智慧火电厂数字孪生3D交互解决方案

智慧火电厂数字孪生3D交互解决方案

   采用圆欣智能VIOSIONTOPO的 2D、3D 和 WebGIS 可视化技术，搭建出火电厂不同机组区域、输煤区域、化学水处理区域、公用系统区域、生活办公区域、主变及升压站区域的三维可视化系统。利用泛在感知、自适应、智能融合与互动化，让火电厂在工程设计、生产调度、过程监控、故障诊断、运营管控、可视化运维等不同环节实现智慧管理。

    基于Web 和 GIS 技术的智慧火电厂通过获取三维场景数据实现火电厂的数字孪生，将物联网、人工智能、大数据等新 ICT 技术进行整合，对火电厂安全模块、环保模块、生产模块进行全方位的数字化建设，建设成新一代科技、高效、安全、绿色、健康的火电厂。根据天气数据进行气象仿真，展现雨、雪等不同的气象数据三维仿真效果。在恶劣气候来临前做好应对措施。

航拍建模

也称倾斜摄影实景三维，通过从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像，以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理。通过定位、融合、建模等技术，生成具有地理坐标信息的三维厂区模型。

人工建模

使用 3DMax、Maya、C4D 等建模软件，通过影像数据、CAD 平面图或者拍摄图片估算建筑物轮廓与高度等信息进行人工建模。但建筑纹理与实际效果偏差较大，生产过程需要大量人工参与；数据制作周期较长，时效性较低。

透视效果

   通过人工建模的方式，运用圆欣智能虚拟仿真技术，按照智慧火电厂机组区域的内部布局，1：1 制作 3D 可视化仿真互动模型，内部设备和建筑一览无余，便于运维查看。

   仿真建模展示远不能满足需求，还需利用圆欣智能的 WebGIS 进行人员、车辆、设备的定位、监控管理，分析各类监控点位的布控合理性，全面监控厂区的生产状态，才是厂区智能化转型的重点。在安全方面，对厂区、消防设备等进行数字孪生；在环保方面，对 NO2、汞、PM2.5 等有毒有害物质排放情况进行分析，指导火电厂的环境治理工作，促进厂区的绿色化转型。

漫游巡检

   火电厂电力巡检人员需要对运行的机器、工艺设备、管道、仪器仪表等进行规范的检查，去识别隐患，处理隐患，上报隐患，让设备的故障消失在萌芽状态。漫游巡检功能根据增设的多类型巡检内容和多条巡检路径，可选用第一人称视角漫游或者无人机视角漫游进行全时段自动巡视，巡视速度可自由选择。

   第一人称视角漫游可带来沉浸式体验。无人机视角漫游从空中漫游查看，展示火电厂的宏大，带来震撼观感。

火灾预演

   通过动态箭头标示逃生路线，指向逃生出口方向，模拟多条疏散路线并预测时间，测算出最佳逃生路线。

   火电厂内人员密集度高，地形复杂，疏散时间的长短直接关系到人员的安全。通过圆欣智能的Web3D可视化，借助传感设备和射频识别技术确定人员逃生数据，将真实的疏散环境和疏散情况进行还原，有效提高员工逃生效率。

人员管理

    通过圆欣智能可视化，管理厂区总人数，汽机、输煤、锅炉房人员信息分别统计，采用3D场景内的人员快捷导航功能快速定位人员。人员定位有助于管理者调动各区域员工，加强全局管理，提升企业的智能化水平和运行效率。

门禁管理

    门禁安全管理集圆欣智能可视化技术、AI 人脸识别技术、微机自动识别技术、现代安全管理措施为一体，涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等，有效识别记录通行人员和车辆信息。

   门禁系统还可集成其他专业系统楼宇自动化、闭路监控、防盗及消防报警等其他系统协调联动，从而使安防整体性和安全性得到提升。

摄像头管理

   摄像头是厂区实现主动式防御的关键，列表显示在线、离线摄像头数量，可根据名称搜索查看摄像头位置。点击 3D 场景底部摄像头图标可查看厂区智能摄像头分布，叠加 AI 的算法，能够进行人员行为和物体的识别，可视化界面接入监控系统，显示当前厂区场景。

   圆欣智能还支持视频融合，将 2D 视频图像融合到场景的 3D 模型中，为用户提供直观的视频图像和简单的视图控制。通过室内监控视频与三维场景叠加展示，可如临其境查看现场情况。实现关键路径自动视频巡检，重点区域关注目标快速锁定等高级功能，为日常管理和突发事件的处理提供直观准确的解决方法。

电子围栏

   火电厂的 3D 界面内用黄色表示厂区的各个电子围栏位置，并在人员入侵时弹出提示框，提醒集控中心并及时通知入侵者离开。利用圆欣智能可视化面板显示违规记录，如违规时间、事件、处理状态，后续有针对性地加强管理。

   电子围栏是目前较为先进的周界防护报警系统，采用了先进的“阻挡为主，报警为辅”的周界安防理念，集“威慑、阻挡、报警、安全”于一身，可对人流态势风险进行分析研判。围栏分为永久性围栏和临时性围栏，永久性围栏在火电厂项目中出现在汽轮机、变压器、升压站等区域；临时性围栏出现在厂区内临时施工或者“两票”维修区。

