任何先进技术都离不开基础科学的运用，本篇文章讲一讲在智慧电厂中基础科学中最基础的应用：数学。

一、三维建模

三维建模中充满了数学公式，它是把光线、颜色、透明度、物体模型充分数字化后的产物。以一台泵的模型为例，从表面上看它是一个整体，但实际上在三维引擎里，它是由成千上万个三角形拼接而成的。

但不论是管网计算，还是以设备为单元的SIS、MIS、工业电视、门禁等数据查询，形成电厂巨大的物联网平台，都只需要把泵当做基本单元，而不是三角形。

采用PDMS、BIM、Unity3D等软件建模时，就是挨个创建独立的泵、风机、阀门、管道等的模型，这些软件是以模型为单元的。而扫描三维的基本单元是三角形，而不是设备模型，需要在后期对组成设备的三角形进行整合。正是这种模式限制了扫描三维在电厂中的应用。例如，在电厂车间内管道设备重重叠叠，很多外形数据无法被扫描到，那后期自然无法整合。此外，扫描三维数据量巨大，整合工作量同样巨大，这样的三维模型只能用来装装样子，毫无“灵魂”而言。

当用户通过鼠标点击来选取设备模型时，同样发生了一个数学问题，鼠标的点击相当于从用户的视点发出一条射线，与这条射线相交的最近的物体就是被选中的物体。PDMS、BIM甚至支持鼠标移动到一个设备模型上，就立刻显示该设备的信息。为什么PDMS、BIM、Unity3D这么干呢？因为它们重点关注大设备、管道、阀门的建模，而很少创建电气热工设备模型，如仪表、摄像头、门禁等，所以相对而言，它们的模型数量很少。

PDMS、BIM主要专注于设计，运维管理并不是它们的特长。运维管理中要求三维模型支持快速浏览，允许用户快速改变视角。这里也有数学问题，如果三维模型真的包含火电厂所有建筑、设备、管道、仪表、摄像头等，那么意味着每秒钟需要把这些模型重画至少24遍，这样用户使用时才有流畅的感觉。很遗憾，PDMS、BIM并不支持这样做，它们会告知可以将部分图层进行隐藏来提高浏览速度，这显然是设计过程中常用的操作，并不适合运维管理。如果一个设备模型不在用户视野范围内，那么就不需要画出来。这就是数学问题。那么，能不能利用Unity3D解决这个问题呢？很难。Unity3D是一套商业引擎，做商业应用需要支付一定费用。更为关键的是，Unity3D并没有完全开放数据链，因此几乎无从下手。

简单来说，三维引擎所携带的数据结构不仅要能用于绘制模型，更要能应用于运维管理、三维浏览的计算，这才是一套合格的三维引擎。

二、人员定位

人员或者车辆携带标签，在收到****信号后做出应答。****收到上述应答，即可通过时间差计算出人员或车辆与****之间的距离。

在一维情况下，只需要一个****测距即可完成定位。

在二维情况下，需要三个****测距，才能完成平面内的精确定位。

对于三维定位，理论上需要四个****，而且四个****之间需要一定的高度差。这在实际应用中很难做到，因此市面上流行的都是二维定位产品。

如果电厂车间内只有二维定位，那怎么获取Z轴数据呢？利用三维模型来判断当前用户所在位置，就可以获取到用户的三维坐标了。三维模型中绘制有各种设备模型，模型又能与各类数据库相关联，因此三维模型能够提升人员定位软件功能。

三、机器人

当前市面上的机器人层出不穷，这既源于伺服电机和激光雷达的进步，也源于即时定位与地图（SLAM）算法的进步，当然还有Floyd的贡献。

机器人相当于一个“盲人”，激光雷达相当于它的手，它通过不同方向上的测距来计算自己的当前位置，激光雷达测量距离一般为10m。也就是说，当方圆10m内都“摸”不到东西时，机器人就只能估算自己的方位。另外，机器人所测量的各种参数，需要跟设备相对应。例如，必须知道当前测到的温度是哪个设备的温度。只有这样，才可能对设备温度进行趋势分析，掌握事故隐患。如果不能解决精确定位和对象识别这两个问题，则机器人很难帮助人工完成巡检。

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