元宇宙在电网的应用(什么是工业元宇宙)

本文目录

1. 什么是工业元宇宙
2. 一文盘点元宇宙6大核心赛道
3. 虚拟仿真的应用

什么是工业元宇宙

第一部分：工业元宇宙的概念

中国信通院池程提出精彩的观点：元宇宙不是一种技术，而是一组技术概念的集合，它基于互联网而生，是数字信息高度发展的产物。元宇宙是在两个背景下出现的，一个是线下场景的数字化，主要体现在消费互联网领域的社交和娱乐上，另一个是产业和工业的数字化转型需求，也就是工业元宇宙。

第二部分：工业元宇宙主要有两个方面的重要工作

一方面是工业元宇宙需要强化物理世界与信息世界的联动，保障信息为物理世界服务才能真实推动工业的数字化转型。另一方面是完成三个层面的信息整合，一是企业信息垂直整合，括设备信息、工控系统、工业软件等，二是生产链条信息整合，包括设计、研发、制造、仓储、销售等环节信息。三是端到端信息整合，打通万物互联的信息通路。Microsoft提出的元宇宙技术堆栈(Technology Stack)中，数字孪生提供的建模效益便是关键一环。

第三部分：工业元宇宙发展现状

工业元宇宙基于扩展现实技术提供沉浸式体验，以及数字孪生技术生成现实世界的镜像，通过区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界密切融合。工业元宇宙构建的场景对象是一个确切的物理系统，系统中的组织关系和任务是明确的，所要解决的问题的问题也是明确的。图扑软件自主研发核心产品 HT for Web，产品已应用到电力、电信、工控、政府、交通、水利、公安、国防、医疗、金融、科研等数十个垂直行业。提供的图形引擎工具产品及项目设计开发服务，助力实现数据驱动的工业元宇宙快速落地。

第四部分：工业元宇宙案例展示

节能减排绿色电力，可视化打造智慧虚拟电厂

虚拟电厂通过协调控制、智能计量以及信息通信等技术聚合 DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等不同类型的分布式能源，通过更高层的软件构架实现多个 DER之间的协调优化运作，达到资源的优势配置和使用，并作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。

借助图扑的 HT for Web产品，能有效进行数据融合，将分散的 DER聚合到可视化系统中统一进行管理，通过 Web提供丰富的展示形式和效果。“虚拟电厂”的可视化协调控制减小了以往 DER并网对公网造成的冲击，降低了 DG增长带来的调度难度，使配电管理趋于合理有序，提高了系统运行的稳定性。

智慧水务绿色集约化发展

Hightopo应用自主研发的 HT产品，搭建了以厦门区域为载体的 2D智慧水务可视化解决方案。界面摒弃了以往传统的地图模式，采用更加简洁的六边形色块拼接出湖泊水库等地形，河流分支则运用更加简化的线条予以展现，再选用不同颜色标明泵站、自来水厂、污水处理厂、非饮用水、饮用水水源及水源保护区域位置。如此设计更容易突出业务内容，让管理达到事半功倍的效果。

两侧面板用于展示采集到的实时数据统计，以供水调度数据为基础，为给水系统、排水系统、污水处理系统等众多子系统提供运营数据分析、设备运转、水量管理、安全管理等业务支撑。形成感知、诊断、调度、预警、校正一体化水务管理体系，为用户打造规范化、精细化、智能化的水务运作流程。

绿色数治开采工艺： 3D可视化智慧矿山

采用 Hightopo自主创新的 HT产品搭建 3D轻量化大型智慧矿山解决方案，根据矿山现场的 CAD图、鸟瞰图、设备三视图等资料还原外观建模，围绕以数字化开采、高速掘进、智能通风排水供配电、筛煤工艺等内容为主体的三维立体可视化管理系统。

汽车装配车间生产流水线 3D可视化

HT for Web的汽车生产流水线 3D可视化，仿真度高，根据设备实际尺寸等比缩小，利用鸟瞰镜头、特写镜头、跟踪镜头等方式，将生产线整体、局部与工艺流程完美展示。针对不同生产线设计不同的方案脚本，个性化内容定制，更契合企业形象。

高炉炉体三维热力图监控系统

2D面板上呈现了高炉的基本信息，热传感器信息，高炉检测信息；3D可视化场景中呈现了高炉的真实几何结构，采用三维热力图呈现了高炉各个关键位置的温度信息，底部方位指针定位了高炉的朝向和传感器位置，两侧的高度标识展示了炉体关键位置高度信息。

