彈窗展示分/集水器各分路水溫、水流、水壓信息，直觀獲取分/集水器在分配和收集熱介質(zhì)的過程中的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，確保換熱站在供熱過程中的安全性和可靠性。

■管網(wǎng)

管網(wǎng)負(fù)責(zé)連接換熱站系統(tǒng)各單體設(shè)備以及供熱管道，根據(jù)功能分為主干和支線。就如同人體血管脈絡(luò)，串聯(lián)心、肝、肺、脾、腎重要器官，構(gòu)建功能高效強(qiáng)大的換熱供熱系統(tǒng)。主干管道負(fù)責(zé)高流量和壓力，將熱介質(zhì)從熱源輸送至熱用戶；支線管道較小，從主干分支，輸送熱介質(zhì)至熱用戶，但流量較??；回水管道與供水管道對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)熱源循環(huán)作用。同時(shí)，管網(wǎng)上會(huì)配閥門和絕熱保護(hù)，用于控制流量和節(jié)約能量。

遠(yuǎn)程控制

圖撲換熱站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合 PLC 平臺(tái)或通過遠(yuǎn)程 IO，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問并實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)換熱站補(bǔ)水壓力、用戶數(shù)、供熱總面積、供熱總能量等參數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)情況?？梢暬O(jiān)控幫助提高設(shè)備監(jiān)測效率、降低企業(yè)運(yùn)營成本、優(yōu)化運(yùn)行效果，確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。

圖撲軟件支持跨平臺(tái)操作，移動(dòng)終端均可輕松打開場景，實(shí)現(xiàn)觸屏設(shè)備的單指旋轉(zhuǎn)、雙指縮放、三指平移等操作，用戶無需再為跨平臺(tái)交互模式而煩惱。

該平臺(tái)支持設(shè)置用戶權(quán)限控制、設(shè)備狀態(tài)指示、報(bào)表和日志記錄等多維度監(jiān)控功能，以供增強(qiáng)系統(tǒng)安全性和可管理性。換熱站可視化監(jiān)控系統(tǒng)通過直觀圖形界面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示，為用戶提供系統(tǒng)狀態(tài)信息，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備拓?fù)鋱D、趨勢分析圖和能耗統(tǒng)計(jì)等功能，對(duì)其進(jìn)行趨勢分析和能耗優(yōu)化。預(yù)警告警功能則確保在關(guān)鍵參數(shù)異常變化時(shí)得以及時(shí)提醒，即使遠(yuǎn)程監(jiān)管也能清晰知曉當(dāng)前工況的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

智慧換熱站可視化優(yōu)勢

在運(yùn)行效率提升方面：圖撲 HT 平臺(tái)支持 7*24h 監(jiān)測和優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，監(jiān)測和優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)提高運(yùn)行效率，降低能源浪費(fèi)，降低成本，提升整個(gè)換熱站的可持續(xù)性。

在故障預(yù)警和預(yù)防方面：HT 可視化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，迅速生成告警列表。幫助預(yù)測潛在故障，采取預(yù)防性維護(hù)，減少停機(jī)時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性。

在遠(yuǎn)程管理和維護(hù)方面：允許操作人員遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)，提高工作靈活性，降低維護(hù)成本，無需親臨現(xiàn)場監(jiān)控和管理整個(gè)系統(tǒng)。

在數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化方面：提供歷史數(shù)據(jù)的趨勢分析和能耗統(tǒng)計(jì)，支持運(yùn)營團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策，助力系統(tǒng)長期優(yōu)化和性能提升。

在安全性和合規(guī)性方面：具備嚴(yán)格的用戶權(quán)限控制和安全特性，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)密性和完整性，滿足法規(guī)要求，確保系統(tǒng)安全。

圖撲軟件 HT 強(qiáng)大的渲染引擎，加之穩(wěn)定的建模技術(shù)，以創(chuàng)意科技的風(fēng)格呈現(xiàn)供熱換熱站的設(shè)備和場景，營造出充滿科技未來感的場景，給予觀眾強(qiáng)烈的視覺沖擊。此外，系統(tǒng)還能準(zhǔn)確顯示各供熱源頭和供熱終點(diǎn)的溫度信息，幫助運(yùn)營人員實(shí)時(shí)監(jiān)測、診斷故障、優(yōu)化能效。通過應(yīng)用 GIS、2D/3D 組態(tài)、BIM 等可視化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)換熱站的智慧供熱和減排的目標(biāo)。

審核編輯 黃宇