圖撲軟件實(shí)現(xiàn)可交互式的Web三維海上風(fēng)電場景

截止 2021 年，全球已有 127 個國家做出了“碳中和”的承諾，能源低碳轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)碳中和已經(jīng)成為全球共同的戰(zhàn)略目標(biāo)。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，到 2050 年，可再生能源發(fā)電將占到全球總發(fā)電量的 75% 以上。作為清潔能源的典型代表，風(fēng)電將滿足 35% 的電力需求，并為氣候目標(biāo)貢獻(xiàn) 27% 的碳減排量。

向海圖強(qiáng)，奮楫爭先。相比于陸上，海上風(fēng)電更為復(fù)雜，堪比登月工程。智能化是海上風(fēng)電發(fā)展的突破口之一。當(dāng)氣象、功率、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、以及用戶側(cè)的使用情況得以很好地預(yù)測時，能源的利用率和用電的經(jīng)濟(jì)性將會產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

基于圖撲軟件自主研發(fā)引擎 HT for Web，無縫融合 2D、3D 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可交互式的 Web 三維海上風(fēng)電場景。

全景漫游

場景可根據(jù)自由視角、固定路線對風(fēng)電場進(jìn)行漫游巡檢。

系統(tǒng)還設(shè)置了 3 種不同的天氣模式，搭配白天與黑夜場景，即可切換查看不同時段的場景變化。并在路徑中展示風(fēng)機(jī)設(shè)備信息及集控中心信息，為用戶呈現(xiàn)風(fēng)電場整體風(fēng)貌。

海面效果

場景通過算法將自定義材質(zhì)繪制成獨(dú)具擬態(tài)化的水面效果和動態(tài)化的天空球效果。根據(jù)水面紋理和水面波動信息，模擬水面效果。實(shí)現(xiàn)水面紋理和波動信息切換；水面紋理方向、紋理和流動方向調(diào)節(jié)；水面顏色調(diào)節(jié)；光照反射強(qiáng)度調(diào)節(jié)；光照角度、顏色的調(diào)節(jié)；水面波浪大小調(diào)節(jié)。提高了場景顯示的視覺逼真度，增強(qiáng)了三維立體感和層次感。

生產(chǎn)監(jiān)測

圖撲軟件 HT 將整體三維風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)模型、布局、 工作、狀態(tài)根據(jù)實(shí)際場景進(jìn)行 1：1 還原。用戶可自行選擇環(huán)游視角，通過對場景進(jìn)行放大、縮小平移等操作查看場景效果和細(xì)節(jié)。并將環(huán)境參數(shù)、實(shí)時發(fā)電指標(biāo)、節(jié)能減排信息等數(shù)據(jù)接入圖撲軟件 HT 2D 面板，便于運(yùn)維人員對整個基地運(yùn)行的有效掌控。

環(huán)境參數(shù)可視化

海上環(huán)境相對更加惡劣，特別是在臺風(fēng)等極端天氣狀況下，環(huán)境參量的在線監(jiān)測顯得尤為重要。圖撲軟件 HT 引擎通過對接傳感器監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)和高速傳輸介質(zhì)，將海上風(fēng)電運(yùn)營區(qū)的海洋環(huán)境統(tǒng)一展示，包括波浪要素、風(fēng)速，能見度、降水量、海浪、潮汐、溫度、濕度等項(xiàng)目的監(jiān)測。實(shí)現(xiàn)全天候、多環(huán)境下的預(yù)警防范能力。

發(fā)電統(tǒng)計可視化

海上風(fēng)電，是將海上風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電方式，是清潔能源、綠色能源的“靚麗名片”。通過智能化的管理手段有利于海上風(fēng)電發(fā)電量的提升。

融合大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場能效融通。2D 面板顯示風(fēng)機(jī)日發(fā)電量、月發(fā)電量、以及累計發(fā)電量總和，并通過柱狀圖展示不同位置的風(fēng)機(jī)發(fā)電量與發(fā)電差異。協(xié)助工作人員分析損失電量原因，評估低效風(fēng)機(jī)。并可根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)形成風(fēng)電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組智能診斷及處理指導(dǎo)。