车辆管理

 火电厂是密集多径场所，可采用 UWB、Wi-Fi、蓝牙AOA、红外线、超宽带、RFID、ZigBee、动作捕捉、超声波等技术配合北斗卫星导航系统，收集车辆运行轨迹。将圆欣智能可视化系统和路网系统结合，达到缩短车辆旅行时间、降低行车延误、减少车辆空驶和乱停、保障行车安全、提高场内道路通行能力。

    厂区车辆定位管控系统具备车辆基础信息查询、车辆实时定位跟踪、车辆实时位置查找、车辆安全状态查询、车辆实时巡查盘点、车辆异常报警联动等功能，可实现厂内车辆实时监测和安全预警智能化，提高车辆智能化管理效率。

安全四色图

   结合火电厂实际情况，绘制企业安全风险分布图，从组织、制度、技术、应急等方面对不同等级的安全风险采取有针对性的管控措施，确保安全风险始终处于受控范围内。将火电厂安全风险等级从高到低划分为重大风险、较大风险、一般风险和低风险，分别用红、橙、黄、蓝四种颜色标示。通过安全四色图分析，对重点安全防范区域的消防设备和监控设备的布控，具有重要的指导意义。

环保模块

   火电厂对环境的污染主要包括空气污染、废水污染、工业固废污染、工业噪声污染、电磁污染。锅炉的烟气通过高烟囱排入大气，通过圆欣智能可视化系统，统计监测点位的烟尘、NO2、汞排放、PM10、PM2.5、SO2 正常和异常指标数据，加强异常指标区域的环境管理，构建绿色厂区。

 点击底部菜单，在 3D 场景内相应区域出现图标。通过数据层面的整理提炼，将分散在各个“信息孤岛”中的有效信息资源进行全面整合，全面支持数据共享、统一管理和分析决策。

AQI 云图

   用绿、黄、橙、红、紫表示空气污染的轻重程度，加强重污染区域的环境治理和人员准入，保障员工身体健康。将各个独立分散的数据库或信息系统中的数据抽取到圆欣智能可视化系统，实现多业务处理以及管理决策层的数据共享。

三维工艺流程

   采用三维组态的方式实现电厂关键工艺流程上的设备连接，一方面可监控重要设备的运行信息；另一方面，用三维组态展示出燃煤发电厂的主要发电工艺：输煤栈桥→筛煤机→碎煤机→输煤皮带→给煤机→磨煤机→锅炉→汽轮机→发电机→主变→升压站→电网……

   实现工业物联网现代化的、高性能的、跨平台（桌面 Mouse /移动 Touch /虚拟现实 VR）的图形展示效果及交互体验。

地下管网

   采用透视效果呈现火电厂三维地下管网在厂区分布情况，了解管道布局和走向，避免地下作业时损坏管道。结合各种信息传感器、射频识别技术、红外感应器、激光扫描器等监测管道状况，避免爆管、管裂等情况的发生。

升压站建设流程

   圆欣智能将 BIM 建筑数据叠加到 3D 场景中，将 BIM 模型叠加到地图场景中，实现 BIM + GIS 的结合展示。结合 BIM 技术，对升压站的建筑结构、基础设施系统内设备进行三维模拟呈现。

   通过 VISIONTOPO引擎进行渲染，仿真还原升压站建设流程，地基建筑→围墙→变压器区→刀闸区→开关区→钢塔→线缆，实现智能施工管控。圆欣智能还提供了 BIM 模型转图元的功能，可对 BIM 文件做轻量化处理，在 Web 场景中高效流畅地加载运行，降低开发成本。

机组数据监测

   点击底部菜单的机组数据监测，可在三维场景内查看机组负荷、汽机转速、给水流量等机组主要参数的实时数据，进行电力设备状态检修、厂站智能运行、作业机器人替代、大数据辅助决策等，进行火电厂的数字化、无人化管理。

   圆欣智能将 2D 和 3D 无缝融合，通过图表的数据绑定，利用不同样式的图表统计方式统计安全运行天数、厂区面积、总装机容量、机组实时功率；日发电量、月发电量、总发电量数据；供电煤机、发电煤耗、负荷率等生产指标；锅炉机组和汽轮发电机组等设备运行效率。采用柱状图和折线图结合的方式展示日煤耗、月煤耗、总煤耗，了解厂区基本运行状况，保证火电厂运行的安全性、经济性和电能的质量。

   虚拟电厂是满足新型电力系统需求侧互动响应能力的重要工具，其提供的新能源电力与传统能源和储能装置集成的模式，能对大电网呈现出稳定的电力输出特性。挖掘了各品类电源顶峰发电潜力，优化跨区域电网间的开机备用、错峰支援、余缺调剂。

  《中国电力发展报告 2022》建议，通过多能互补形式，推进新能源基地化开发，探索建立新能源基地有效供给和有效替代新模式。推广应用多时间尺度功率预测、智慧调控等技术，有效提升新能源可靠支撑能力和消纳水平。

   智慧电网要求建设智能调度体系，实现源网荷储互动、风光一体等多能协同互补及用能需求智能调控，合理布局“新能源+储能”一体化友好型新能源电站。