电力三维可视化

电力三维可视化：不能遁地但下知地理

北极星电力信息化网 2013-3-5 15:07:23 我要投稿

关键词: 电力信息化电力设施三维可视化

北极星电力软件网讯:电厂建成后，电力设施数量庞大，尤其是地下管网，它们纵横交错构成了十分复杂的电厂管网设施系统。在电厂生产管理中，很重要的部分是对电力设施的管理。对于这样一个庞大系统的管理，如果采用手工管理方式，作为管理依据的文字档案及图形档案都存在纸介质上，数据和图纸是分离的，数据和图纸的更新很困难，一致性难以保证；手工进行数据检索，由于数据量大，信息分散，检索效率很低，几乎不可能根据所存数据进行综合分析，使得在规划或改造地下设施及管线时心中无数、图上无据。往往只能依赖具有一定实践经验或经历的工程、维护人员充任" 活地图" ，给电厂地下设施建设、管理与维护带来极大困难。另外由于地下管线的资料残缺不全、精度不高或与现状不符，造成在施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，酿成地下设施损毁事故也屡屡发生，由此造成事故的直接与间接经济损失不可估量。

研究和采用新技术管理电厂地下设施以替代传统落后的管理模式，使电厂管线网络规划、建设与管理步入规范化、自动化、科学化的轨道，已成当务之急。对信息的处理和分析，计算机有得天独厚的优势，且三维可视化技术应用日趋成熟，因此，用计算机三维可视化技术实现地下管网管理，不仅是迫切的需要，而且也是切实可行的。

三维可视化信息系统

三维可视化信息系统是在三维图形数据库支撑下的可视管理系统，对有关三维图形数据库、关系数据库数据进行预处理、输入、存储、查询检索、处理分析、显示、更新和提供应用技术的系统。它不仅仅是具备存储、查询、检索功能的空间信息载体，更重要的是它还有模拟、管理、评估和科学预测等功能。利用三维可视化信息系统建立数字化企业管理系统能够为企业的管理、基建、维修、扩建和决策等方面提供最真实的地上、地下信息，有效提高企业的管理效益和管理水平；三维数字化电厂地下管网的建成，实际上是在计算机中建立了一座在数据仓库支持下的信息化电厂地下管网，从目前的技术水平来看，除了不能模拟仿真真实的工艺过程以外，其物理的和逻辑的形式与真实电厂地下管网并无本质的区别。

三维可视化信息系统能过实现如下功能：

1）．实现分层管理功能，如：地下管网、地上建筑以及厂区、生活区的地理与人文信息管理。

2）．实现检索查询功能，如：电厂地下设施、地上建筑的建设情况，维护、维修记录，设计数据、安装调试数据等庞大的属性查询功能。

3）．实现空间分析功能，如：管道长度、面积计算、空间测距、任意剖面分析等功能。

4）．实现三维图形浏览功能，如：不同视角、不同层面展示企业宏观形象，展示丰富、逼真的企业内容。

电厂全生命周期信息管理

电厂生命周期是电厂产生、存在和消亡的过程，从工作内容来说，是电厂从规划、设计、施工、建造、安装、调试、运行、维护，直到最终退役、拆除的整个过程。现有企业信息系统的建设，大多集中在企业正常生产运行时的信息管理，而没有从企业的整个生命过程去考虑信息的管理问题，电厂从规划设计到项目竣工，所产生的信息非常复杂，包括数据、文字、图形、三维模型等多种形式，这些信息作为电厂的历史资料对今后的生产运行起着重要的作用。由于生产所依赖的大量信息来自于工程设计和建设阶段，

如果不在一开始就注重信息的积累，工程竣工后，信息将会大量丢失，特别是人事变更等因素造成信息的整理非常困难。因此，有必要从生命周期的整个过程对电厂的信息进行管理。

由于地下管网不可见特性，所以，在电厂设计、施工阶段积累、保存数据，并辅之以直观的三维模型，将有效的提高电厂地下管网的规划、改造、维修、管理的准确性、先进性、科学性和及时性。