節(jié)能減排可視化

節(jié)能減排模塊是在其他系統(tǒng)的基礎(chǔ)上高度整合，實(shí)現(xiàn)節(jié)能信息共享和智能管理，在線顯示節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤和 NOX 數(shù)量以及減排的 CO2 和 SO2 總和，有效提升海上風(fēng)電運(yùn)用和管理的效率和效能。為支撐能源清潔低碳轉(zhuǎn)型、助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)積極力量。

實(shí)時指標(biāo)與機(jī)組狀態(tài)可視化

圖撲軟件 HT 基于風(fēng)電場的數(shù)字化建模，多維度實(shí)時監(jiān)測風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，負(fù)荷參數(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)。通過 2D、3D 無縫融合的面板展示風(fēng)機(jī)工作信息實(shí)時指標(biāo)與機(jī)組狀態(tài)數(shù)量，包括負(fù)荷、風(fēng)機(jī)預(yù)警處理率、未處理風(fēng)機(jī)等。以及并網(wǎng)、停機(jī)、待機(jī)、維護(hù)、離線、故障風(fēng)機(jī)數(shù)量。依托數(shù)據(jù)中心建設(shè)遠(yuǎn)程故障預(yù)警診斷能力，實(shí)現(xiàn)智慧運(yùn)維服務(wù)，提升效益。

安全管理

安全管理重點(diǎn)圍繞風(fēng)機(jī)、海纜、電子圍欄三個方面展開運(yùn)行監(jiān)管。結(jié)合新能源設(shè)備的全方位接入，實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)分析和設(shè)備預(yù)警功能。加強(qiáng)風(fēng)險識別和防控能力，保障業(yè)務(wù)人員安全，科學(xué)推動海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)程。

風(fēng)機(jī)預(yù)警統(tǒng)計可視化

通過對風(fēng)場的主設(shè)備“風(fēng)機(jī)”進(jìn)行 1 對 1 監(jiān)管，對接不同設(shè)備零部件的多種類型故障告警信息接口，滿足各種狀況下的預(yù)警分析需求。

此外，Hightopo 在系統(tǒng)上設(shè)置預(yù)警反饋和預(yù)警消缺的信息模塊，包括風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速異常、機(jī)艙控制溫度高、液壓泵無反饋等問題。通過預(yù)警分析能提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變化趨勢，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，盡快安排檢修處理；通過提前消除缺陷，避免小問題擴(kuò)大造成故障，為預(yù)防性檢修工作的開展提供有效的方法和數(shù)據(jù)分析的支撐，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的預(yù)防性檢修，推動了運(yùn)行模塊實(shí)現(xiàn)專業(yè)化分工。

對于場景內(nèi)的非并網(wǎng)狀態(tài)風(fēng)機(jī)輔以既定的顏色標(biāo)記，并結(jié)合當(dāng)前風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動并網(wǎng)狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動動畫?？煽焖僮R別出設(shè)備異常，及時發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備，快速定位故障點(diǎn)，并可通過點(diǎn)擊故障風(fēng)機(jī)及時查看風(fēng)機(jī)故障信息，以便進(jìn)行針對性的故障診斷和處理，及時消除隱患。

海纜預(yù)警統(tǒng)計可視化

海底電纜（集電線路）是海上風(fēng)電場電能傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，然而由于傳輸功率的變化、海底環(huán)境復(fù)雜、海洋晝夜溫度變化、季節(jié)性的溫差，以及捕魚、航運(yùn)和海底活動，海底電纜易于發(fā)生超溫、錨害等事故，導(dǎo)致極大的損失。

圖撲軟件通過對接光纖分布式傳感新技術(shù)，將海纜分布走向進(jìn)行繪制渲染。3D 場景內(nèi)生動形象得展示出海纜的分布運(yùn)作狀態(tài)，鼠標(biāo)左鍵雙擊海纜，即可彈出相應(yīng)的溫度、載流量、應(yīng)變力等海纜相關(guān)信息，結(jié)合圖撲軟件 HT 可視化數(shù)據(jù)，展示參數(shù)平均值與最大值信息，方便管理人員推斷數(shù)據(jù)背景下的真實(shí)狀態(tài)，從而進(jìn)行有效監(jiān)管。

