【數(shù)字孿生】電力能源實(shí)景三維可視化合集

電力能源是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和運(yùn)行的基石，滲透于工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭生活等方方面面，它為經(jīng)濟(jì)、生活質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)發(fā)展提供了巨大的機(jī)會(huì)和潛力。圖撲軟件應(yīng)用自研 HT for Web 強(qiáng)大的渲染引擎，助力現(xiàn)代化的電力能源數(shù)字孿生場(chǎng)景，在發(fā)電、變電、用電、管理等多種方面呈現(xiàn)出多元化的數(shù)據(jù)形式，為日益龐大的電力大數(shù)據(jù)提供可視化支撐。

發(fā)電數(shù)字孿生

風(fēng)能發(fā)電

利用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能，通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)能發(fā)電是一種可再生能源發(fā)電方式，隨著新能源發(fā)電占比的提高，適配新能源風(fēng)力發(fā)電三維可視化的需求也逐漸增加，圖撲軟件 HT 打造了一套數(shù)字化、智能化、可視化的智慧風(fēng)電監(jiān)管平臺(tái)。

（1）生產(chǎn)監(jiān)測(cè)：

使用圖撲 HT 可視化將智能設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)接入兩側(cè)的 2D 面板，提取項(xiàng)目概況、實(shí)時(shí)指標(biāo)、機(jī)組狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、發(fā)電統(tǒng)計(jì)、節(jié)能減排等眾多數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵參數(shù)，形成直觀的圖表和圖形，實(shí)現(xiàn)有效管控。

（2）施工管理：

圖撲可視化平臺(tái)可展示風(fēng)力發(fā)電機(jī)組施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、施工安全、施工計(jì)劃和施工詳情等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管控。

（3）集電線路：

選用流光效果模擬出不同風(fēng)機(jī)集電線路電流向升壓站匯聚的過(guò)程，更直觀地展示風(fēng)力發(fā)電流程。這樣，用戶可以所見(jiàn)即所得地了解場(chǎng)站線路工藝，并獲得更好的交互體驗(yàn)。

光伏發(fā)電

應(yīng)用太陽(yáng)能光線通過(guò)光伏電池轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過(guò)逆變器變換為交流電，用于發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電是一種可再生能源發(fā)電方式，具有廣闊的應(yīng)用前景。

應(yīng)用圖撲 HT 技術(shù)搭建的智慧園區(qū)光伏發(fā)電能源管控可視化系統(tǒng)，根據(jù)園區(qū)現(xiàn)狀、能源管理特點(diǎn)，充分考慮各能耗管理的整合，設(shè)計(jì)科學(xué)高效，可實(shí)施性強(qiáng)，符合光伏園區(qū)的運(yùn)維管理需求。

（1）光伏關(guān)鍵指標(biāo)：

平臺(tái)將用戶所關(guān)注的建設(shè)規(guī)模、光伏信息、發(fā)電信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和展示，以監(jiān)測(cè)各建筑的用電信息。通過(guò)對(duì)接后臺(tái)接口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，可實(shí)時(shí)獲取和展示節(jié)能減排所做出的貢獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)。

（2）光伏發(fā)電流程：

光伏電池吸收光能后，內(nèi)部形成電壓差，將光能轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，最后通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和控制系統(tǒng)連接到電網(wǎng)進(jìn)行供電。

場(chǎng)景選用科幻線框風(fēng)格進(jìn)行展示，突出設(shè)備模型，通過(guò)線條流動(dòng)的方式，表達(dá)光伏從光能轉(zhuǎn)化為電能、再到設(shè)備供電、儲(chǔ)能全流程。

（3）光伏清洗工藝：

應(yīng)用圖撲 HT 強(qiáng)大的渲染引擎，賦予流光效果，模擬出不同風(fēng)機(jī)集電線路電流向升壓站匯聚的過(guò)程，更直觀地展示風(fēng)力發(fā)電流程，所見(jiàn)即所得地為用戶展示場(chǎng)站線路工藝，帶來(lái)更好的交互體驗(yàn)。

以設(shè)備拆分爆炸的形式，展示機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行拆分，輔以外殼透明度變化、邊緣流光流動(dòng)效果增加動(dòng)畫(huà)的觀賞性。通過(guò)接入零部件的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，更加細(xì)致入微地查看設(shè)備各部件當(dāng)前狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀的全局監(jiān)控可視化。

