基于数字孪生的智慧电力解决方案
基于数字孪生的智慧电力解决方案
2020-10-19
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电网系统的建设往往穿越山川河流,细节构建繁杂,运维方式主要依靠安装传感器和人力巡检,难以实现对全站所有位置进行监测,提供有效的安全保障,而运维成本也因此高居不下。
 

数字孪生的出现为处于高度安全风险之中的电力建设提供了新思路。

 

数字孪生变电站

“数字孪生变电站”这一概念,是基于大规模激光点云数据的基础而来。采用激光传感器建立变电站的空间点云结构,同时使用全景相机采集周边环境的RGB信息,对物理变电站进行数字克隆,得到一个全覆盖、高精度的数字孪生变电站。这个由无数点云构建的数字模型,涵盖几乎所有的信息,同时可接入各种传感器进行动态监控。可想而知,这样的模型体量将非常巨大,在存储、加载、分享的时候将对系统带来极大的压力。

优立的核心三维数据管理技术正好解决了这一问题。实现大规模实景三维数据的秒级加载,并在其基础上接入物联网设备和多种数据源,实现三维实景中的电力规划、数字决策、电力资产管理、安全管理的应用。

电力优化

 

模拟规划

借助于优立的实景三维数据秒级加载技术,能够快速加载出电力设备建设区域的实景三维模型,在实景模型之上,通过叠加BIM模型和其他人工建模三维数据,实现对整个电力设备覆盖区域的模拟规划和效果展示。优立三维引擎支持市场上主流的三维建模格式,并具有超越主流引擎的加载速度和运行效率,能够更流畅实现交通规划的模拟设计。
 

电力路线规划
电力设施一般穿越线路较长,且沿线往往涉及山地、水面等多种地理类型,在规划阶段,使用无人机采集的实景三维数据,结合规划模型,可快速进行线路规划,对沿线地形进行判断和线路预设,尤其是涉及多城市建筑、多山地和水域的区域,实际通达性较差,通过大场景实景三维模型可对规划区域更直观浏览。
 

沿线可视分析

电力规划中不需要到现场即可完成对现场各关键位置的可视情况分析,从而对现场勘察路径进行优化和调整。例如,在模型上指定一个点为中心,发散出一个弧度范围内的多条射线,确定中心点是否可以经过指定的线看到另一端的点,如果线条为绿色,即为可以看到,如果为红色则表示看不到。通过这个功能可提升现场勘察人员工作效率,分析电力设施规划对沿途的居民区建筑产生的可视影响。
 

全息规划

全息沙盘通过融合投影、立体视觉成像等技术,可以让用户获得场景或模型“浮现”于桌面之上的视觉体验,通过三维实景模型和三维仿真内容,创造一个动态变化的全息沙盘。

 

全息沙盘以俯视的视角观看场景,全息沙盘上所运行的软件系统继承了强大三维可视化处理能力,用户可以通过全息沙盘对大规模电网三维数据进行实时动态浏览和管理,可在全息沙盘上进行电网可视化规划和展示,除了具有极强的海量数据秒级加载能力外,支持物联网数据的接入,实现动态数据的实时显示。

数字决策

数据中央存储

大规模三维模型的储存、管理、分发一直受到硬件和网络环境的制约,电力行业的三维数据种类多,体量大,以激光扫描数据为例,成千上万公里的电网覆盖区域激光数据往往达到PB级别,通过优立技术,可实现对这些三维数据的集中储存,通过互联网带宽即可访问这些数据,并按权限进行数据分发,实现数据安全和数据共享的双重保护。
 

基于数据的协同决策

电力设施穿越线路较长,导致涵盖沿线地物的三维数据量巨大,当针对项目进行施工、维护、和决策时,传统使用图片或者二维平面图进行目标点标记和讨论,容易出现信息传递偏差,若想在三维场景中进行直接标记则受限于软硬件性能,优立技术完美解决这个问题,可实现在三维电网模型中自由移动飞行,记录标记点,并将标记点协同分发到相对应的部门负责人,实现三维场景下的协同决策。
 