三维设计应用

国内一些电力设计院经过近5年的建设和发展，经历了引进、消化、吸收、二次开发等过程，基本完成了三维设计系统的建设工作。在发电工程中，三维设计已成为新的设计手段，2005年开工建设的300MW 及以上的火力发电厂主要专业基本实现了三维设计，提高了工程的设计质量和工作效率。

本院2003年开始使用PDMS 进行发电工程的三维设计，已完成锡林电厂等多个新建发电工程三维设计，达到了设计效率和设计质量“双提高”。设计中采用三维设计，二维出图，根据二维图纸进行电厂施工建设。工程项目的三维模型中包含着大量的设计数据及隐含着大量二维图纸不具备的数据，这些数据对于电厂全生命期数据管理有着重要意义，而且很难在电厂建成后补充完整。电厂工程三维设计成品三维模型的再利用，是电厂生命周期数据保存的重要环节。三维模型与电厂设计、建设、调试、运行的信息及数据库关联，可形成真实的可视化的数字化电厂，来提高电厂运行管理、设备维护、设备检修、培训等的管理水平。尤其对于电厂地下部份的三维模型对电厂的规划、运行、维护更具有实际意义。

电厂建成后地下管网将是不可见的，给地下管网的管理增加了难度，三维可视化技术很好的解决此问题，本院完成了呼和浩特金桥热电厂的三维设计，利用该电厂三维模型的地下模型及地上建筑等部分，与数据库信息关联，实现了呼和浩特金桥热电厂地下管网三维数字化可视化管理，收到很好效果。

三维技术在电厂地下设施管理中应用

利用电厂三维设计产生的地上部分和地下部分三维模型，进一步细化、完善后与设计图纸、厂家资料及其他地下设施管理、维护等所需信息数据关联，采用浏览器方式进行电厂地下设施管理，实践证明是可行的。

管理系统的设计遵循了以下原则：

①面向用户原则

系统以解决实际问题出发，满足电厂地下设施日常管理工作的需要，系统易于操作。

②先进性原则

系统的开发基于较高的层次，利用当前成熟的、先进的技术保证系统的性能。采用了三维可视化技术、数据库技术、浏览器技术。

③可靠性原则

系统的硬、软件，编码体系，各功能模块有扩充的余地，并保证具有相当的兼容性、稳定性。

④标准化、规范化原则

系统按标推化设计与开发，并遵循国家、地方行业技术标准和规范。

⑤遵循软件工程方法原则

系统的开发遵循软件工程方法，用工程化的思想设计和实现。

主要技术目标及要求：

①为了给不同层次的管理人员提供直观、形象的查询统计功能，能实现全图形化维护、管理及查询

检索功能和图形对象与属性数据的双向连动，以便用户方便的了解相关信息，做出相关的分析和决策。界面包括：三维视图显示窗口、二维导航图窗口、树状层次显示窗口、信息查询窗口、主要数据及属性显示窗口、菜单区、图形化工具条、方向罗盘控制区等，各窗口实现数据实时联动。

②针对电厂地下管网有通信、电力、给水、排水、暖气等多种类型的特点，设计分类管理体制，可方便的对不同类管网和图形进行开关操作，允许不同类管网具有不同的属性结构，并可按分区、道路、建筑物等多种形式管理、浏览、查询。

③三维显示查询：可通过三维窗口显示电厂地上、地下三维模型，进行漫游、放大（离近）、缩小（离远），选择三维管网查询信息，并可通过改变视角观察重叠在一起的管网和对三维管网进行查询。

④查询手段丰富：可根据不同条件对管网进行查询、统计，并可提供丰富的分析和输出功能。在三维视图漫游过程中点击元件直接查询；在树状结构中定位查找元件进行查询；通过字符匹配查找元件进行查询；可在三维视图中点击元件并逐级向上选择欲查询的树状层次进行查询。

