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其域創新 × 圖撲軟件|3DGS 高斯潑濺智慧鋼廠實景孿生

其域創新 × 圖撲軟件|3DGS 高斯潑濺智慧鋼廠實景孿生

2026/7/16 15:56:12

3D 高斯潑濺(3D Gaussian Splatting,3DGS)正在重構傳統三維場景的構建與渲染邏輯。區別于傳統多邊形建模方案,該技術無需復雜的人工建模流程,通過數百萬個兼具位置、尺寸、色彩、透明度、光影等屬性的微型高斯橢球粒子擬合真實空間,依托粒子疊加融合,精準復現場景立體結構、細節紋理與原生光影,可實現實景拍攝、自動化重建、大場景實時漫游等功能。

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鋼鐵行業作為典型的立體復雜工業空間,廠區設備密集、管線錯綜復雜,傳統建模往往難以兼顧高還原度與高效率。為此,圖撲軟件聯合其域創新推出智慧鋼廠 3D 高斯潑濺一體化解決方案。通過實景采集與自動建模,真實復刻廠區環境,解決傳統模型與現場脫節的痛點,全面賦能鋼廠生產、巡檢與安全管控等業務。

方案打通現場三維實景采集-LCC 高斯模型智能生成-Web 端實時高清渲染-工業業務可視化深度開發的流程閉環,實現全廠區、全產線 3D 高斯潑濺實景覆蓋。依托強大的 HT 二三維一體化管控底座,將廠區設備、作業人員、安防設施、生產工藝、運行狀態等全維度數據深度融合,構建鋼鐵行業實景級三維場景標桿,實現廠區實景化、數字化與智能化管控。

高斯場景采集和搭建流程

本次圖撲與其域合作雙方技術分工清晰、優勢互補,分別攻克工業三維重建、Web 端超大場景實時渲染難點,打通行業上下游技術卡點。

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步驟一:其域創新,鋼廠實景多源采集

采用靈光系列行業級 SLAM 掃描設備進入精軋車間、油庫現場,融合激光雷達、視覺、IMU 多傳感器同步采集空間數據,完整收錄軋機、冷卻設備、管線、護欄、消防、監控全設施紋理與空間坐標,無需停產、無需圖紙,單日完成單車間全域掃描。

步驟二:其域 LCC Studio,LCC 高斯模型自動化生成

采集數據導入 LCC Studio 軟件,通過 LCC 算法自動生成 3D 高斯潑濺場景,內置動態 LOD 分層、空間分塊壓縮處理,輸出輕量化 .lcc2 工程文件。

步驟三:圖撲 HT 引擎,高斯場景底層優化加載

將 .lcc2 工程文件,導入到 HT 引擎進行場景搭建和渲染,支持調整 LOD 層級、校準中心點、調整方向大小、設定碰撞檢測包圍盒等前置工作。HT 引擎內置專屬高斯渲染管線,針對 LCC 文件實現四重性能優化:

動態 LOD 平滑加載:優先加載低精度輕量化高斯圖層實現頁面秒開,高精度數據后臺異步解析完成后透明無縫替換,無場景閃爍斷層;

視錐體空間分塊:自動剔除視野外高斯數據,僅加載當前可視區域點云,大幅降低 GPU 計算壓力;

多 Worker 并行排序:高斯點的解析任務和深度排序任務均剝離至子線程,主線程專注交互與業務渲染,杜絕界面卡頓、掉幀;

IndexedDB 冷熱緩存:本地持久化緩存已解析 LCC 場景,二次訪問無需重復下載,內置 LRU 緩存淘汰策略,自定義容量與時效,優化帶寬消耗。

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步驟四:圖撲可視化開發,工業數字孿生業務功能開發

在高斯實景三維基底之上,搭建車間 3D 實景場景、2.5D 總覽入口,開發點檢模塊、安全模塊兩大業務體系,集成設備信息、實時告警、自動漫游、人員定位、監控調取、全局統計等管控功能,打通鋼廠 DCS、點檢系統、安防定位數據庫,實現虛實數據實時同步。

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高斯潑濺點檢運維

平臺切換至各生產產線、油庫 3D 高斯實景場景后,將默認加載點檢運維專屬業務看板,全面覆蓋鋼廠設備全生命周期運維管理業務場景。實現廠區設備運行狀態可視、實時數據可查、日常運維可管、故障記錄可溯。

場景漫游與視角控制

系統支持產線全自動漫游巡檢,可按照預設設備巡檢路徑自主巡航。漫游行進至對應設備點位時,將自動彈窗展示設備實時監測數據,巡檢點位無縫切換,巡檢流程支持隨時啟動、暫停與終止。可通過鍵盤控制場景位移、鼠標拖拽完成視角旋轉與縮放,搭配一鍵復位功能,點擊即可快速切回車間初始全景視角。

