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元宇宙中数字孪生能源与交通方面应用方案
anolesoft
元宇宙架构和技元宇宙架构和技术发术发展展第一章
目录
Contents
数字数字孪孪生能源生能源应应用方案用方案第二章
数字数字孪孪生交通生交通应应用方案用方案第三章
一、元宇宙架构和技术发展
• 最底层是基础设施。包括支持设备、如5G/6G、芯片、电池、图像传感器等。
• 第二层是人机交互层。主要是智能可穿戴设备。目前索尼、某著名企业、Oculus、三
星等公司生产VR/AR用头盔好比某著名企业互联网早期的大哥大。很快我们将拥有可
以执行智能手机所有功能以及AR和VR应用程序的智能眼镜；集成3D打印的可穿戴设
备的服装；印在皮肤上的微型生物传感器；甚至脑机接口。
体验
发现
创
空间计算
去中心化
基础设施
人机交互
第三层是去中心化层。去中心化是构建元宇宙人与人关系的重要转折，通过这一层，
可以把元宇宙的所有资源更公平的分配。分布式计算和微服务为开发人员提供了一
个可扩展的生态系统，让他们可以利用在线功能而无需专注于构建或集成后端功能。
围绕微交优化的NFT和区块链技术将金融资产从集中控制和托管中解放出来。远边
缘计算将使云以低延迟启用强大的应用程序，而不会给我们的设备带来所有工作的
负担。
第四层是计算层。将真实计算和虚拟计算进行混合，以消除物理世界和虚拟世界之
间的障碍，提供了3D引擎、手势识别、人工智能等等。
第五层是创这一层包含创体验的所有技术，以去中心化和开放的方式为独立创套集
成的工具、发现、社交网络和货币化功能，使前所未有的人数能够为他人创造经验。
第六层是发现层。类似于互联网的门户网站和搜索引擎，这一层提供将人们引入新
体验的推和拉。这是一个庞大的生态系统，也是企业最赚态系统之一。
第七层体验层。这里是用户直接面对的游戏、社交平台等。把元宇宙想象成是围绕
我们的三维空间；但元宇宙不必是 3D 或 2D 的，甚至不一定是图形的；它是关于
空间、距离和物体等物理空间的非物质化。
11、元宇宙的、元宇宙的77层层基本要素基本要素
• 元宇宙的核心是底层科技/技术的迭代和进步：基于元宇宙的不可预测性，
元宇宙时代 的互联网具体是什么样子，将如何改变生 活、社会、文明，
我们或测不到。但 是科技的大致发展方向是可追寻/可预测的， 元宇宙
发展初期科技-应用的发展正循环是 可以跟踪的，我们认为这才是研究
元宇宙的基石。
• 我们将元宇宙的“科技-应用”发展正循环 分为6层架构：底层硬科技
（核心）、硬件计算平台、系统、软件、应用、以及让整个元宇宙生态
运作起来的经济系统。
22、元宇宙的、元宇宙的66层层架构架构
图片来源：中译出版社《元宇宙通证》
• 区块链技术，去中心化的交，分布式存储等区块链技术是支撑元宇宙
经济体中重要的技术。
• 交互技术，不断深化感知交互，为元宇宙用户提供沉浸式虚拟现实体
验阶梯。
• 电子游戏技术，是元宇宙的最直观呈现方式，不仅可以为元宇宙提供
创作平台，还可以实现交互内容和社交场景并实现流量聚合。
• 网络及运算技术，通信网络和云计算的成熟，必将为元宇宙打下最坚
实的网络基础。
• 物联网技术，为元宇宙的万物互联及虚实共生提供可靠的技术保障。
• 人工智能技术，为元宇宙提供大量的应用场景技术。
3、元宇宙六大技术支撑
元宇宙是个比数字孪生更庞大、更复杂的体系。如果数字孪生还算是
个复杂技术体系的话，元宇宙则是一个复杂的技术——社会体系。
两者有不同的技术发展和演化路径。数字孪生是起源于复杂产品研制
的工业化，正某省市化和全球化领域迈进；而元宇宙起源于构建人与
人关系的游戏娱乐产业，正在从全球化和工业化迈进。
虽然元宇宙和数字孪生都关注现实物理世界和虚拟数字世界的连接和
交互，但两者的本质区别在于它们的出发点完全不同。元宇宙是直接
面向人的，而数字孪生是首先面向物的。
44、元宇宙与数字、元宇宙与数字孪孪生生
二、数字孪生能源应用方案
能源数字能源数字孪孪生系生系统统 ：融合多源数据，沉淀能源行：融合多源数据，沉淀能源行业业数据数据资产资产
空间数据 领域数据IOT数据
EIM=空间、IOT、领域数据融合与应用
· 多维一体的能源信息模型（EIM）数据资产
eim=BIM+GIS+IOT
规划
全生命据
建设 管理 服务
人工智能
智慧工厂 AR/VR/MR
智慧能源
云计算 物联网 大数据 AI GIS BIM区块链 微服务能源数字孪生系统
规划 建设 管理 服务
人工智能
智慧工厂 AR/VR/MR
多规合一 多维管控 环境治理 以人为本
智慧能源
能源数字孪生系统： 打造面向能源行业全生命一体化平台
构建能源行业“规划、建设、管理、服务”一体化平台 构
建能源数字孪生，构建能源行业数字底板。
能源数字孪生系统
一个平台 N个应用
Holo3D For
Web
GIS Cesium Unity3D UE4 ... ...S3M
gis\高程\影像\倾斜摄影\
点云
Revit\MicroStation
Catia\PDMS
SolidWorks
... ...