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在可视化系统的实现上，3D场景采用以HT轻量化 HTML5/WebGL建模的方案，实现快速建模、运行时轻量化到甚至手机终端浏览器即可 3D可视化运维的良好效果；而在对应的 2D图纸上，使用特有的矢量，在各种比例下不失真，加上布局机制，解决了不同屏幕比例下的展示问题。

一文盘点元宇宙6大核心赛道

6大元宇宙核心赛道盘点

01、游戏/社交

随着互联网、区块链、元宇宙等技术的不断发展和成熟，互联网新组织形式下的内容行业也必然会随之发生新的突破：

1、内容密度和交互再上台阶

2、用户的自由度和权限更大

3、分发的去中心化

游戏领域的两大发展方向：UGC游戏、区块链游戏已获得其发展的基础助力，有望成为元宇宙浪潮的排头兵。更为重要的是，游戏作为虚拟电子形式存在，与元宇宙这一概念天然具有非常强的互相吸引力。元宇宙将现实生活的真实感带入游戏中，虚拟游戏中的装备和资产均可以是链接现实的，玩家甚至可以通过游戏构建起一条完整产业链。

目前比较有代表性的元宇宙游戏有AxielnfinityDecentraland、Roblox，他们的特点包括去中心化、可变现、开源等。

02、电商

VR、AR和数字模拟等技术将重构线上电商场景，元宇宙在零售方面的应用前景广阔。在元宇宙中能够创建购物中心，并通过一键下单的简单操作，在游戏般的体验就能够完成消费。此外元宇宙还能够摆脱实体店的形式和功能，更具想象力的数字购物体验正被开拓。沉漫式技术所为零售电商场景提供的体验，正在改变电商领域用户的消费方式。

Gucci与Roblox合作推出The Gucci Garden Experience虚拟展览，玩家可欣赏展览并选购虚拟单品。天猫上线3D版天猫家装城为消者提供360°呈现家具装修效果，帮助用户浏览不同的风格装修设计和决策。由于疫情大流行阻止了消费者频繁光顾美容专柜，欧莱雅目前正在推广Modiface AR技术，帮助顾客通过手机摄像头尝试化妆品，如口红色调和发色等。

03、办公

Meta CEO马克·扎克伯格在谈到元宇宙时表示，元宇宙广泛地帮助人们体验的是一种存在感，这种存在感让我们的互动方式更加自然。我们今天举行的许多会议时，都在看屏幕上的面孔网格。但我们习惯于与人共处一室并有一种空间感，如果你坐在我的右边，那么这意味着我也坐在你的左边。未来，你可以像全息图一样坐在我的沙发上，而不是仅仅通过电话来做这件事。

远程办公在新冠疫情的影响下变得更加普遍，但传统的远程办公仍然面临一些问题，比如缺少实时互动、沟通效率低等。而元宇宙能够使得虚拟办公以面对面互动的方式进行。Google推出了Project Starline计划，旨在3D化远程互动形式，参与者能从不同角度观察聊天对象，并进行肢体或者眼神交流。

Facebook推出了Horizon Workrooms，这是一种远程协作工具，支持佩戴VR设备的同事们在同一个虚拟会议室中面对面交流，打破屏幕的阻隔感。

04、数字藏品

国内数字藏品市场是继海外NFT概念后出现的元宇宙分支，因监管严格政策并不明朗，因此形成的产业尚不完善。在众多国内数字藏品市场参与者中，技术服务商提供基本的区块链技术及相关服务，作为数字藏品的基础设施层。众多数字藏品铸造平台，为数字藏品供给者提供铸造和发行、出售数字藏品的一揽子解决方案，成为国内数字藏品行业的一级交易市场。

此外，虽然国内数字藏品发行多以PGC或UPGC模式，但单就数量而言拥有版权的供给者90%为个人，这就形成了头部供给者多为企业或组织，其发行的数字藏品供不应求，有价无市。紧随其后的优秀的个人供给者和第二梯队的企业供给者，最后是大量的普通个人供给者，形成了三个层次且层次分明的金字塔结构。

05、虚拟人

虚拟身份是元宇宙最基础的维度，具备多元化应用场景、商业化路径，高保真、智能化、工具化是虚拟人的三大发展趋势。目前虚拟人发展正处于多样性发展阶段，技术持续成熟发展方向多样，超写实虚拟人超越2D形式存在，可以实现拥有自主的情感表达和沟通。虚拟人从早期的手绘、2D动画萌芽，从影视音乐行业引入虚拟人概念。

