圖撲軟件( Hightopo )自主研發(fā)了強(qiáng)大的基于 HTML5 的 2D、3D 渲染引擎，為可視化提供了豐富的展示效果。介于 2D 組態(tài)和 3D 組態(tài)上，Hightopo 的 HT for Web (以下簡稱 HT )產(chǎn)品上的有著豐富的組態(tài)化可供選擇，本文將運(yùn)用 HT 豐富的 2D、3D 組態(tài)搭建可視化解決方案。

當(dāng)前，進(jìn)入“十四五”時期，在市場需求、技術(shù)創(chuàng)新與公共政策的協(xié)同推動下，我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。電網(wǎng)作為與人民生活息息相關(guān)的領(lǐng)域也正加快著前進(jìn)的步伐，以適應(yīng)智能社會的發(fā)展。變電站作為電網(wǎng)的核心環(huán)節(jié)，智慧變電站的出現(xiàn)改變著傳統(tǒng)變電站運(yùn)維模式，實(shí)現(xiàn)變電站智能化、綠色化的轉(zhuǎn)變，加快構(gòu)建“無人值守+集中管控”的變電運(yùn)維新模式的轉(zhuǎn)型升級，亦推進(jìn)了智慧電網(wǎng)的發(fā)展。

今天將采用 Hightopo 的 HT for Web 產(chǎn)品來構(gòu)建輕量化的 3D 可視化場景，建立動態(tài)的數(shù)字化變電站模型，數(shù)字孿生變電站可視化系統(tǒng)。多維度呈現(xiàn)變電站運(yùn)維場景，實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測，運(yùn)維設(shè)備、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通。加強(qiáng)變電站設(shè)備的全狀態(tài)感知力與控制力，增強(qiáng)變電站安全生產(chǎn)保障能力，提高運(yùn)檢精益管理水平。

效果展示

以三維中國地圖為背景，突出展示福建省超高壓輸電網(wǎng)效果。500kV 變電站為樞紐站，主要用于跨區(qū)域輸電。樞紐站在 2009 年以前以敞開式為主，2010 年以后以 GIS 站為主，體積大且數(shù)量有限，整個福建省有 26 座，閩南片區(qū) 13 座，其中在建的有兩座。

采用人工手動擺放變電站點(diǎn)位的方式，呈現(xiàn)出福建省中 500kV 超高壓變電站在三維電網(wǎng)地圖上的位置，同時繪制出具有動態(tài)流動效果的輸電網(wǎng)，生動形象的展示出輸電網(wǎng)的運(yùn)作狀態(tài)。

然而福建省所有超高壓、高壓、中壓和低壓變電站共上千座，采用人工手動擺放的方式顯然不切實(shí)際。如果有經(jīng)緯的信息，亦可利用投影算法，將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)，動態(tài)生成站點(diǎn)。

HT 也提供結(jié)合 GIS 地圖展示所有變電站點(diǎn)位的解決方案，HT for Web GIS 產(chǎn)品的定位在于運(yùn)用產(chǎn)品強(qiáng)大的可視化技術(shù)，將地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)的數(shù)據(jù)進(jìn)行豐富的可視化展示，實(shí)現(xiàn)將數(shù)量龐大的變電站點(diǎn)位數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在三維地圖上。使用 GIS 的好處是可以通過多細(xì)節(jié)層次( Levels of Detail , LOD )的方式加載出更多地圖細(xì)節(jié)，可以直接了解到每座變電站所處具體位置。

采用輕量化三維建模技術(shù)，根據(jù)變電站現(xiàn)場的 CAD 圖、鳥瞰圖、設(shè)備三視圖等資料進(jìn)行還原外觀建模，通過 HT 實(shí)現(xiàn)可交互式的 Web 三維場景，可進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)，場景內(nèi)各設(shè)備可以響應(yīng)交互事件。

系統(tǒng)分析

運(yùn)行狀態(tài)全局監(jiān)控

通過多源數(shù)據(jù)的綜合分析，在地圖上實(shí)時展示變電站正常、警戒、告警等狀態(tài)信息，可快速的定位發(fā)出預(yù)警的變電站。將電網(wǎng)負(fù)荷信息展示在頁面面板上，可直觀得知當(dāng)前負(fù)荷數(shù)據(jù)及歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整個輸電網(wǎng)管控的可視、可知、可控。