支持多终端查看数据

优立引擎除了支持桌面端系统外,还支持移动设备和网页端浏览,可在网页、平板电脑、手机等设备上直接浏览数据中心的大规模数据,提升决策效率。此外基于优立引擎开发的应用功能也可通过网页端形式进行发布,以浏览器页面的形式接入原有的电力应用系统生态中,实现数据共享和功能整合,同时优立开放的生态体系也使得未来更多的应用平台将支持具备秒级加载属性的uds模型格式,使整个实景三维数据的应用生态更丰富。
 

数据生命周期

传统电力施工和维护过程中以纸质资料、图片、视频作为主要记录数据,缺少更直观的动态数据,通过优立引擎,能实现海量历史三维数据的同时加载和比对,这些数据上记录了电力设备从施工、运营、迭代整个生命周期中的三维数据信息,能通过多种设备查档,查询在不同时间点的状态如何,有利于多部门查看和后期决策。

电力资产移交和管理

电力资产属性可视化管理

通过实景三维采集技术,获取电力设施沿线的高精度数字三维模型,依据业务实际需要,将模型进行单体化。单体化后的实体模型能够关联相关的管理需求,形成与业务实际对应的资产属性实景三维可视化管理平台。

 

在场景中可添加如电力塔、变压器、刀闸等各种类型设备的标签,通过点击标签可查看模型的详细参数,能显示设备相关监测数据的累计变化和速率变化曲线,可通过不同颜色标签对设备状态和预警信息进行提醒。
 

电力资产维护

数字资产在电力项目管理中发挥重要作用。借助优立引擎,可实现超大规模点云的加载和比对,三维实景可以支持电力资产周边环境的变化和对比,如林木的生长变化,并作出管理预警。同时可根据多维数据预测林木生长规律,提前预测干预时间,可通过多期实景三维数据的比对和空间分析实现自动预警,并高亮显示在场景中。
 

辅助巡线

通过优立引擎完成大规模点云或倾斜摄影模型的秒级加载,在其场景基础之上,实现可视化远程控制最近的自动无人机或机器人辅助巡检,进行相关高危作业。同时场景中可接入监控设备,在对应的位置标注红外摄像头,点击可查看对应摄像头的视频,让维护人员大大提高效率。场景支持远程,多用户端协同运维,支持点云数据分段截取、测量,支持多类型终端设备的模型浏览和功能操作,并将维护方案和数字图纸传输给施工及其他维护人员,提升团队工作效率。
 

物联网监测感知实景三维可视化

通过传感器实现对于电力设备的实体监测,能实现涉及多个构件部位的多类型监测,三维可视化平台能够清楚标示具体监测点所在的位置,或者将探伤、电力巡检中所发现的问题点在模型对应位置进行标记,便于不同层级和分工的用户准确描述、分析、处理对应的管养维修工作。
 

设备远程控制

将实景三维场景与物联网控制接口和数据表单进行融合展示,当在三维场景内漫游的时候,在对应的位置展示出如传感器数据、监控数据等报表,实现虚拟场景下的设备信息同步;也可以接入物联网设施的开关,实现设备开关、电源开关功率强度、的远程控制,提升管理效率,优化如电力相关物联网设备的运行效率。

 

电力大数据管理

由于优立引擎解决了城市级别三维场景的加载问题,在其基础上接入城市级别物联网和大数据变成更加容易,在展示三维电网数据的基础上,通过市场主流的JSON接口可实时接入电力业务相关的作业车辆、作业人员、移动和固定设施等物体的位置与表单信息,可实时联动电网控制中心和其他协同工作部门的服务数据,实现智慧电力大数据的应用。

安全管控

虚拟仿真培训

将优立强大的三维引擎、全息交互等核心技术与虚拟现实(VR)技术融合,针对电力行业培训需求,模拟电力行业工作场景,定制化培训内容,建立考评系统。

  • 解决传统培训方式中实训安全隐患、人力物力损耗大等问题,提升训练效率;
  • 解决一般VR头盔方案中单人使用、无法长时间佩戴等问题,提升训练频次;
  • 解决普通VR场景缺乏真实感、沉浸感不强的问题,提升训练效果。

 

实景三维空间分析与量算

实景三维模型不仅仅具有可视化的特性,数据本身还具有距离、高度、面积、体积等多种空间结构信息,且能够达到测绘级的精度。在具体应用场景下,例如滑坡清理,可以直接进行滑面测量、土方计算、损失评估等分析工作。在电力行业中,针对电力施工、灾后电力建设、灾害风险评估等应用场景可发挥较大价值。

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