GeoCAD
... ...
... ...
GIS数据 工程设计数据 工业设计数据 地质数据 业务数据
能源数字孪生系统
私有云
Private Clouds
公有云
Public clouds
桌面端
Desktop
能源数字孪生系统：打通数据 提高效率
数字化移交平台
数字化移交平台
可视化系统
规划期：基于EIM的多方高效协同，在业务中沉淀数据
策划 设计
运营 施工
EIM
■ 项目策划
功能分析
投资估算
方案论证
■ 设计管理
设计建模
设计方案优化
3D协调
LEED评估
■ 仿真模拟
■ 采购管理
技术要求
产品标准
标准化流程
■ 现场管理
场地使用规划
施工组织协调
■ 目标控制
4D（进度）
5D（投资）
■ 运营管理
维护计划
资产管理
空间管理
紧急预案
Energy information model
能源行业全生命理
能源数字孪生系统
业主
方
设计
院
施工
方
监理
方
政府
部门
材料设
备供应
方
业主方设计院
施工方 监理方
政府
部门
材料设备
供应方
能源
建造平台
传统项目各方交互模式
基于微瓴智能建造平台的交互模式
改变项目各参建 方
协作模式
参建各方立体协同实时数据化管理
监理
单位
能源建造平台
项目管理
监理工
程师
监理工作移
动智能化
专业工作专
家系统化
验收工作系
统数据化
环境数据监测 与手机
端实时映射
实时物联 智慧工地管
控
工作报告分权限共享
建造工
程师
图纸可标注化
工作交互
实测实量智能
化
实时数据统计
分析
甲方工
程师
检查沟通工
作实时化
管控工作移
动智能化
碎片工作数
据系统化
建设
单位
分户验收、竣工、
交房智能化
成本动态智能化管
控
工地资料
无纸化
数据归档
施工 系统化
单位 工作数据
不可逆
工程师责
任可追溯
基于某著名企业互联网的多方在线
协同
能源数字孪生系统
建设期：能源工程项目管理-参建各方协同作业
运维期：业务纵向打通、多源数据融合、数据实时互联
能源数字孪生系统
服务期：基于企业信的一站式长效服务
B2G
B2C
人 员
B2B
企业
企业
建筑商
承包商
合作
企业
其他
法人
群众市政从
业者
其他
工人
律师
税务
工商其他
财政
社保
审批协同 政策
公告
办公
应用
业务发起和处理主要载体
信息发布和订阅渠道
政策法规获取
业务发起和处理主要载体
业务发起
企业支付
企业/集团
业务发起和处理主要载体
审批
政策法规，行政命令发起与通告
沟通渠道
文字，语音，视频，文件在线讲解
公司法人
组织建设，构建与业务匹配的角色
人员
个人业务
沟通渠道
文字，语音，视频，文件在线沟通
政府相关部门
公告与信息公开
政策法规，行政命令发起与通告
协同处理
基于BIM+GIS+IOT
形成能源全生命 息化
标准体系， 建立标 准
统一、关系清晰、数
据一致、互联互通的数
据管理与应用服务平台，
实现轨道交通勘察设计、
施工、运营维护各阶段
的数据采集、移交和共
享， 达到设计分析可
视 化、施工管理精细
化和 营运维护智能化的
目的。
全生命
专项评 基础地
估报告 理库
规划可研
详设成 详设过
果管理 程管理
施工图出图
维修数 实时数
据管理 据管理
综合运营数据
进度数 质量数
据管理 据管理
工程项目管理
可研 施工 运营
能源大数据中心
详设规划 施工 运营
轨道全生命
初设成 初设过
果管理 程管理
辅助选线
初设 详设
初设
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
脚本漫游
全景漫游培训
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
将工厂错综复杂的工艺流程进行梳理，以三维的表现形式制作管线流程动画。参训人
员可以在三维场景中直观、形象、生动的学习工厂内管线工艺流程。
工艺流程培训
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
酸水回流罐 拆卸外壳
关键设备剖切
设备机理培训管理：包括设备机理培训和设备结构拆装培训，使用户能够直观形象的
了解设备的组成结构、工作原理、操作步骤。
设备机理培训
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
设备工作原理展示
