《電子技術(shù)應(yīng)用》
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架空輸電線路三維協(xié)同設(shè)計系統(tǒng):持續(xù)助力三維設(shè)計 推動工程應(yīng)用

2018-11-18

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  2018年,《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》正式發(fā)布,明確提出堅持?jǐn)?shù)字城市與現(xiàn)實城市同步規(guī)劃、同步建設(shè),適度超前布局智能基礎(chǔ)設(shè)施,推動全域智能化應(yīng)用服務(wù)實時可控,建立健全大數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系,打造全球領(lǐng)先的數(shù)字城市。

  我國正大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、城市設(shè)施智能化。若將國家和城市比作人體,那么電網(wǎng)則是為人體輸送能量的血管,高電壓等級輸電網(wǎng)絡(luò)則堪比連接城市的“大動脈”?;A(chǔ)設(shè)施、城市的數(shù)字化和智能化,必將以輸電網(wǎng)絡(luò)的三維數(shù)字化為基礎(chǔ)。

  據(jù)了解,電網(wǎng)的三維數(shù)字化是指通過軟件建立電網(wǎng)設(shè)備、建筑的三維模型,并在電網(wǎng)的設(shè)計、建設(shè)、運營過程中,基于模型對電網(wǎng)組件進行監(jiān)控和管理的過程。通俗地講,即相當(dāng)于在軟件中1:1的虛擬出一個和現(xiàn)實世界中完全相同的電網(wǎng)體系,且通過傳感器、攝像頭等設(shè)備,與電網(wǎng)設(shè)備連接,實時保持虛擬和現(xiàn)實的同步。

  目前,現(xiàn)有的集中三維數(shù)字化技術(shù)手段主要包括:GIS(geography information system地理信息系統(tǒng))、BIM(building information modeling建筑信息模型)、VR(Virtual Reality虛擬現(xiàn)實)、AR(Augmented Reality增強現(xiàn)實)。

  其中GIS系統(tǒng)的特色在于可以在管理電網(wǎng)數(shù)字化模型的同時,管理海量的地理信息,例如輸電線路周圍的山脈、農(nóng)田、房屋等。這種技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)的設(shè)計過程中后,能夠在設(shè)計階段,完成對電網(wǎng)線路走向、電廠位置等設(shè)計方案的優(yōu)化,并在三維實景中校驗和查看設(shè)計成果,實現(xiàn)設(shè)計效率和質(zhì)量的提升。

  據(jù)介紹,BIM系統(tǒng)的特色在于能夠管理全壽命周期中的電網(wǎng)模型,以及模型的全部屬性信息。具體來說,例如輸電線路的BIM模型當(dāng)中,不僅包含可視化的三維模型,還包括線路中鐵塔的制造廠家、零件個數(shù)、導(dǎo)線的尺寸、流量,甚至也可包含由現(xiàn)場傳回的實景監(jiān)控錄像等。在電網(wǎng)的建設(shè)過程中,通過BIM模型能夠?qū)崿F(xiàn)對施工進度的模擬和監(jiān)控,并且對施工物資的進場情況、堆放位置等進行管理和控制,提升施工效率。在電網(wǎng)完工后,可通過設(shè)備芯片、傳感器等對電網(wǎng)運行情況進行實時監(jiān)測和預(yù)警,確保電網(wǎng)安全運行。

  業(yè)內(nèi)專家表示,VR及AR技術(shù),可以看做對BIM以及GIS技術(shù)的綜合應(yīng)用。通過BIM、GIS系統(tǒng)構(gòu)建的模型及實景環(huán)境,可在AR、VR場景中更多維度的觀看和體驗。例如,在穿戴VR設(shè)備后,工作人員可在虛擬場景中,對電網(wǎng)設(shè)備進行巡視和檢查?;蛘咴贏R場景中,工作人員可將一個虛擬的電廠設(shè)備擺放在自己的桌面上,進行模擬的檢修練習(xí)。虛擬設(shè)備與真實設(shè)備完全1:1還原,這就為檢修人員的培訓(xùn),以及不斷電故障清除等常規(guī)工作提供了更多的練習(xí)機會,確保電網(wǎng)能夠高效、穩(wěn)定的運行。

  業(yè)內(nèi)人士透露,在三維數(shù)字化電網(wǎng)的建設(shè)中,GIS+BIM技術(shù)已經(jīng)有了一定程度的應(yīng)用。在“科幻大片”當(dāng)中經(jīng)常能見到的,在個人電腦中分層、分零件查看電廠、架空線路、變電站等設(shè)施,并通過對虛擬模型的操作,控制實際電網(wǎng)設(shè)備,也完全成為了現(xiàn)實。AR、VR技術(shù)的應(yīng)用仍在探索階段,這兩項技術(shù)的應(yīng)用瓶頸主要在于構(gòu)建虛擬場景的數(shù)據(jù)來源匱乏,且可穿戴設(shè)備的成本相對較高,尚未達到大規(guī)模應(yīng)用的條件。

  但隨著相應(yīng)技術(shù)的飛速發(fā)展,軟硬件設(shè)備的不斷升級,大面積應(yīng)用AR、VR技術(shù)進行三維數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)的一天,并不遙遠。到時,人們將能夠在沉浸式的VR場景中觀看電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計、建設(shè)、運營過程,有暫時的停電事故時,或可實時查看相關(guān)故障點的檢修進程。在數(shù)字中國、智慧城市的建設(shè)中,三維數(shù)字化電網(wǎng)作為不可或缺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),也將發(fā)揮重要作用。


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