武汉八维时空信息技术股份有限公司 
1. 项目总览
1.1 项目背景
当前冶金连铸生产场景存在高频生产数据处理低效、L1/L2/L3多层级数据割裂、设备与生产信息孤岛严重、生产过程可视化程度低、质量追溯困难、设备维保无数字化支撑等行业痛点。传统人工巡检、纸质记录、静态图纸管理模式，无法适配现代化智能炼钢、精益生产、质量管控、设备全生命周期管理的需求。
为解决以上问题，本项目定制开发连铸数字孪生系统，搭建一体化数据采集平台，打通PLC、数据库、前端设备、监控摄像头多源数据，构建连铸机全场景3D数字孪生模型，实现设备、生产、质量全维度数字化可视化管控，赋能连铸生产提质、降本、增效、保安全。
1.2 项目建设目标
1. 数据打通：实现连铸工序L1设备层、L2工艺控制层、L3生产管理层数据统一采集、融合、存储，消除信息孤岛。
2. 三维可视化：搭建高精度连铸机3D孪生模型，支持全场景交互、图纸查看、设备拆解、动画演示，实现设备数字化管理。
3. 生产孪生驱动：依托实时现场数据驱动模型动作、状态、数据更新，实现生产过程全景监控、数据趋势分析、云图展示、报警联动。
4. 质量数字化管控：实现铸坯质量实时透视、缺陷定位、质量统计、历史追溯、质量预测，完善生产质量生态。
5. 全端适配：支持PC端浏览器、移动端APP双端访问，满足现场随时查看、数据录入、运维管理需求。
6. 标准化可扩展：采用配置化、模块化开发，支持新增采集点、模型扩展、功能迭代，适配后期厂区智能化升级。
1.3 建设范围
覆盖连铸全工艺流程：浇铸平台、大包、中包、结晶器、扇形段、切割设备、出坯设备、横移台车等全设备；涵盖设备孪生、生产孪生、质量孪生、数据采集配置、移动端应用五大核心模块。
2. 总体技术方案
2.1 总体架构设计
系统采用前后端分离+B/S架构，分层设计，从下至上分为：数据采集层、数据存储层、业务服务层、孪生渲染层、前端展示层、移动端应用层，完全满足高并发、高帧率、实时渲染、数据实时更新的现场需求。
1. 数据采集层：对接PLC、串口设备、现场数据库、摄像头视频流，实现多源数据实时采集、清洗、转发。
2. 数据存储层：MySQL存储业务结构化数据、设备属性、生产台账；InfluxDB存储高频时序生产数据、趋势数据；Redis做缓存加速、EMQT实现消息队列实时推送。
3. 业务服务层：基于Spring Boot搭建后端微服务，提供数据接口、设备管理、生产计算、质量分析、报警逻辑、权限配置、采集配置等核心业务能力。
4. 孪生渲染层：基于Three.js、WebGL实现3D模型渲染、场景交互、模型缓存、分层加载、云图渲染、动画驱动。
5. PC前端层：Vue+Element-UI搭建管理后台与可视化大屏，实现全功能业务交互。
6. 移动端层：轻量化适配3D看模、CAD看图、数据录入、设备查询功能。
2.2 核心技术栈（严格贴合需求）
1. 服务系统：Centos7.6+ / Win Server 2012+
2. 后端技术：Java 1.8+、Spring Boot 2.1.17+
3. 前端技术：Vue、Element-UI、WebGL、Three.js
4. 中间件：EMQT（消息推送）、Redis（缓存）、Nginx（反向代理、负载均衡）
5. 数据库：MySQL5.7/8、InfluxDB（时序数据库）
6. 3D适配：全面兼容SolidWorks模型导入、解析、渲染
2.3 关键技术指标（严格达标）
1. 模型首次加载耗时≤30s，客户端缓存机制，二次加载秒开，仅更新增量模型数据。
2. 系统稳态运行帧率≥60fps，人机交互操作帧率≥45fps，无卡顿、无延迟。
3. 采用模型分层预加载、按需渲染技术，大幅提升大场景模型切换流畅度。
4. 全代码规范开发，带详细功能注释，采用Git版本管控，支持甲方代码审计。
5. 所有数据点位、模型分组、层级结构、展示效果全部支持后台配置化管理。
3. 核心功能详细开发方案
3.1 设备孪生模块开发
3.1.1 总图浏览