• 根据工艺流程图纸，通过控制上下游关断阀门及设备流量，制作生产工艺动态流程，通过模拟气、液流动效果，
还可以半透、虚化、隐藏地面的形式，展示设备、管道工作原理和流程。
设备机理培训
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
根据用户的应急预案文本，在虚拟场景中以三维可视化的方式制作三维应急预案动画，
对应急救援人员进行培训，让参训人员掌握事故发生后的处理流程和每个人的职责。
可视化预案培训
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
针对危害比较大、发生频率高的灾情事故，在三维仿真系统中进行模拟推演，使应
急救援不同岗位人员了解自己在事故发生后的整个应急体系中的职责，一旦事故发生时
可以在短时间内做出正确的应急反应并实施救援。
灾情模拟推演
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
事故模拟演练
P24
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
在厂区三维场景中，可以通过选择设备或者管线，直观的查看其压力、、介质、材质 等
基本信息。
P25
设备可视化管理
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
在厂区三维场景中，可以通过选择设备或者管线，查看其对应的设计图纸、相关文档、照
P26
片。
设备可视化管理
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
对应急物资储备点、应急物资、企业消防队、应急救援专家、社会应急救援力量、居
民人口分布及数量、敏感目标进行分类管理，能够根据事故类型，快速的筛选出需要
的应急物资、应急专家、消防救援力量， 在此基础上，结合GIS将查询结果分布情况
在 地图上分布展示，提供应急资源需求一务。
P27
应急资源管理
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
应急资源分类管理:包括应急物资储备点、应急物资、企业消防队、急救援 力量、
感目标区域、应急专家等。
应急资源管理
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
企业援力量管理：包括消防、公安、医院等。
P29
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
企业消防力量分布及消防覆盖范围管理。
应急资源管理
P30
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
在三维场景中，能直观查看重大危险源分布情况，可以快速对任意危险源
进行定位，查看危险源设备信息。
重大危险源管理
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
事故影响范围模拟分析
系统集成数学分析模型，直观显示和查看事故影响范围。
重大危险源管理
化学品标识
成分与组成信息查询
危险性概述
急救措施
消防设施
泄漏应急处理
操作处置与存储
接触控制/个体防护
理化特性
稳定性和反应活性
毒理学资料
生态学资料
废弃处置
运输信息
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
对危化品14类属性信息进行分类管理，提供精确查询、模糊查询、关联查询的查询功能，提供修改、
删除、批量导入、导出的维护功能，可根据查询条件进行汇总统计分析。
P33
日常安全管理
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理 视频监控
基于控件集成或者 开放的标准通信协议WebServices 接口开发，系统支持
对现场采集的视频数据进行集成，在系统中可以同步、实时查看现场视频
采集录像机所采集、传输的视频数据。
系统功能
三维场景管理
全景漫游培训
工艺流程培训
设备机理培训
可视化预案培训
灾情模拟推演
事故模拟演练
设备可视化管理
应急资源管理
重大危险源管理
日常安全管理
视频监控管理
生产监控管理
• 系统与SCADA生产监控系统进行接口开发集成，获取各设备、管线实时生产数据，如、压力、流量等。