基本功能：

构建地下设施信息系统充分重视地下管网数据特点，紧密结合管网管理的工作实际，不仅能提供规划、决策所需要的各种地下管网图形（某种管网的专题图，管网的纵横剖面图等）、报表，而且具备分析功能（计算图上地下管网长度、比较管网容量、空间查询、电子规划等），还有一定的超前性。

①全厂地上部分及地下管网的计算机三维显示及漫游（设备/零件准确空间布置定位，可以实时查看位置及量取距离尺寸），具有二维导航图功能，方便、准确定位三维显示区域，可根据不同要求透明、半透明、隐藏、显示三维模型。

②地下管网三维模型转换和属性数据入库功能。将电厂地上建筑和地下管网三维模型转换为系统格式；将来自不同三维设计系统三维模型属性及隐含数据，转换后存入数据库（SQLServer 等）中；具有数据录入界面，将有关数据录入数据库中，并且实现数据库与三维模型的关联。

③设计图纸、资料、参数与三维模型的关联。设计阶段设计图纸（矢量图或光栅图）、设计资料、有关参数和建设阶段的有关资料、记录（纸质文档扫描为电子文档）与三维模型双向关联，能够双向查询。系统提供了各类管件的施工资料和竣工资料的管理，能够查看任一管件的施工竣工资料，或者根据施工竣工资料信息查看属于相应施工竣工记录的全部管件，并根据施工竣工资料快速查询、统计和出图。

④MIS 系统的数据与三维模型的双向关联。电厂信息管理系统（MIS ）是现代电厂管理的需要，电厂利用电厂MIS 系统全面提高电厂生产和管理水平，为企业创造更多的经济效益。系统实现MIS 系统的数据与三维模型的双向关联，如地下设施维修库及备品备件库与三维模型的双向关联。

⑤可根据要求生成管道的平面图和轴侧图、管道材料统计表，管理各类图件等。提供管线长度测算、管网中图形数据的平面或立体空间距离、管网任意点高程、管段坡度和坡向，点图查询、属性定位、条件组合查询及统计等功能。还可生成符合国家规范的横断面、纵剖面及三维真实感立体图。实现厂内各类专业管线、管孔、井盖等的信息输入、管理、查询、各专业管线的自定义图幅输出等功能, 满足了电厂各类管线的规划、维护、施工和管理的需要, 为电厂管理提供准确可靠的地下管线的分布、走向、埋深等状态信息及各专业属性信息, 可以使电厂的设备设施管理与建设实现高效、合理和科学化, 有效提高电厂的工作效率和经济效益.

⑥图形数据（三维模型）分类、分区显示、输出，图形数据和属性数据的相互检索与同步更新，保证三维模型与属性数据一致、统一。

⑦地下管网维护和事故处理功能。发生爆管事件时自动搜索需关闭的阀门并且提供最佳事故处理方案。能在三维环境下进行可视化的施工或检修模拟。能进行可视化操作规程的制订和演示。

⑧采用先进的WEB 技术，用户可用普通的网页浏览器直接访问系统的数据资料，包括方便的图形操作功能、信息查询功能、信息统计功能、逻辑查询与图形定位功能等。浏览器端不用安装任何附加软件。

利用三维技术、数据库技术，将电厂设计、建设阶段的信息及地下设施三维模型和信息数据库，平滑地导入、加工处理，并集成电厂运行维护数据，再通过运行系统内其它各种相关功能，实现三维模型与信息文档的有力结合，形成三维可视化电厂地下管网管理系统，完成电厂地下管网在计算机环境下的重现，提高了电厂地下管网运行、管理、维护、检修、培训等科学化、规范化水平。此应用功能扩展可建立三维数字化电厂信息系统，具有应用推广前景。