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技術特點

高斯場景相機視角平滑插值,漫游過程動態調整 LOD 層級,遠距離低精度、近距離自動加載高清高斯細節,全程 60 幀流暢運行,兼顧渲染效果與運行性能。

設備定位與參數展示

點擊廠區內任意鋼廠冷軋機、冷卻設備、輸送設備等各類生產機組,設備前方將自動懸浮基礎信息面板,實時展示設備編號、工藝用途、運行溫度、工作轉速等運行工況參數,及設備實時運行狀態。實現鋼廠設備實景點位與運行數據的聯動匹配,無需后臺翻查數據,快速核驗設備工況,助力現場高效巡檢、提前預判設備異常隱患。

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系統支持 2D 列表與三維場景雙向聯動,點擊右側信息列表中的設備條目,大屏視角將自動切換、居中定位至該設備三維模型,一鍵直達設備可視化點位。

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技術特點

高斯場景設備空間標識綁定業務 ID,點擊命中高斯空間包圍盒快速匹配設備數據。彈窗分層渲染設計,不遮擋實景高斯細節,支持收起兩側看板,獲得全屏實景瀏覽效果。

多層級設備詳情查詢

點擊場景內各設備基礎彈窗詳情入口,可展開鋼廠多層級設備運維看板,覆蓋高爐、轉爐、軋機等生產設備的臺賬信息、點檢記錄、歷史故障、備件周期、運行曲線等全維度運維數據,實現設備運行、檢修、維保、溯源一體化查詢,解決鋼廠設備運維數據零散、查詢繁瑣、追溯困難的痛點。

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技術特點

2D 組態面板與 3D 高斯實景分層渲染,數據異步請求不阻塞場景交互,支持多設備詳情面板并行展示,面板自動避讓場景設備空間。

設備異常預警告警

當廠區設備溫度、油壓、振動等參數超閾值時,場景內對應高斯設備區域高亮紅色預警,同步彈出專用告警面板,清晰展示告警現象、告警來源、告警等級、持續時長、確認狀態等信息。

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技術特點

實時工業告警消息主動推送,場景高斯點預警著色渲染,告警設備自動居中聚焦視角,支持一鍵調取該設備歷史告警臺賬。

點檢完成率監測

頁面左側搭載鋼廠專屬點檢數據統計圖表,實時統計展示全廠機組點檢完成進度、已點檢/待點檢設備數量,動態呈現月度點檢任務落地進度與完成率,直觀反映廠區設備運維履職情況。

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技術特點

圖表數據與 3D 高斯場景數據同源同步,點擊點檢統計數據可自動篩選、高亮場景內未點檢設備,精準定位待巡檢點位,大幅提升運維工作效率。

高斯潑濺安全管控

場景內點擊左側「安全」菜單欄即可自動切換至鋼廠專屬安防業務模式,多為展現人員定位、電子圍欄預警、消防監控聯動、安防設施統計等安防可視化能力。聚焦廠區安全監管業務,適配鋼廠專項安防巡查、風險管控、應急值守場景。

人員定位與電子圍欄預警

UWB 高精度定位結合高斯潑濺技術,針對鋼廠高溫、重載、高危區域多、人員動線復雜等行業特性,優化人員可視化定位管控。系統依托精準定位數據,對在崗、巡檢及外來施工人員進行三維人形實時標記,杜絕定位漂移,實現全廠人員動態可視化管控。

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在高斯潑濺畫面中疊加廠區及各高危分區電子圍欄,以醒目的顏色邊界高亮展示,圍欄線條貼合廠區地面、設備邊界、防護護欄實景輪廓,邊界規整清晰、層級分明,可直觀區分安全作業區、限制通行區、絕對禁區,適配鋼廠多區域、分級管控的安全管理模式。

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技術特點

人員定位坐標實時轉換適配高斯場景空間坐標系,電子圍欄多邊形輪廓與實景設備、管線、地形精準貼合,越界事件快速響應渲染預警效果。

實景攝像頭視頻聯動調取

系統依照鋼廠高爐、轉爐、吊裝區及原料堆場等區域的攝像頭布局,同步映射三維實景監控點位。點擊攝像頭圖標即可懸浮顯示設備編號與時間戳,并調取實時視頻,實現高斯潑濺實景與視頻畫面無縫聯動。可快速核查現場工況與人員作業狀態,有效解決傳統監控點位分散、實景與視頻脫節及巡查低效等問題。

