三维可视

该项目属水电数字仿真技术领域，是电力行业和虚拟现实的跨界技术创新融合与集成。项目针对水电行业大型设备复杂隐蔽性对设计制造、生产管理、运行检修维护和教育科研带来的痛难点问题，在水电设备数字化精确建模及处理、沉浸式虚拟仿真软硬件集成及应用、水电数字孪生等方面开展了研究，自主研发了基于沉浸式虚拟现实技术的智慧水电数字孪生仿真平台，建成了首套五面LED-CAVE沉浸式虚拟现实检修仿真平台。 项目成果形成电力行业检修仿真技术标准规范，填补了国内外技术空白，在水电行业生产，制造，高校，设计和科研等单位进行推广，应用于设备数字三维可视化、现场辅助检修及决策、运行维护自主检修、安全应急演练、员工培训评价、三维设计及人机功效分析等业务，具有非常高的经济社会效益，在电力行业智慧化数字化转型升级发展中具有广泛的应用前景和推广价值。

针对输电线路走廊无人机三维测量与可视化管理中对海量激光点云数据处理与分析的应用需求，提出了一种基于大数据云技术的激光点云数据处理超算系统。该激光点云超算技术结合了激光点云分类、通道隐患三维量化分析、数据处理并行计算、海量数据管理等功能。通过在国家电网某220kV输电线路无人机激光雷达巡检项目中的应用对该技术进行了试验验证。

自国家电网公司确定了建设坚强智能电网的发展战略目标，在发、输、变、配、用各个电网运行环境逐步开始了智能化技术的研究和推广工作。智能变电站是整个环节中不可缺少的一部分。目前，为确保变电站安全、稳定的运行，除变电站综合自动化监控系统外，还辅助以PMS智能档案管理系统、仿真系统、视频监控系统、环境辅助系统等，这些系统目前都处于独立分散运行状态，相互之间缺少数据交互和整合，难以发挥协同效应。随着信息化，网络化、智能化技术的发展，通过变电站通过数据库方式进行建模，并将原各种分散系统进行有机整合和数据交互，并采用图形化或者三维可视化的形式进行数据展现，是变电站向智能化发展趋势的要求，也是国家电网和南方电网公司一直在主推的智能变电站发展高级模式。 基于面向对象的三维可视智能电网一体化管理平台项目采用以数据库为驱动的3D图形技术为基础，将PMS智能档案管理系统、仿真系统、视频监控系统、环境辅助系统等分散独立系统有机结合，解决了当前电力站点特别是变电站智能辅助系统、综合自动化实时系统、PMS系统及视频监控系统之间需要繁项配置的技术困局，提升了系统实用性，减少了变电站的日常维护工作量，为变电站运维，故障排除以及巡检等提供极大使利。 该平台是国内第一个以三维变电站管理平台模式通过开放动力环境接口，接入变电站辅助系统，根据程序设定的报警阀值自动进行大数据计算对比，实现超出的阀值对应的传感器定位，系统进行自动告警并上传技术的系统，该平台的上述技术填补了国内同类系统平台对于面向对象的可行性实现和兼容变电站环境辅助系统、地理信息系统等各类系统后不能够有效进行环境辅助信息判断告警的空白。

为建立完整的输电线路三维通道三维数据库，以便于进一步的开展信息化数字孪生应用，本案例首先通过搭载激光雷达、倾斜摄影、高清数码相机设备进行航空联合运维巡检，并结合地面多型移动测量、三维激光扫描设备对深圳地区线路进行多维数据采集，构建基于输电线路通道的激光点云、倾斜摄影及原始影像二三维数据底层数据。其次，通过三维点云、倾斜摄影模型及无人机可见光图片对输电线路杆塔进行三维数据获取，基于输电线路杆塔的塔型特征、挂点位置等进行提取，获取输电线路的几何外形，空间位置等信息，并结合绝缘子金具等高清图片，逆向构建GIM三维数字化电网模型。最终构建的基于GIS+GIM的输电线路走廊三维台账及信息化数据库及系统平台可有效提高输电线路走廊内树障排查、工况模拟、三维可视化培训、设计及运维分析、通道信息化展示及物联网监控等相关应用。

