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7月份,个国家气象站日最高气温突破7月历史极值;同时,疫情防控形势向好,企业加快复工达产节奏,电力负荷屡创新高。煤电作为我国最主要的电源,用不足50%的装机占比,生产了全国约60%的电量,满足了超70%的高峰负荷需求。
煤电作为火力发电的一种,通过煤在燃烧时产生的热能,将发电动力装置转换成电能。采用图扑软件的2D、3D和GIS可视化技术结合倾斜摄影和数字孪生技术,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。
HTforWebGIS支持对不同地图瓦片服务或数据、航拍倾斜摄影实景的3DTiles格式数据以及城市建筑群等不同的GIS数据的加载,同时,结合BIM数据轻量化、三维视频融合以及2D和3D的无缝融合等技术优势,在GIS系统中对海量的POI数据、交通流量数据、规划数据,现状数据等进行多样化展示。
基于HTforWeb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。基于数字孪生的三维技术,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。基于天气数据进行气象仿真,根据具体的需求,展现雨、雪等不同的气象数据三维仿真效果。也可接入气象数据,在恶劣气候来临前做好应对措施。
火电厂三维场景数据获取主要有航拍建模和人工建模两种方式。
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。不仅能真实反映地物信息,还能通过定位、融合、建模等技术,生成具有地理坐标系信息的三维厂区模型。航拍建模可以准确的和GIS匹配,OSGB模型数据具有多细节层次(LevelofDetail,LOD),系统可以根据用户浏览时和场景的距离显示不同精度的LOD层级模型。
人工建模,使用3dsMax、Maya、C4D等建模软件,基于影像数据、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,生产过程也需要大量人工参与;数据制作周期较长,时效性较低。人工建模要和GIS匹配需要人工进行空间矫正配准。
性能上,倾斜摄影适用于大面积复杂厂区或建筑群,可快速通过航拍采集的数据生成场景,避免花费大量时间进行手工建模。通过层级方式加载,不受性能限制,可以承载人工建模所无法承载的场景规模。
效果上,倾斜摄影所见即所得,可展示所有拍摄到的物体,但效果上不如人工建模,拉近后会存在模型贴图模糊,模型细节丢失等问题。同时倾斜摄影的灵活性也不如人工建模,如需对单栋模型实现点击事件,还需要进行单体化处理,并且无法从模型层面实现一些动画效果,例如拆解、透视、零部件拆解动作等。
成本上,航拍大规模成图加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式,能够有效的降低三维建模成本,提升模型的生产效率,降低了三维模型数据采集的经济代价。
工期上,通常1-5平方公里面积,采集数据+生成模型在1-2周左右,人工建模则是取决于建筑/设备数量和复杂程度,通常单个厂区建模周期在1-4个月之间。
实际应用中,用户可根据自身需求选择合适的方式,也可以两者相结合实现。例如本次案例则采用倾斜摄影+人工建模+BIM模型三种做法叠加对火电厂进行全方位展示。
透视效果
通过人工建模的方式,运用图扑软件虚拟仿真技术,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。
对于智慧火电厂而言,仿真建模展示远不能满足需求。利用图扑软件结合GIS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,去发现和专业识别隐患,处理隐患,上报隐患,让设备的故障消失在萌芽状态。通过巡检模拟人或者巡检车巡检的过程,经过设备时可以停留查看设备信息。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。满足不同类型资产的运维管理特性。
安全模块
安全管理是企业平稳正常运行的根本,利用云计算、大数据、虚拟仿真、北斗定位等技术提升安全管理水平,提高安全管理效率是现代化电厂的管理重点。通过在地图上显示各种图标对应于标签绑定的人或物,对标签进行实时监控,并在地图中显示标签的当前位置,进行实时管控。
在图扑软件2D面板展示累计安全运行时间,厂区综合信息,如火灾监测点位、门禁点位、厂区人员、厂区车辆、电子围栏、摄像头信息。点击底部菜单的火灾监测点位可查看整个火电厂的火灾监测点分布情况,结合北斗、UWB等系统,精准定位起火点,有效缩短救援时间。
火灾预演
通过动态箭头标示逃生路线,指向逃生出口方向,可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,因此疏散难度较大。但疏散时间的长短直接关系到人员的安全,通过将HTforWeb和BIM结合,借助传感设备和射频识别技术确定人员逃生数据,以Hightopo的三维可视化特点,将真实的疏散环境和疏散情况进行还原,与厂区真实情况切合度高。因此,在火灾逃生中,就能够有效提高员工逃生效率。
人员管理
采用图扑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,通过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。
可基于UWB定位基站或其他定位硬件基础,在三维场景中实现厂内员工实时定位可视化功能。在集控中心部署图扑软件可视化管理系统,管理人员可以实时监控厂区在岗人员的位置,通过场景交互查看员工信息、行动轨迹等数据。员工可随身携带定位卡装置,如遇危险可手动发出SOS信息。集控中心运维在图扑软件可视化系统内看到求救信息可第一时间做出反应。
门禁管理
门禁安全管理集图扑可视化技术、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,它涉及电子,机械,光学,计算机技术,通讯技术,生物技术等诸多新技术,能有效识别记录通行人员和车辆信息。在图扑可视化大屏可查看门禁分布区域、当日通过门禁的人数、拦截人数、拦截原因,构建网格化社会治安防控体系,提高对各类事故、案件和突发事件防范和应急处理能力。
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,例如:
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。图扑软件查询界面采用事件机制进行界面局部更新,避免FPS的游戏方式,过多进行无意义的界面刷新,避免桌面卡顿和手机发烫等问题。
点击3D场景底部摄像头图标可查看厂区智能摄像头分布,把摄像头叠加AI的算法,能够进行人员行为和物体的识别,让普通摄像头会思考。可视化界面接入监控系统,显示当前厂区场景。
图扑软件产品HTforWeb作为基于HTML5标准的组件库,可以无缝结合HTML5各项多媒体功能,支持集成各类视频资源形成统一的视频流,可在2D、3D态势地图上标注摄像头对象并关联其视频信号源,通过场景交互来调取相应监控视频,满足运维人员对场景进行实时态势感知、历史数据回溯比对、应急处理预案等监测需求。
图扑软件还支持视频融合,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。并可实现关键路径自动视频巡检,重点区域
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