HT for Web 自主研發了強大的基於 HTML5 的 2D、3D 渲染引擎，為視覺化提供了豐富的展示效果。在 2D 組態 和 3D 組態 上，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映象，以數字化方式複製一個物理物件，模擬物件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互動介面。其目標在於精準對映現實空間的物理資訊，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物件，以及針對安防、環控等需求來分析物理物件特徵，建立三維虛擬模型，並融合設計建造階段、運維階段產生的所有資訊，藉助感測器、裝置執行歷史等資料構建物理實體和虛擬空間的互動關係，最終為使用者提供各類服務應用。該系統結構主要包括以下四個模組。

一、三維建模

需要針對地鐵車站該物理實體作一一對映，包括建築結構如牆、天花板、樓板、風機盤管、水管管道等構件，並根據最終服務應用的目標分析其他物理實體的特徵，即地鐵遮蔽門、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，無論是資訊融合還是預測分析都必須基於虛擬模型。

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、運維資訊

將設計施工階段、運維階段產生的所有資訊整合至孿生系統中，比如使用者資訊、裝置資訊、採購資訊保修資訊和財務資訊等。實現模型和資訊的一體化，簡化業務流程和解決方案，為高效運維提供可能。

三、虛實互動

利用感測器採集實時資料，並根據各個裝置的歷史執行資料等，完成物理世界與虛擬空間的虛實互動。感測器動態獲取的實時資料，結合照明系統、 監控系統、曖通系統等系統的執行歷史資料和當前狀態，儲存入伺服器中，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

讀取伺服器中的相關資料，獲取地鐵進出站客流量的歷史資料，依據不同時段，不同星期，不同月份的客流量資料，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。

根據伺服器中的相關資料，計算在地鐵車站上不同位置溫溼度、空氣質量的三維分佈並視覺化。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、製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。

實現價值

將數字孿生技術與地鐵環控系統相結合，具有以下優勢：

①三維視覺化。數字孿生打破了透過平面圖紙整合建築資訊的傳統模式，透過 3D 建模技術對映物理現實世界的建築模型。能夠逼真還原地鐵車站的建築結構、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、材料和狀態資訊。

②全生命週期。 數字孿生從規劃設計到施工再到運維階段的資訊整合，保證了資料的完整性和一致性，貫穿地鐵車站全生命週期。改善了傳統模式中設計、建造階段的資訊與運維階段的資訊分別儲存的弊端，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。利用感測器監測大功率或易燃易爆等危險物品的關鍵資料；可藉助深度學習演算法，分析監控採集的乘客行為影像；根據通風空調系統的配置和感測器採集的資料等，分析車站熱舒適度，同時預測能耗。

總結

對於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採用自動化管理與控制系統，面對獲取的大量執行狀態監測資料，難以用視覺化的方式呈現。