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技術特點

視頻流輕量化疊加于高斯場景上層,支持多攝像頭畫面同步預覽;視頻窗口自適應場景視角縮放,不占用過多算力,不影響實景渲染性能。

消防與安防設施統計

針對鋼廠高溫、多粉塵、設備易故障等特殊工況,系統精準識別設備的正常運行、故障告警與離線失聯狀態,并實時更新數據。

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右側看板同步匯總全廠監控設備、滅火器、消防栓等安防消防資源,以及在崗與值班人員數量,實現消防安防設施與人員的動態可視化統籌管控,便于實時掌握全廠運維狀態。

技術特點

所有安防、消防設施點位提前綁定高斯場景空間坐標,點擊統計數據可自動跳轉至對應設施實景位置,實現安防隱患快速定位、高效排查。

2.5D 全域總覽

分區一鍵跳轉實景

HT 也采用了輕量化 2.5D 拓撲地圖對鋼廠廠區做標準化單元分區,以簡潔分層視圖直觀劃分粗軋、精軋、油庫、加熱爐、電機房等獨立生產功能單元,清晰梳理全廠整體布局。

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技術特點

2D 拓撲與 3D 高斯場景坐標聯動,點擊分區一鍵切換至對應車間實景,加載時自動啟用 LOD 預加載機制,切換無長時間等待。

全局數據實時看板

場景右側面板內同步匯總廠區關鍵運維指標,包含設備總量、關鍵設備數量、當日告警總數、告警分級統計、月度點檢完成率等,數據動態更新、態勢實時可視。

技術特點

多源工業數據庫實時輪詢,數據輕量化推送到前端,與高斯場景設備點位一一映射,點擊統計條目可自動定位對應異常設備實景位置。

雙渲染模式 · 適配多終端場景

平臺支持本地渲染/云渲染一鍵切換,適配不同終端硬件與使用場景:

■本地渲染:調用客戶端本地 GPU 算力渲染高斯場景,適合現場調度室高配終端,渲染精度最高;

■云渲染:云端服務器承載高斯點排序、渲染計算,低配置電腦、平板、瀏覽器可流暢訪問,無硬件門檻。

技術特點

雙渲染架構共用同一套 LCC 高斯場景資產,切換模式無需重新加載場景,僅切換渲染計算鏈路。

方案價值

建模端:降本 70%+,實景零失真還原

摒棄傳統數月人工建模流程,通過其域 SLAM 設備現場掃描與 LCC 算法自動生成高斯模型,單車間建模周期從 30 天壓縮至 3 天,綜合成本降低 70% 以上。專屬 LCC2 高壓縮格式兼顧海量細節與輕量化,有效避免尺寸偏差、紋理失真與結構缺失,真實復刻鋼廠生產環境。同時支持 HT 手工模型融合,滿足工藝流程動畫仿真、動態工況監測等進階業務需求。

渲染端:底層技術重構,大場景 Web 端流暢交互

市面多數孿生平臺僅支持小型高斯場景預覽,圖撲針對千萬級鋼廠高斯點數據重構引擎底層渲染。通過分塊異步加載、多線程并行排序、多級 LOD 動態適配及本地緩存優化四大技術,實現瀏覽器無插件流暢漫游萬噸級大型鋼廠車間場景,低配電腦與移動終端均可穩定訪問,突破大場景渲染卡頓與加載緩慢的行業痛點。

業務端:實景與工業業務深度耦合,落地性極強

區別于僅做高斯實景展示的輕量化工具,圖撲 HT 引擎具備成熟的工業可視化開發能力。在高斯三維實景基底上,完整落地設備點檢、異常告警、人員安防、視頻聯動、數據統計分析等業務功能,實現實景看得見、數據管得住、業務落得實,全面適配鋼廠日常生產調度、設備運維與安全管控場景。

部署端:全 Web 無插件,本地云端雙兼容

整套平臺基于純 WebGL 開發,無需安裝客戶端,瀏覽器即可直接訪問。同時兼容本地 GPU 渲染與云端遠程渲染兩種部署模式,適配中控大屏、辦公電腦、移動平板等多終端設備,滿足廠區調度值守、辦公室遠程查看、移動端現場巡檢等多元化需求。

作為工業實景數字化轉型的突破性成果,圖撲軟件與其域創新聯合打造的智慧鋼廠 3D 高斯潑濺數字孿生平臺,完整驗證了 SLAM 實景采集-LCC 高斯模型生成-HT Web 端高清渲染-工業業務可視化落地全鏈路技術的可行性與實用性。充分驗證了 3DGS 技術在重工業復雜場景中的可行性與實用價值。

該方案可快速適配冶金、礦山、化工、裝備制造等各類大型工業廠區,為工業企業提供一套“快建模、高還原、強交互、全業務”的全新數字孿生建設路徑,助力制造業數字化、實景化、智能化轉型升級。

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王靜
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