電壓電流回路可視化

通過 3D 可視化技術(shù)，展示電壓互感器和電流互感器供電的全部回路走向，結(jié)合科技感元素模擬電流流動效果，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備(變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等直接用于生產(chǎn)和使用電能的設(shè)備)運(yùn)行工況的監(jiān)視、測量、控制及調(diào)節(jié)等。

智能巡檢

變電站日常維護(hù)需要大量的巡檢人員對設(shè)備進(jìn)行檢查，不僅效率低下也十分危險，且高溫、暴雨、大霧等嚴(yán)酷天氣頻發(fā)，為人工巡檢帶來許多阻礙。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、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、更精益且更及時。通過智能的巡檢系統(tǒng)，根據(jù)報警設(shè)備發(fā)出報警信息，第一時間到達(dá)目標(biāo)位置，能夠?qū)崟r查看巡檢視頻及報警信息，工作人員可及時知曉并作出相應(yīng)的處理。智能巡檢的運(yùn)用，不僅提高了工作效率，減輕運(yùn)維人員勞動強(qiáng)度，降低運(yùn)維成本，同時，有效提高了無人值守變電站的安全監(jiān)控管理。

設(shè)備實(shí)時監(jiān)控

在變電站可視化系統(tǒng)中將一次設(shè)備規(guī)模和感知設(shè)備規(guī)模顯示在頁面面板中，便于運(yùn)維人員統(tǒng)計相關(guān)設(shè)備數(shù)量。

在頁面中展示重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備狀態(tài)，利用不同顏色的圖標(biāo)代表不同的設(shè)備狀態(tài)，即正常[藍(lán)色]、異常[黃色]、重癥故障[紅色]。一旦設(shè)備狀態(tài)異常，則會出現(xiàn)在該區(qū)域，而重癥設(shè)備需要馬上進(jìn)行維修。實(shí)現(xiàn)此功能，是根據(jù)設(shè)備監(jiān)測傳感器閾值判斷的情況，由后臺給前臺推送狀態(tài)參數(shù)，前臺根據(jù)狀態(tài)參數(shù)，將對應(yīng)設(shè)備圖標(biāo)放入該位置。數(shù)字孿生變電站系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控，利用人工智能分析等技術(shù)對設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判，進(jìn)行實(shí)時診斷，告知設(shè)備的健康狀態(tài)，由人工預(yù)防檢修轉(zhuǎn)換為智能預(yù)測檢修。

HT 三維可視化系統(tǒng)支持跨平臺瀏覽，任何移動終端都可進(jìn)行瀏覽，即使不在工位上的運(yùn)維人員也可以通過手機(jī)或 IPad 進(jìn)行監(jiān)控，使得以往運(yùn)維人員必須在主控室內(nèi)進(jìn)行管控的局限迎刃而解。

設(shè)備管理

變電站部署了溫濕度等智能感知元件，實(shí)現(xiàn)了變壓器、氣體絕緣變電站(Gas Insulated Substation，GIS)、開關(guān)柜等設(shè)備及環(huán)境信息的全面實(shí)時感知。在設(shè)備實(shí)時感知列表中，設(shè)備的報警、故障、空閑、在線等狀態(tài)信息以不同顏色展示，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)監(jiān)測與評估。通過智能分析，自動對設(shè)備壽命、負(fù)載等進(jìn)行評估，進(jìn)行智能化實(shí)時計算，針對不同負(fù)載的設(shè)備做出不同的配置，使得設(shè)備管理決策不再盲目，建立從設(shè)備、現(xiàn)場到企業(yè)管理之間的高效地橋梁。

人員定位之作業(yè)安全預(yù)警

實(shí)時跟蹤人員的位置，根據(jù)后臺傳回的位置信息，在三維場景中進(jìn)行標(biāo)識，實(shí)現(xiàn)對工作人員位置的監(jiān)控。依據(jù)系統(tǒng)中的安全操作區(qū)域，結(jié)合工作人員的定位信息，判斷其是否在安全區(qū)內(nèi)工作，若超出安全區(qū)則向作業(yè)人員發(fā)出安全告警。結(jié)合三維實(shí)景中預(yù)設(shè)的電子防護(hù)欄，當(dāng)人員誤入設(shè)定的危險區(qū)域時，可進(jìn)行相應(yīng)的告警。