水力發(fā)電

利用水流或水位的變化產(chǎn)生的動(dòng)能，通過(guò)水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。水力發(fā)電是一種可再生能源發(fā)電方式，對(duì)環(huán)境影響較小。

圖撲 HT 結(jié)合引擎渲染、粒子仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水電站流域環(huán)境監(jiān)測(cè)、魚(yú)道監(jiān)測(cè)、發(fā)電工藝、設(shè)備仿真等多種數(shù)字孿生效果。

（1）流域水情：

圖撲 HT 可視化以直觀的圖表形式展現(xiàn)了同一流域的水位數(shù)據(jù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)、降雨統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)站分布、巡檢系信息等各類關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

（2）生態(tài)魚(yú)道：

水電項(xiàng)目會(huì)影響上游和下游的水生生態(tài)系統(tǒng)，因此應(yīng)當(dāng)建造過(guò)魚(yú)設(shè)施，如魚(yú)道。通過(guò) Hightopo 數(shù)字孿生的魚(yú)道模塊，清晰地展示出魚(yú)道外觀、結(jié)構(gòu)、過(guò)魚(yú)種類及洄游路線，讓用戶了解魚(yú)道的構(gòu)造和運(yùn)行原理。

（3）發(fā)電工藝：

該模塊是利用水位落差，配合水輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電力。將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)為機(jī)械能，再以機(jī)械能推動(dòng)發(fā)電機(jī)，從而獲得電力。使得運(yùn)維人員可以準(zhǔn)確掌握設(shè)備內(nèi)部業(yè)務(wù)流程、行為邏輯和狀態(tài)變化等信息。

（4）設(shè)備仿真：

通過(guò)圖撲 HT 三維仿真動(dòng)畫(huà)，全方位表現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、機(jī)組大軸、發(fā)電機(jī)定子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等主要部件，1:1 還原機(jī)組拆解與組裝原理。實(shí)現(xiàn)了在數(shù)字世界對(duì)物理實(shí)體狀態(tài)和運(yùn)行的全面精準(zhǔn)呈現(xiàn)，可對(duì)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)。

火力發(fā)電

使用煤炭、天然氣、石油等化石燃料進(jìn)行燃燒，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。火力發(fā)電是目前世界上最主要的發(fā)電方式之一。

通過(guò)圖撲 HT 可視化技術(shù)，數(shù)字孿生正在運(yùn)行的火力發(fā)電廠，對(duì)發(fā)電廠進(jìn)行工廠式精細(xì)化的數(shù)字化管理，輔助提升企業(yè)對(duì)整個(gè)發(fā)電廠業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)字化管理能力。

（1）人員定位：

基于 UWB 定位基站或其他定位硬件，在圖撲軟件三維場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)員工實(shí)時(shí)定位可視化功能。在集控中心部署可視化管理系統(tǒng)中，管理人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控廠區(qū)在崗人員的位置，通過(guò)場(chǎng)景交互，可以直觀地查看員工信息、聯(lián)系方式、行動(dòng)軌跡等數(shù)據(jù)。

（2）電子圍欄：

圍欄通常分為永久性圍欄和臨時(shí)性圍欄，永久性圍欄通常出現(xiàn)在火電廠項(xiàng)目中的汽輪機(jī)、變壓器、升壓站等區(qū)域；臨時(shí)性圍欄往往出現(xiàn)在廠區(qū)內(nèi)臨時(shí)施工或者“兩票”維修區(qū)?；谌藛T定位功能的支持，未經(jīng)兩票授權(quán)的人員一旦涉足圍欄區(qū)域，報(bào)警信息將會(huì)展示在圍欄違規(guī)記錄中并可供查詢，從而保障了工作人員的安全。

（3）智能監(jiān)控：

在廠區(qū)的三維場(chǎng)景中，設(shè)置了室內(nèi)和室外的視頻監(jiān)控點(diǎn)位，并使用明顯的圖標(biāo)標(biāo)注其位置。本案例采用的是支持識(shí)別人員行為的監(jiān)控設(shè)備，能捕捉和告警安全帽佩戴、工作服著裝、接打電話等違規(guī)行為，支持管理者及時(shí)點(diǎn)擊查看實(shí)時(shí)監(jiān)控影像以及抓拍記錄。