可根據(jù)實(shí)際情況自由設(shè)置告警類型，例如溫度異常，環(huán)境侵害等，并實(shí)時刷新顯示異常狀況。并通過對應(yīng)風(fēng)機(jī)對海纜異常進(jìn)行報警和定位，判斷電纜是否受損或周圍環(huán)境是否發(fā)生變化，保障海纜安全運(yùn)行。

電子圍欄異常統(tǒng)計可視化

風(fēng)電水域電子圍欄及配備的預(yù)警系統(tǒng)是為風(fēng)電水域的安全監(jiān)控、預(yù)警和維護(hù)提供可視化的解決方法。通過對接船事系統(tǒng)可獲取到施工船只、漁船、非法入侵船只等相關(guān)信息，結(jié)合入侵時間、離開時間，可實(shí)時定位船舶位置（經(jīng)度及緯度）和繪制歷史軌跡，提高監(jiān)控管理效率。

利用圖撲軟件可視化豐富的設(shè)計元素將電子圍欄龐雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的展示，當(dāng)船舶靠近或入侵電子圍欄時，及時出現(xiàn)特定的告警信息，提醒監(jiān)查管理人員迅速進(jìn)行下一步?jīng)Q策，從而起到保護(hù)電子圍欄內(nèi)的相關(guān)設(shè)備設(shè)施的作用。

視頻監(jiān)控預(yù)警可視化

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控都是集成在自身的視頻監(jiān)控系統(tǒng)之中，通過文字命名的方式來區(qū)別攝像頭，這種方式容易導(dǎo)致一系列問題：視頻分散、孤立、視角不完整、對硬件的位置不明確等。通過 HT 打造的三維可視化系統(tǒng)支持根據(jù)現(xiàn)場攝像頭實(shí)際點(diǎn)位，接入所對應(yīng)的攝像頭視頻畫面，實(shí)現(xiàn)場景還原。

通過三維場景對升壓站上的攝像頭位置分布一目了然。支持場景交互來調(diào)取相應(yīng)監(jiān)控視頻，滿足運(yùn)維人員對場景進(jìn)行實(shí)時態(tài)勢感知、歷史數(shù)據(jù)回溯比對、應(yīng)急處理預(yù)案等監(jiān)測需求。

施工管理

海上風(fēng)電場在施工階段存在大量的高空作業(yè)，安全隱患點(diǎn)多，危險性大，尤其對于樁的起吊、運(yùn)輸及人員高空作業(yè)等，稍有不慎即可能發(fā)生重大安全責(zé)任事故，造成重大不良影響。系統(tǒng)的具體功能覆蓋了海上風(fēng)電場建設(shè)、運(yùn)維的全生命周期，涵蓋施工安全管控、施工質(zhì)量、風(fēng)機(jī)、施工進(jìn)度一體化監(jiān)控等板塊。旨在安全、降本、增效等維度發(fā)揮更大的作用。

施工進(jìn)度與計劃可視化

采用圖撲軟件三維可視化技術(shù)交底施工進(jìn)度。基于 HT 圖形引擎，并針對真實(shí)場景，通過衛(wèi)星圖、CAD 圖紙將真實(shí)的風(fēng)機(jī)、海纜等施工場景與數(shù)字化平臺深度融合。通過對接施工進(jìn)度數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)場景內(nèi)風(fēng)機(jī)搭建全過程實(shí)時狀態(tài)展示，并可根據(jù)時間軸還原整體搭建過程。形成總體施工進(jìn)度可視化、風(fēng)機(jī)與海纜進(jìn)度可視化。

并輔以施工計劃，包含時間、施工對象、船舶數(shù)與人數(shù)。便于分析施工過程中的各項(xiàng)指標(biāo)，業(yè)務(wù)人員無須到現(xiàn)場即可通過平臺進(jìn)行各方協(xié)調(diào)統(tǒng)籌。

施工質(zhì)量與安全可視化

將 HT 可視化與施工管理系統(tǒng)相結(jié)合，接入海上風(fēng)電施工管理數(shù)據(jù)至可視化平臺。2D 面板實(shí)時更新施工質(zhì)量與施工安全關(guān)鍵信息，包含發(fā)現(xiàn)問題數(shù)、整改狀態(tài)、未整改問題以及相關(guān)負(fù)責(zé)人等。讓風(fēng)電場的監(jiān)管更為直觀，控制更加精準(zhǔn)。