變壓器拆裝演示

通過三維虛擬仿真的變壓器組裝動畫，介紹變壓器設(shè)備的工作原理以及裝配過程，直觀展示變壓器主要部件的構(gòu)成及安裝位置，配以文字說明介紹其主要特性，逼真且具有科技感帶入。由 HT 自主研發(fā)的這套 3D 可視化系統(tǒng)，可作為變壓器現(xiàn)場安裝及維護(hù)工作的仿真培訓(xùn)資料，高效而又靈便的實(shí)現(xiàn)新員工的變壓器工作原理教學(xué)。

溫度場分布可視化

通過實(shí)時監(jiān)測變壓器中溫濕度傳感器的信息數(shù)據(jù)，利用三維熱力圖的方式將變壓器的溫度場實(shí)時展示，且當(dāng)鼠標(biāo)懸浮在位置時可顯示當(dāng)前位置的實(shí)時溫度數(shù)據(jù)，可更加快速且精確的定位變壓器具體部件的發(fā)熱情況，及時作出應(yīng)對措施，高效的解決或避免不可控問題。

設(shè)備實(shí)操

采用 HT 創(chuàng)新的 3D 可視化建模技術(shù)，搭建隔離開關(guān)設(shè)備可交互式環(huán)境，提供全方位與實(shí)操式的培訓(xùn)體驗(yàn)，較好地解決了專業(yè)的大型復(fù)雜設(shè)備在員工培訓(xùn)上面臨的諸多困難和問題。通過控制隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的操作面板、主刀閘、左側(cè)地刀、右側(cè)地刀等部件，讓用戶直觀操作設(shè)備，了解其動作原理，真正地實(shí)現(xiàn)三維交互仿真演示培訓(xùn)。

感知數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測

每一種傳感器根據(jù)實(shí)際安裝位置分布點(diǎn)位，將 GIS 等一次設(shè)備的在線監(jiān)測點(diǎn)一一標(biāo)識出來，每個點(diǎn)位的傳感器狀態(tài)都具有相應(yīng)的展示效果，如告警以紅色標(biāo)注、異常以紅色閃爍的形式展現(xiàn)。當(dāng)鼠標(biāo)滑到傳感器點(diǎn)位上，展示其實(shí)時狀態(tài)信息面板，點(diǎn)擊傳感器點(diǎn)位時，進(jìn)入其詳情列表，查看該傳感器的歷史數(shù)據(jù)及趨勢曲線。同時，可以方便的根據(jù)傳感器菜單切換查詢其他位置的傳感器歷史數(shù)據(jù)及趨勢曲線。

電力接線圖展示

主控室大屏上展示的變電站一次設(shè)備電力接線圖，利用 HT 技術(shù)繪制的 2D 組態(tài)圖，也可升級為 3D 組態(tài)圖，更加炳若觀火。變電站的電壓電流進(jìn)出回路以及各一次設(shè)備的狀態(tài)皆可以通過 3D 組態(tài)圖的形式展現(xiàn)，使得非專業(yè)人士所不能理解的連接關(guān)系，通過圖形、動畫等形式顯示在 Web 場景中，實(shí)現(xiàn)大眾易理解的展示目的。

智慧檢修

時間軸展示最近30條自檢數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)開始自檢時，所有傳感器將會以動畫的形式展示檢測情況，時間軸將自動插入一個時間節(jié)點(diǎn)，用戶可自行查閱歷史檢修記錄，并且導(dǎo)出相應(yīng)的自檢報告。智慧檢修，能夠?qū)崟r檢測設(shè)備健康狀態(tài)和監(jiān)控設(shè)備預(yù)警，幫助人工識別與定位設(shè)備故障，從而以更高的效率生成最優(yōu)的檢修方案。

總結(jié)：

圖撲軟件的變電站 3D 可視化系統(tǒng)將多種復(fù)雜的管理系統(tǒng)信息聚集在虛擬仿真環(huán)境下，搭建變電站全場景的呈現(xiàn)，通過智能數(shù)據(jù)分析，人工智能巡檢、實(shí)時監(jiān)控告警等功能的結(jié)合，使運(yùn)維人員更高效的集中監(jiān)控管理，達(dá)到降本增效的目的。基于多年項目經(jīng)驗(yàn)積累和夯實(shí)的可視化技術(shù)支持，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行高效的定制化設(shè)計與開發(fā)，為行業(yè)建設(shè)添磚加瓦。更多行業(yè)應(yīng)用實(shí)例可以參考圖撲軟件官網(wǎng)案例