信息物理系統(cyber physical systems,簡稱CPS)作為計算進程和物理進程的統一體，是集成計算、通信與控制于一體的下一代智能系統。信息物理系統通過人機交互接口實現和物理進程的交互，使用網絡化空間以遠程的、可靠的、實時的、安全的、協作的方式操控一個物理實體。信息物理系統包含了將來無處不在的環境感知、嵌入式計算、網絡通信和網絡控制等系統工程，使物理系統具有計算、通信、精確控制、遠程協作和自治功能。它注重計算資源與物理資源的緊密結合與協調，主要用于一些智能系統上如設備互聯，物聯傳感，智能家居，機器人，智能導航等。CPS是在環境感知的基礎上，深度融合計算、通信和控制能力的可控可信可擴展的網絡化物理設備系統，它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環實現深度融合和實時交互來增加或擴展新的功能，以安全、可靠、高效和實時的方式檢測或者控制一個物理實體。 kaiyun3D石油化工智能監控系統解決方案基于CPS技術、物聯網IoT技術、工業SCADA技術、虛擬現實VR技術，經過對石油化工行業應用進行了深入研究，針對目前大規模聯網監控和多業務融合管理的需求，將“CPS”技術的先進理念引入石油化工智能監控調度解決方案，實現了系統中異構網絡的融合與多業務的融合。 kaiyun3D石油化工智能監控系統是利用先進的監控和應急技術，例如高清、智能、應急通信、音視頻聯動等技術，構建一套全面防范、重點加強、資源共享的安防系統，有效加強對石油化工安全防范的管理，直觀及時的反映重要地點的現場情況，增強安全保障和應急處置措施，是成為現階段石油化工行業建立現代化管理系統的重要選擇。

  該系統主要實現三項功能：第一，實現遠程一體化監控，監控中心通過系統可以實時查看所有監控點的現場情況及采集點相關實時動態參數；第二，實現監控中心與各站點的雙向3D圖形可視化溝通，實現石化裝置3D可視化管理、分層管理、設備檢維修和施工改造，提高了辦公效率；第三，進一步提高了事故預防和事故應急處理能力。

  kaiyun3D石油化工智能監控系統提供了一種企業集團分布式數據的三維立體化集中監控、分析及展示解決方案，主要表現在：

  1、集成設備運行實時狀態信息，與外部各種數據源，如ERP、MES、EAM、SCADA等系統互聯互通，實時反映資產的實際狀況。

  2、自動監測異常發展趨勢，實現在線預警。

  3、支持斷點續傳和數據緩存，保持數據的完整性。

  4、基于工業庫的歷史數據，客戶可以建立數學模型，進行設備性能分析與系統報表，提供了新的增值空間和強大的市場競爭力。

  5、支持對設備運行狀態、企業生產數據長達數年的歷史數據的分析決策，輕松實現歷史數據的分析，為提高生產效率提供充分的信息保障。

  6、完全分布式、平臺開放式系統結構，滿足客戶不斷發展信息需求。

  7、基于Internet網絡的部署，使得方案更易于實施，為石化企業設備管理提供了新的技術平臺。

1、三維場景一體化

最自然、全景式、實體化、融合的三維虛擬現實工作環境，如實地描述和反映設備的實體關系，基于角色的用戶界面，滿足不同用戶需求。

利用虛擬現實技術，實現各種復雜數據的可視化，從而清晰有效地傳達與溝通信息。無需編程，快速構筑3D虛擬現實世界；支持嵌入Flash、音視頻、IE窗口；支持Access、MS SQL以及Oracle等多種數據庫；縮比、多線程分步式下載 ；支持物理引擎，動畫效果更為逼真；支持軟件抗鋸齒，畫面更柔美細膩；支持動態緩存技術；內嵌強大的VRP腳本引擎；全自動無縫升級。通過場景編輯、效果調整、立體顯示的可視管理功能讓設計成果以高質量畫面、強沉浸式體驗效果呈現設計成果。

2、先進的工藝動態管理

石油石化企業的生產工藝流程是動態的，每一道工序之間是互相關聯的，任何一道工序的變化都可能導致整個生產工藝流程的改變。因此，在生產過程中需要時刻關注每道工序的運行變化情況。目前，二維GIS或三維GIS系統在對生產工藝流程的展示與管理方面都是靜態的。工藝流程中任一道工序的變化情況、以及對整個工藝流程的影響情況，系統都無法實時、直觀的展示出來，這也給企業的生產管理帶來諸多不便。因此，kaiyun3D石油化工監控系統對企業在生產工藝流程的管理過程中對三維空間信息系統的兩個層面的需求滿足了現場需求。 