施工詳情可視化

為充分完成吊裝及沉樁施工，不僅要做好前期策劃，更要重視施工技術(shù)方案把控及復(fù)核。圖撲軟件 HT 引擎通過實(shí)時反映風(fēng)機(jī)和升壓站的施工指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視跟蹤，實(shí)現(xiàn)多次對吊裝運(yùn)輸方案優(yōu)化改進(jìn)；校核風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)打樁、塔筒吊裝、葉片吊裝吊、待投入運(yùn)行以及升壓站底部施工、待投入運(yùn)行、上層建筑吊裝等各項(xiàng)技術(shù)支撐數(shù)據(jù)，為后續(xù)基礎(chǔ)施工積累了經(jīng)驗(yàn)，為推進(jìn)深水區(qū)海上風(fēng)電領(lǐng)域蓬勃發(fā)展貢獻(xiàn)了能建力量。

升壓站信息可視化

海上風(fēng)電場升壓站由兩部分組成，分別是海上升壓站和陸上開關(guān)站。陸上開關(guān)站與陸地變電站布置無異。海上升壓站采用無人值班方式運(yùn)行，其管理和控制由陸上的集控中心通過遠(yuǎn)程方式實(shí)行實(shí)時監(jiān)控。

圖撲軟件 HT 3D 可視化升壓站版塊高精度建模還原場景內(nèi)設(shè)備，點(diǎn)擊相應(yīng)圖標(biāo)即可快速切換定位至升壓站內(nèi)部結(jié)構(gòu)，助力實(shí)現(xiàn)升壓站無人值守方式運(yùn)行。

支持對海上升壓站、陸上開關(guān)站的各個接地變兼站、接地變進(jìn)線以及海纜的電壓、電流等的指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視測定，以在設(shè)備發(fā)生故障之前通過運(yùn)行異常進(jìn)行分析，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

智能巡檢

升壓站日常維護(hù)需要巡檢人員對設(shè)備進(jìn)行檢查，不僅效率低下，而且十分危險。圖撲軟件基于 GIS 室內(nèi)的空間定位校準(zhǔn)，融合遠(yuǎn)程巡檢機(jī)器人的室內(nèi)定位坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn) 1：1 場景還原的智能巡檢系統(tǒng)，更加形象化地展示出機(jī)器人當(dāng)前的巡檢狀態(tài)。

實(shí)現(xiàn)巡視機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)展示，巡檢攝像頭實(shí)時監(jiān)控信息實(shí)時回傳，并通過 HT 引擎顯示在可視化平臺，運(yùn)維人員和值班人員即可通過手機(jī)或者移動終端調(diào)看各個主變室應(yīng)用工況。當(dāng)高壓設(shè)備發(fā)生接地時，避免人身觸電傷害，提高檢測精度與效率，減少巡檢盲區(qū)。

科普小貼士

相比現(xiàn)有的敞開式直流開關(guān)、直流 GIS 設(shè)備，應(yīng)用于海上平臺的小型化 GIS 設(shè)備尺寸小，GIS 室占地面積小，可減少開關(guān)設(shè)備占用空間 70% 以上，能使海上換流平臺體積減小約 10%。

“雙碳”目標(biāo)下，未來五到十年是我國能源轉(zhuǎn)型和發(fā)展的關(guān)鍵期。風(fēng)電作為主力軍之一，任務(wù)重大。圖撲軟件通過將工業(yè)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)相結(jié)合，創(chuàng)新運(yùn)維模式和管理方式，有助于風(fēng)機(jī)預(yù)防性維護(hù)和風(fēng)場輔助決策，提高風(fēng)電運(yùn)維效率、降低風(fēng)電運(yùn)維成本、提升發(fā)電量。未來，圖撲軟件將繼續(xù)發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺資源優(yōu)勢，踐行綠色承諾，拓寬發(fā)展路徑，為實(shí)現(xiàn)國家“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

審核編輯：湯梓紅