开发连铸机整机3D总装在线展示功能，支持鼠标拖拽旋转、滚轮缩放、设备点选；自动标注全部核心设备名称，点击子设备弹窗展示设备基础属性；支持同类型设备一键高亮筛选，区分设备层级关系。
3.1.2 设备组织图浏览
搭建设备分类组织架构树，支持设备名称、编号、图号模糊检索，检索后自动定位模型位置、高亮展示，复用总图浏览的查看、缩放、属性查看功能。
3.1.3 3D看模（PC+移动端）
支持模型精准检索、链接跳转查看；自动标注所有零件名称，集成透视显示、模型切分、爆炸视图功能；可选配设备装配动画演示，完整适配手机端轻量化浏览。
3.1.4 CAD看图（PC+移动端）
支持通过图号、链接检索CAD图纸，实现图纸在线预览、无极缩放、尺寸测量、图层查看，全功能适配移动端。
3.1.5 设备筛选
开发多维度筛选逻辑，支持按父类、子类、同类设备筛选，筛选结果模型高亮展示，一键跳转3D模型、CAD图纸详情页。
3.1.6 设备属性浏览
录入并存储设备类型、名称、图纸号、材质、订货信息、维保记录等属性，支持独立页面展示、模型附着弹窗展示；针对喷嘴专属开发压力、流量测试曲线数据展示功能。
3.2 生产孪生模块开发
3.2.1 视图漫游
系统预置浇铸平台、结晶器、切割区、出坯区等多全景视角，全部视角由PLC实时数据驱动；支持透视、线框两种渲染模式，实时展示大包温度/重量/炉号、中包参数、结晶器液位/拉速/振动/水量等核心数据；支持摄像头视频叠屏、分屏对照，可自由缩放漫游。
3.2.2 大屏驾舱
开发生产全景可视化大屏，集中展示炼钢炉次计划、连铸生产指标、铸坯质量数据、切割/出坯进度、设备报警信息；实时同步铸坯位置、设备运行状态，支持视频叠屏监控，实现生产全局一站式掌控。
3.2.3 实时数据查看
点击任意设备，弹窗展示设备实时运行数据，支持文本标签、数据表格、实时曲线多种展示形式，数据秒级更新。
3.2.4 云图显示
对接后台二级算法模型，开发漏钢预报云图、二冷动态配水温度云图；支持全局视角贴图展示、单设备详情页精准渲染，直观呈现工艺温度分布、风险区域。
3.2.5 数据趋势展示
支持自定义数据周期（10s/1min/5min/30min），调取设备历史时序数据，生成可视化趋势曲线，便于工艺参数分析、异常追溯。
3.2.6 设备联动仿真
通过现场实时数据驱动3D模型动态动作，实现大包旋转、中包车移动、扇形段吊装、辊子抬压、切割车行走等设备动作1:1仿真同步。
3.2.7 报警联动
对接L1层设备报警数据，异常设备自动高亮闪烁、弹窗展示报警内容、报警等级、影响范围；绑定摄像头的设备，自动叠屏展示实时监控画面。
3.2.8 铸坯全流程跟踪
数据驱动铸坯全位置跟踪，覆盖机内、切割区、去毛刺、喷号、横移、堆垛全流程；铸坯模型悬浮展示炉号、钢种、工艺参数、质量等级、生产去向等信息。
3.2.9 生产历史再现
支持自定义时间段回溯生产全过程，还原设备动作、参数变化、报警记录、铸坯状态，用于生产异常复盘、工艺优化分析。
3.3 质量孪生模块开发
3.3.1 质量透视
开发铸坯内外质量可视化功能，实时展示机内未切割铸坯、成品铸坯的缺陷类型、缺陷位置、缺陷等级；通过上下双云图分别实现实时质量预测和成品质量复盘，云图随铸坯移动动态跟随。
3.3.2 质量统计展示
汇总单块铸坯全流程生产数据、工艺参数、质量检测数据、MES台账信息；支持叠加实物质检图片、表面缺陷图形，在运铸坯随动展示，下线铸坯列表化统一管理。
3.3.3 质量历史查询
多条件筛选查询，支持按工艺参数区间、质量等级、生产时间、炉号、钢种检索铸坯，一键调取全流程历史数据、质量报告、趋势记录。
3.4 采集配置模块开发
开发通用化多源数据采集接口，适配PLC、串口、数据库多类型数据源；支持后台可视化配置采集点位、采集频率、数据映射关系；支持3D模型新增采集点绑定、点位标识展示，全程配置化、无需改码，扩展性极强。
3.5 移动端功能开发
1. 轻量化3D看模、CAD看图，适配手机屏幕触控操作；
2. 移动端数据手动录入、台账更新；
3. 设备查询、实时数据查看、简单报警查看、铸坯信息查询功能。