首先介绍了多源空天数据的概念及所包含的类型。其次，描述了构建新型电力系统过程中，多源空天数据在电网实时感知、可视可控、预测预警、防灾减灾等方面发挥的重要作用。在此基础上，提出了融合多源空天数据的输电网三维重构技术，可明确电力设施空间位置、重构电网三维可视化场景、感知电网周边环境，叠加电网运行数据，实现电网形态、状态的精准刻画，为新型电力系统建设提供强有力的数字化支撑。最后，对输电网三维重构技术及应用进行了展望。

该成果主要应用于电站设备管理与检修管理。 三维可视化智能检修系统，能够实现设备的虚拟拆装等过程，而不需要消耗现实资源，对发电行业提高管理效率和水平，起到了重要的作用。在三维结构化模型的基础上，建立高精度 3D 设备模型数据库，进行人机交互式训练，实现模型“从整到零，从零到整”的过程，同时显示各组件名称，从而实现对设备基本信息、结构组成、工作原理、标准操作以及故障分析等内容进行可视化培训，达到对设备拆解与组装的目的，帮助培训对象深化对设备结构的掌握程度。 三维点检分析系统建立一套基于完整的彭水水电站地形、地质、枢纽等水工建筑物、库区地灾灾害管控为主体的水工三维点检分析系统，并以三维信息模型为基础建立工程数据中心，提供模型服务和数据服务，形成基础数据平台，通过数据库服务器后台数据接口软件接收来自局域网内原有的水工点检系统和大坝安全监测系统的数据（简称监测数据）、视频监控数据、设备台帐等数据，形成以电站枢纽三维模型与监测数据、消缺数据等其他业务数据的关联和集成，将数据在 WEB 端集成展示，高效方便查询关键数据，为水工建筑物管理决策提供技术支撑。达到水工建筑物“信息流、业务流”的高度一体化融合，实现水工建筑物全寿命周期的自动化、信息化、智能化管理，应用水工三维点检分析系统实时监控设备运行状态和健康水平，确保水工设备的安全运行，使大坝安全管理“无人值班、少人值守”成为可能，为智能水电站水工设备远程监控提供可靠的技术保障。

近年来，我国电力企业面对新经济增长方式、资源约束、安全生产和环境污染的挑战，要求通过管理方式变化促进传统发电企业转型，减少对资源的过度消耗。同时，随着大数据、物联网、云计算、三维可视化等新一代技术的不断涌现和发展应用，为发电企业由传统的数字化向更加清洁、高效、可靠的智能化电厂发展奠定了基础。在此背景下，神华国华（北京）燃气热电（以下简称燃气热电）作为神华集团在首都打造的工程示范窗口，要在加强安全生产、提升管理品质、推动节能降耗、优化人员结构做出表率，这就须要借助智能化技术手段，来推进企业创新发展和精细化管理，保障安全生产运行、不断提升发电企业运营效益。 国华电力信息化从1999年准格尔电站的建设开始，到现在已有十五年的历史，经历了从无到有，从分散到集中，从业务应用到企业综合决策分析的历程。国华电力公司充分研判时代发展脉搏，积极落实集团发展战略，结合自身情况，提出“智能国华”的构想，并以燃气热电工程为实践，探索并实施了智能国华的创新发展理念。 智能国华顶层设计是支持神华集团战略实现、推动机制改革、实现管理创新、增强企业核心竞争力的重要保障，而本次燃气热电智能电站建设成为智能国华建设的先行者，在规划、设计、实践中引入先进的理念，借鉴成功行业经验，从全局的角度，围绕智能电站的发展运营自顶向下进行总体设计，对信息化各方面、各层次、各要素统筹规划，以集中有效资源，高效快捷地实现神华集团电力板块信息化的发展目标。 在具体实施中，北京燃气热电示范工程围绕建设“低碳环保、技术领先、世界一流的数字化电站”和“一键启停、无人值守、全员值班的信息化电站”的总体要求，根据生产运营需求，通过自动化、数字化、信息化技术，将研究、分析、诊断等业务移向后台并强化应用，通过“一部一室三中心”（党建行政部、主控室、分析诊断中心、成本利润中心、安全消防保卫中心）的业务模式，使发电生产更安全、更经济、更高效。 通过“智能国华”的推广，将在国华电力建成统一、简洁、高效、集成、实用的信息化体系，支持业务协同化，满足生产经营一体化，实现生产经营智能化，为管理提升、高品质绿色发电，建设“低碳环保、技术领先、世界一流的数字化电站”，打造具有“价值创造、传承文化”的“现代工业艺术品智能化企业”，提供有力的支撑。