• 将数据与对应三维模型进行绑定，用户在系统中直观查看所有设备、管线运行参数、生产状况。
• 如果设备运行参数超过预设预警值范围，系统自动报警提示并定位到故障设备，及时提醒用户进行处理。
生产监控管理
三、数字孪生交通应用方案
• 数字孪生交通将实时采集的交通数据纳入到建立的交通模型体系
中，实现对交通体系的虚拟数字映射，通过大数据分析、人工智
能AI和交通仿真技术生成交通优化方案和对方案进行评价。
• 数字孪生交通通过数据全域标识、状态精准感知、数据实时分析、
模型科学决策、智能精准执行，实现交通的模拟、监控、诊断、
预测和控制，解决交通规划、设计、建设、管理、服务过程中的
复杂性和不确定性问题，全面提高交通资源配置效率和安全运转
状态。
• 元宇宙中的交通体系一定是数字孪生的。数字孪生交通可以全面
覆盖交通管理、交通运输监管、交通规划设计和交通运输服务等
所有领域。
元宇宙中的
数字孪生交通
数字交
通管理
交通监控
交通执法 车、驾管理
交通安全管
理
数字监
管
行业监管
公路养管
高速公路收
费
交通行政执
法
数字
规划
设计
路网规划
轨道规划
公交规划
停车规划
交通改善
数字交
通服务
公交
停车
车路协同
出行即服务
1、元宇宙中的数字孪生交通
• 现有的智能交通体系在数字孪生技术的支撑下可以形成元宇宙中的平行交通体系，可以在管控元宇宙中的虚拟交通世界同时，增进对现实物
理世界更深刻的认识和更为精准的预测，形成真正意义上的交通AI或交通大脑。
• 数字孪生交通十大应用平台
(1)智能交通管理 (2)交通运行监测 (3)交通规划设计 (4)交通信息服务 (5)智能公交
(6)智能停车 (7)车路协同服务 (8)出行即服务 (9)物流服务 (10)仿真评价服务
1、元宇宙中的数字孪生交通
• 出行即服务整合各种出行方式和服务资源，基于智能调度实现行程预定、路径一键规划、交通无缝衔接、费用一
键支付等功能，整体提升公众出行满意度。
• 元宇宙与数字孪生的最大不同就是元宇宙构建的是一个社会体系，包括经济、信任和沉侵式体验，因此特别适合
构建出行即服务的体系。
出行即服务流程
元宇宙体系下，出行即服务的理念可
以进一步被广泛地宣传和接受，从而
推动可持续交通的不断发展。
另一方面，出行即服务的模型可以在
元宇宙的社会中得到广泛应用，可以
成为元宇宙中安全、高效、绿色的出
行服务，构成元宇宙的交通出行服务
体系。
22、元宇宙的出行即服、元宇宙的出行即服务务（（MaaSMaaS））
• BIM是应用于工程设计、建造、管理的数据化工具。通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的
全生命程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营
单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
• 元宇宙中交通基础设施建设可以采用BIM技术实现虚实世界的基础设施建造。
33、元宇宙中交通基、元宇宙中交通基础设础设施建施建设设
• 元宇宙模拟了一个虚实结合的动态世界，并在这个世界与真实道路世界之间提供了一个交互接口，数以万计的自动驾驶车辆可通
过这个接口并行测试。元宇宙通过高精度空间数字底座在智能交通中运行过程中积累的路网监测数据，清洗、整合并选择典型场
景，基于此混合生成新样例，并将这些零散而独立的道路事件连贯地模拟运行于高精度数字底座之上，构建出真实世界映射的动
态时空，形成高保真的混合虚拟现实道路场景，相比传统和自行模拟的测试场景，这种模式能够精准测试自动驾驶系统应对各类
实际道路事件的实时环境感知力，以及关联决策控制的快速协同能力。
图片来源：箩筐技术
44、元宇宙下的自、元宇宙下的自动驾驶动驾驶仿真仿真
• 飞行员培训
• 建立各个机场、航线的AR模型，模拟在各种天气下、各个
时间段的飞行场景，适合飞机驾驶员培训某省市飞机实际驾
驶时大量培训费用。
• 汽车驾驶培训
• 建立各种道路交通环境下的模型，培训驾驶员处理不通事件
的反应能力，特别适合与大货车、大客车驾驶员培训。
• 交通安全游戏
• 建立复杂多变的交通出行的场景，让游戏参与者在逼真的道
路交通环境下扮演驾驶员、骑车人或行人角色，体验交通安
全出行的正确方式。特别适合儿童交通安全宣传和教育。
55、宣、宣传传、教育与培、教育与培训训
感！
P43