当虚拟人进入高速发展阶段后，深度学习算法、AI等技术促进了动作捕捉、表情捕捉、渲染等技术的发展，虚拟人可高度还原真人形象并实现实时驱动。各个领域的新兴技术推动虚拟人产业加速成长，近几年，虚拟人更多强调AI与虚拟人的结合，旨在应用于生活及泛娱乐场景。

06、工业

英伟达首席执行官黄仁勋在接受采访时表示，企业可以依靠元宇宙减少成本浪费，提高运营效率。我们浪费了大量的东西，来补偿那些我们没有进行模拟的事实，我们想在元宇宙中模拟工厂，模拟植物，模拟现实世界里的电网，借此省下数十亿美元。

工业元宇宙是一个平行于现实工业世界，又独立于现实工业世界的虚拟空间，是现实工业世界在数字世界的真实映射，是全息数字工业世界。

而且，随着云计算、3D设计、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、数字李生、人工智能、物联网、区块链、5G、6G等技术的不断发展和完善，工业元宇审会愈发成熟、虚拟工业世界会越来越接近甚至超越现实工业世界。当工业设计、生产、制造的任意一个环节，都有广泛应用和映射的虚拟世界为之赋能和支持，这标志着制造业正式跨入了工业元宇宙时代。

虚拟仿真的应用

目前，虚拟仿真技术主要应用于：高校、职校的教育和培训；化工、矿山、危化等高危作业；建筑工程与设计；医疗；汽车与航空航天；城市规划与交通；农林、畜牧养殖等等行业。

一、欧倍尔虚拟仿真在高校教育领域的应用举例：

1、物理虚拟仿真平台技术架构

北京欧倍尔物理虚拟仿真教学平台采用B/S结构进行设计，使系统既能满足业务需求，又能适应将来发展需要，主要分为仿真学习模块、实验教学模块、仿真算法引擎模块三部分：

系统采用CS、BS架构相结合的结构方式。通过BS架构用户访问管理平台，查看软件列表、课程列表等功能，统计学习记录、考试成绩等信息，启动3D仿真项目。3D仿真通过对数据库的访问来实现数据的同步、人机交互界面操作、智能评分和教师站管理，其中数据库的数据来源于机理模型的计算。

2、欧倍尔“元宇宙”校园建设方案

元宇宙+教学能大大提高效率，超越当前无法面对面交流的限制，让大家能够更好地与其他人沟通和互动或者更高维度的线上。带来的更丰富、更沉浸式的交互体验。

1、好友的立体交互+文明体系：支持用户在3D场景下向对面的人物进行打招呼和动作同步

2、数字人教学：信息录制成数字人代言语音解说或随课堂进行演播

3、开放软件创作：0基础下的教师软件制作能力与素材库

4、更高维度的网络教材和课程：PPT画面+音频+视频+三维轨迹画面+仿真运行数据+立体教学互动信息

3、数字孪生类虚拟仿真软件

欧倍尔软数字孪生变电站虚拟仿真件，通过对电网数据采集汇总，在虚拟世界中构建了一个与真实电网相同的数字孪生体，实现能对实体物理对象运行状况实时监控，此外，对数据的分析仿真，还能及时发现潜在的故障，从而做到及时修理，防患于未然。北京欧倍尔软件技术开发有限公司以电力系统中的变电站为对象，通过BIM技术与设备实时数据结合，构建与真实场景完全一致的数字孪生变电站。

二、欧倍尔虚拟仿真在高危作业领域的应用举例：

1、化工类虚拟仿真软件

北京欧倍尔化工虚拟仿真软件，运用虚拟现实技术模拟工厂环境和操作过程，最终构建了“3D虚拟现场站+中控室”相结合的模式。通过仿真技术将典型化工单元提炼出来，使学生不出校门，即可达到理论与实习相结合的模式，软件更集成了丰富的知识点，可巩固并丰富学生所学的理论知识。

2、矿山安全虚拟仿真教育培训系统

在紧贴国家方针政策标准，满足企业需求的总背景下，欧倍尔调研了大量企业及实训基地用户需求，并将其与应急管理部《矿山安全生产规划》相融合，在此基础上可提供一体化建设方案，旨在满足矿山智能化人才培养，以及矿山相关从业人员素质提升工程。充分发挥虚拟仿真和工艺流程建模技术优势，构建井上建筑物、机械设备和井下场景的竖井、巷道、水管和矿车等三维场景，根据从业人员或培训对象的培训需求进行交互式、分布式和沉浸式设计，突破了传统培训形式的限制，打造可视化、一体化、规范化矿山安全虚拟仿真教育培训系统。

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