核能發(fā)電

利用核裂變或核聚變產(chǎn)生的高溫和高壓，轉(zhuǎn)化為蒸汽，再通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。核能發(fā)電是一種高效、清潔的發(fā)電方式，但也有一些與之相關(guān)的安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

利用自研 HT 引擎技術(shù)推進(jìn)核電等能源的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)顯著和可持續(xù)地降低運(yùn)維成本，降低傳統(tǒng)運(yùn)維形式帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，逐步發(fā)展為無(wú)人值守。

圖撲 HT 三維場(chǎng)景內(nèi)精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了原核反應(yīng)堆內(nèi)部構(gòu)造，并疊加圖撲 HT 二維數(shù)據(jù)面板，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行期間的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)（如：外推曲線展示、E 倍周期曲線、DCS 通信狀態(tài)等）。針對(duì)異常狀態(tài)，選用紅色字段進(jìn)行告警提示，以督促用戶快速注意維護(hù)管理。

變電站數(shù)字孿生

變電站是一個(gè)用于轉(zhuǎn)換、分配和控制電力的設(shè)施。它通常位于發(fā)電廠和電力用戶之間，將高壓電力轉(zhuǎn)換為適用于電網(wǎng)傳輸和供電的低壓電力。變電站還可以提供電力的進(jìn)出口接口，并能對(duì)電力進(jìn)行監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制。在電力系統(tǒng)中起到重要的作用，確保電力的安全、可靠和高效傳輸。

使用 HT for Web 產(chǎn)品構(gòu)建輕量化的 3D 可視化場(chǎng)景，并創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的數(shù)字化變電站模型。

智慧巡檢

配合戶外巡視機(jī)器人的智能巡檢系統(tǒng)代替人工巡視，實(shí)現(xiàn)變電站的自主監(jiān)測(cè)、監(jiān)控預(yù)警和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程集控管理，使得巡檢更安全、精益且及時(shí)。圖撲 HT 構(gòu)建的三維可視化智能巡檢系統(tǒng)，不僅提高了工作效率，減輕了運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和降低了運(yùn)維成本，而且還有效提高了無(wú)人值守變電站的安全監(jiān)控管理水平。

設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控

變電站部署了各類智能傳感器，通過(guò)對(duì)接數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)了變壓器、GIS、開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和告警信息的可視化展示。

溫度場(chǎng)可視化

圖撲 HT 通過(guò)對(duì)接變壓器設(shè)備中的溫度傳感器數(shù)據(jù)，定義每個(gè)溫度區(qū)間的色值，并實(shí)時(shí)渲染出溫度云圖，以便運(yùn)維人員更快速、更精確地確定變壓器具體部件的發(fā)熱情況，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

智慧用電

經(jīng)過(guò)電力生產(chǎn)與變配電轉(zhuǎn)化，電力會(huì)被輸送到各種地方，包括家庭住宅、工業(yè)、商業(yè)設(shè)施以及公共設(shè)施等。應(yīng)用圖撲 HT 可視化可打造各種不同的數(shù)字孿生用電場(chǎng)景，如樓宇用能、智慧路燈、充電樁管理等用電分析可視化。

智慧樓宇用電

該場(chǎng)景以透視的線框風(fēng)格展現(xiàn)樓宇內(nèi)部，管理者可輕松查看大樓整體布局結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵用能點(diǎn)位數(shù)據(jù)信息，如：支路用能數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)功率曲線、實(shí)時(shí)用電報(bào)警信息、實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)、歷史能耗數(shù)據(jù)、能耗費(fèi)用數(shù)據(jù)等，便于管理者對(duì)樓宇用能的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

智慧路燈用電

結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）將路燈的空間布局以地圖的形式呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制和管理。

通過(guò)接入設(shè)備傳感器用電數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈、采集器、交通違章探頭及交通監(jiān)控等設(shè)備的用電信息。并運(yùn)用圖撲 HT 豐富的可視化圖表組件展示設(shè)備的當(dāng)天用電量、當(dāng)月用電量、當(dāng)年用電量等統(tǒng)計(jì)數(shù)值。