首先，工藝流程的三維動態展示。包括如何將管線、閥門、彎頭、三通等各類設備之間的連通邏輯關系置入場景，并根據實際工藝流程在三維場景中制作動態仿真流程表現，動態顯示整個工藝流程的路線、流經設備及變化情況。 

其次，工藝流程拓撲分析。當生產工藝流程某一道工序發生事故時，如何分析得到與事發設備相關聯的設備、管線、閥門等，如何判斷那些工序受到影響，那些工序應該關閉等。這些都是工藝流程動態管理應用技術的熱點與難點。

3、三維空間信息系統平臺與CAD工程設計一體化

目前，三維空間信息系統平臺三維建模方式是，首先進行現場拍照；然后利用三維建模軟件進行模型搭建、貼圖；最后再將建好的三維模型導入到三維空間信息系統平臺。這種三維建模方式一般會耗費大量的人力和物力，并且建模的精度不高，同時，造成了設施設備三維建模成本居高不下，使得三維建模成為石油石化企業三維空間信息系統建設中費用支出最大的一塊。與此同時，企業擁有大量的設施設備二維、三維CAD設計數據資料。但是，由于目前大部分三維空間信息系統軟件在導入CAD三維模型數據過程中，會造成大量信息的損失。從而，導致這些已有的CAD數據資料無法得到充分應用。

kaiyun3D智能監控在三維空間信息系統建設中，能夠直接應用已有的CAD三維模型數據庫，不僅大大加快三維空間信息系統建模速度，還提高三維建模精度。同時還可以為用戶提供數據模型、圖形模型，完成所有展示數據點顯示。kaiyun3D監控系統平臺為用戶還能提供功圖、宏觀控制圖等石油行業專用的數據分析控件。因此，三維空間信息系統平臺與CAD工程設計一體化的技術，將成為未來三維空間信息系統在石油石化行業應用中不可缺少的組成部分。

4、強大的系統監控平臺

隨著自動化程度的進一步普及和提高，采用光纖、VPN、ADSL等各種通訊手段不斷出現，其中比較特殊的是利用 GPRS網絡和CDMA網絡進行數據無線傳輸，用戶對各種數據傳輸的可靠性和實時性的要求越來越高。kaiyun軟件為滿足用戶的需求，適時開發了監控軟件平臺。

采集軟件平臺的主要特性：獨立運行的應用程序;支持在線設備管理與變更；支持OPC接口；支持Modbus、TCP/IP、BACNet等各類協議和自定義協議接口；支持超過3600種工控設備；具有獨立的歷史數據緩存庫，支持斷點續傳;支持串口、以太網、板卡、光纖、GPRS、CDMA、MODEM、WiFi和域名解析等各種數據傳輸方式；支持和第三方應用程序交換數據;提供強大的動態鏈接庫開發包和SDK開發包；采集速度：1000點，200ms以內；最大點數：60000點；時間戳分辨率：ms；整型變量：64位；模擬變量：雙精度(64位)。

5、良好的集成性和可擴展性

該系統能幫助用戶建立支持主流三維文件格式的模型庫，支持多種主流3D文件格式，包括3DMax、Pro/E、Maya、Sketchup等系統的三維數據文件，同時也支持DWG、DWF等2D格式的瀏覽，兼容不同系統的信息數據來源。具有良好的二次開發接口可與企業ERP、MIS系統無縫對接，支持SqlServer、Oracle、MySql等主流數據庫，使企業系統輕松有效的兼容kaiyun虛擬現實系統。

6、GIS地圖全景展現

系統提供與地理信息系統(GIS)的接口，實現通過電子地圖(GIS)，直觀地調看監控圖像、設置監控點位置、制定報警聯動策略。具有動態標識功能，可對電子地圖上的監控點進行屬性關聯顯示，實現一點一表，顯示設備檔案。在電子地圖上劃定區域，系統自動標識該區域內的前端監控點，可直觀地調用監控點視頻。具有自定義搜索，能夠快速定位監控點，實現資源的高效利用。

7、可視化培訓

虛擬環境基于真實的企業環境，提高培訓演練的真實性和有效性，減少培訓演練成本；內置各種培訓演練內容和方式，適應不同崗位和工種需求；通過準確和直觀的虛擬化方式，可以接近真實地檢查瀏覽和確認操作步驟，避免操作錯誤；安全演練可以通過互聯網會議平臺在會議室進行，相關人員可上線演練并且進行協作；經驗豐富的操作人員可以通過虛擬現實指導缺乏經驗的人員。