案例以业务需求为导向，运用大数据技术，融合最新全国地图数据，优化激光数据存储及索引技术，结合工况模拟、电力线矢量建模、多源数据融合等智能算法，形成一套“数据高效处理—数据高效展示—数据深度应用”的直升机/无人机三维可视化运维体系，构建了数字电网三维地理信息系统，全面提升运维智能化和资产数字化管理水平，推动实现“碳达峰、碳中和”。

基于数字化的项目管控技术标准和管理体系，成功实现了施工人员安全防护、施工规范、设备性能和运作、施工环境等实时数据采集和管控。智能算法是智慧项目管控的核心部分，研究智能算法识别监控能及时获取施工工地的各项数据，能够精确有效的把控施工进度、安全和质量，实现全过程的可观、可测、可控的精益化管控需求，实现项目管理工作数字化、智能化、在线化，节约项目管理成本，提升管理效益和管理能力，高效推动智能电网建设。 施工现场识别监控是将更多的人工智能、传感技术、生物识别、虚拟现实等高科技植入到人员穿戴设施、场地出入口、施工场地高危区域关键位置，实现工程相关人员和施工现场的整合，是数字化更高级管理手段，提高了信息交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。通过实时数字化监测并记录起重机械（塔吊/龙门吊）、深基坑、高支模、设备资产等高风险作业项目的实施状态信息，开展大数据统计分析和趋势评估，监测的参数达到阈值时即刻预警，提升人身、机械安全隐患防控效率，保障人员作业安全。基于数字化的电力基建智慧项目管控应用以“人、机、料、法、环”五大现场因素为基础，采用三维建模技术和三维可视化技术，以数字化的形式，整合电网工程的设计成果、地理信息、数字化模型，实现对电网工程数字化表达和工程信息的综合查询与管理，推动电网工程数字化转型；实现工程相关人员和施工现场的整合，是数字化更高级管理手段，提高了信息交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。在基建工程领域全面推行工程项目基建人员实名制管理，有效解决施工单位违法转分包、拖欠工资等问题，强化施工作业班组和人员管理，落实责任追究和惩戒措施。为后期智慧施工、数字化移交和智能运维管控打下坚实基础。现场建筑3D打印技术运用先进的计算机技术及控制技术，将传统的砌砖、抹灰、浇筑转变为工业自动化打印的建设方式，工艺精度高于传统人工工艺；同时3D打印配电房的施工现场污水、粉尘及建筑垃圾的排放与传统的施工方式相比有所减少，满足“四节一环保”的建设要求，符合3C绿色电网的建设理念。

基于面向对象的三维可视智能电网一体化管理平台以数据库为驱动对电力站点进行3D建模，将电力站点内电气设备的实时运行状态采集装置、开关刀闸状态监测装置、温度、湿度、SF6、红外、烟雾、水浸等传感器、摄像头、轨道机器人等各种监测设备互联贯通，实现站内设备万物互联，解决了当前需要切换不同系统查看数据的技术困局，提升了平台实用性。