智慧充電樁用電

以某停車場(chǎng)充電站實(shí)際場(chǎng)景為基礎(chǔ)，多維度呈現(xiàn)海量充電樁設(shè)施狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)充電樁運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取和遠(yuǎn)程維護(hù)。

提取出充電樁關(guān)鍵數(shù)據(jù)形成可視化數(shù)據(jù)看板，如充電樁基本信息、預(yù)約用戶信息、日充電統(tǒng)計(jì)、充電樁告警歷史記錄等，滿足充電站遠(yuǎn)程管理的需要。

儲(chǔ)能電站用電

圖撲軟件應(yīng)用自研 HT 二三維協(xié)同設(shè)計(jì)工具、2D 組態(tài)/3D 組態(tài)、低代碼開(kāi)發(fā)等各類可視化工具，構(gòu)建風(fēng)光儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)，作為新一代電網(wǎng)友好綠色電站的“中樞大腦”，支持通過(guò)風(fēng)光儲(chǔ)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)指令跟蹤、頂峰供電、系統(tǒng)調(diào)峰等多種網(wǎng)源交互模式，讓新能源最大化消納利用。

可視化頁(yè)面內(nèi)支持隨意切換風(fēng)電場(chǎng)、光伏站、儲(chǔ)能站等模塊界面。

針對(duì)儲(chǔ)能集裝箱的管理，選用三維動(dòng)畫(huà)形式呈現(xiàn)電池組總體剩余電量，面板中展示了主要數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)二維看板，如可用充放電量、有功功率、無(wú)功功率、充放電可調(diào)深度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。以及箱內(nèi)電池供應(yīng)商、安裝日期、額定出力、儲(chǔ)能容量、電池規(guī)格、變壓器規(guī)格等設(shè)備的基本屬性，和有功/無(wú)功功率、可用充放電容量、充放電可調(diào)深度的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

智慧運(yùn)維管理

圖撲軟件可視化大屏能將多類型、碎片化、小規(guī)模的源網(wǎng)荷儲(chǔ)各方數(shù)據(jù)資源進(jìn)行聚合協(xié)調(diào)，全方位展示整個(gè)大區(qū)的用電管理、調(diào)節(jié)策略、節(jié)能減排數(shù)據(jù)，穩(wěn)定電力的供應(yīng)，保障電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)平衡，提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

用電管理

從地理空間分布維度出發(fā)，打通省、市、區(qū)在內(nèi)的全域?qū)?，?duì)全省電力基建工程的空間布局、節(jié)點(diǎn)位置、拓?fù)潢P(guān)系等信息，展開(kāi)全周期、多場(chǎng)景綜合呈現(xiàn)。幫助決策者精細(xì)化掌握全省電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

圖撲軟件 HT 含有豐富的 2D 圖表組件，支持繪制出各種類型的標(biāo)準(zhǔn)化與非標(biāo)準(zhǔn)化的圖表、圖形，用來(lái)展示用電數(shù)據(jù)。

調(diào)節(jié)策略

根據(jù)各類市場(chǎng)規(guī)則提供需求調(diào)度功能，如靜態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)、動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)、調(diào)峰時(shí)段圖、注冊(cè)調(diào)控能力等。應(yīng)用 2D 圖形組件生成可描述、可互動(dòng)、可控制、可預(yù)測(cè)的多類型可視化圖表，輔助決策者合理有序?qū)嵤┤粘０l(fā)電計(jì)劃。

節(jié)能減排

電力的集中管理是電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要舉措。通過(guò)計(jì)量形式實(shí)時(shí)刷新記錄減少碳排放的數(shù)量，幫助決策者科學(xué)記錄排放的真實(shí)情況，提高用能效率。

電力領(lǐng)域的數(shù)字化升級(jí)對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。圖撲軟件（Hightopo）智慧電力可視化解決方案以數(shù)字化為載體，依托數(shù)據(jù)共享優(yōu)勢(shì)，將專業(yè)橫向融合，打破系統(tǒng)之間的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)從電力生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、用電、管理全生命周期的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)顯示、設(shè)備維護(hù)聯(lián)動(dòng)管控。助力各產(chǎn)業(yè)體系走向自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)的新模式。

審核編輯 黃宇