三维数字化

在火力发电领域，传统土建专业与工艺专业协同配合主要以二维配合为主。土建专业与工艺专业根据司令图，独立分别工作。土建专业先使用结构分析软件计算初版结构模型，并绘制CAD结构图纸，提出资料交给工艺专业。工艺专业工程师根据管道布置选型初算结果，给结构专业提出修改意见并在CAD图纸上手动增加工艺荷载。结构专业接收后在计算分析模型中更新荷载和布置，流程再循环。此流程端是双方专业在提出资料前交互较少，资料交互后发现问题会导致双方各专业较大的返工量。工艺专业提资图需要结构专业提资后手绘，进度慢且容易出错。积累版本多后，容易引起管理混乱，导致土建专业输入工艺荷载漏项。 电力结构设计专家系统SmartPPDS主要创新点如下：1、首次实现PDMS模型与土建gen计算模型双向局部更新而不丢失相应属性信息，实现模型一键更新。避免了工程师重复建模工作量，保持版本唯一性。2、首次提出预布梁概念，并应用于软件中。软件赋予工艺专业预布梁权限，由工艺专业在PDMS提预布梁位置，由土建结构专业接收确认调整，实现了工艺需求快速响应。3、首次将最新版《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012工况及荷载组合内置于软件，由软件根据需要自动生成需要的荷载组合。这种方法工况更加细致，准确性得到极大的提高，大大减轻了土建专业编辑荷载组合、荷载工况的工作量。4、创新设计流程。PDMS作为布置设计平台，由传统二维设计提资方式变为基于PDMS模型可视化提资，专业之间配合更加高效直观，减轻了专业内部外部的工作量，极大的提高了设计工程师的劳动生产率。5、首次研制出三维数字化流程管理。根据工艺提资土建受资流程，工艺提资分别设提资、校审、复核人，土建设主设接收人，并将提资数据分配给卷册负责人。各流程结束，自动推送到下一流程人，方便快捷。同时，对过程文件归档记录，加强了过程控制，提高了可追潮性。

为提高当前输变电工程三维设计数字化移交的质量和效率,顺应数字化转型技术趋势,文章设计与实现了一种多数据贯通的输变电三维数字化移交系统。首先阐述所提出的多数据贯通的移交系统层次化设计模型及其分层功能;其次从工程应用角度阐述了多数据贯通的输变电三维数字化移交系统设计的架构、数据贯通融合、GIM轻量化解析和GIS可视化等功能模块及其关键技术;最后阐述多数据贯通的数字化移交系统的开发实现。工程应用实例表明,多数据贯通的三维数字化移交系统可以有效完成输变电工程中数字化移交工作,提高输变电工程数字化成果的移交效率和移交质量。

报告中分析了智能电网对电力通信网的推进作用，以及当前电力通信网规划设计面临的问题，并且总结了近年来为满足电力通信网发展需要，在智能电网快速发展背景下开展的一些研究工作，其中主要包括通信网需求预测方法、规划设计方法与智能化手段以及新型通信技术在电力通信网中的适应性趋势。这些研究的成果都有效支撑了国家电网公司通信网规划工作，下一阶段将进一步结合三维数字化设计、大数据技术应用，加强规划数据的深度分析工作。

项目于2015年1月启动，开发成果随机组建设需要及时投入运营；整个基建部份与#1机组投入生产运行后证明，不但提高了机组基建阶段质量和运行可靠性，为运维期提供了三维、直观、完整的设计与施工资料，也为运行人员通过在线数据趋势的直观有效分析，摸索并建立设备劣化判据，及早发现设备故障先兆提供了基础条件。 本项目在工程建设中，打破以往基建MIS为基建而基建的理念，进行三维数字化在燃煤火力发电厂设备全寿命周期管理中的应用研究，开发了新型数字化发电厂的精细化三维设计平台和可视化基建、运行可靠性监控与管理软件。开发了基建生产一体化ERP技术，对基建期物资主数据收集方法进行创新，建立贯穿电厂生命周期的数据仓库，实现对基建期物资、设备和资产的精细化管控，基建向生产数据的平滑过渡和辅助转资，全寿命周期管理，形成以生产期需求为核心驱动的基建生产一体化管理系统。

主要讲解输电线路技术监督工作组织、工作流程、全寿命周期管理。梳理技术监督工作任务来源，形成技术监督清单，制定技术监督管控措施，数字化提升输电线路技术监督管理工作，在输电线路运维管理实现的部分成效。输公司电线路智慧全景业务平台建设情况，主要包括主网三维数字化线路建设和孪生输电线路智瞰平台，实现输电线路 360 全景数据。

本项目整体研究成果打通了三维数字化技术在工程建设全流程中的应用通道，使得三维技术不仅仅提高工程的设计质量和设计效率，更在设计阶段即建立起一套服务于工程建设全流程的数据信息库，数据信息贯穿设计、建设、运行、维护直到退役，整个过程的三维模型数据不断扩充，涵盖了各阶段各单位在工程建设过程中产生的各种资料和数据内容，所有的数据信息多阶段、多环节、多部门共同维护和使用，最终实现工程建设原始数据、过程数据、管理数据等的全属性、全寿命工程数据数字化移交。本项目针对项目各阶段的应用，实现三维技术的创新与实现，利用多项自主知识产权的软件工具，实现三维设计平台中的构架集成设计、三维电气布置设计、主接线设计、防雷接地设计、材料自动统计、短路电流计算；针对施工阶段的应用，在依托工程中实现设计施工一体化应用，并提出利用三维技术进行施工进度、质量、造价管理的应用方法；针对运维阶段的应用，开展三维实时在线监测技术创新与实现，研发三维实时在线监测系统展示平台，实现虚拟现实的环境中，集中展示变电站设备的各种静态数据信息和动态运行信息。 三维信息化技术可提高设计效率和质量，优化设计方案，减少土地占有率，减少施工工期及现场设计变更。经综合测算，可降低工程投资约1%。我院在引进软件公司的三维平台基础上，不断进行本地化全面研究和深度定制研发，形成多种实用有效的三维应用工具，已基本实现数字化三维360°全方位应用。

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。

系统从2016年推广以来，已在我国五大区域设计院、14个省份的省级设计院、经研院、地市级设计单位完成工程应用。系统在潍坊-临沂-枣庄-菏泽-石家庄1000千伏特高压交流输变电工程等特高压直流工程及30余项110千伏-750千伏架空线路工程的三维设计工作中得到广泛应用。工程应用中基础数据费用节支、人工节支、工程优化设计节支总额6亿元。此外，在未来五年中的持续应用中，预计可产生销售收入1.5亿元，工程应用节支15亿元，经济和社会效益显著。 项目成果在保证设计质量的同时有效控制工程造价，为建设坚强智能电网提供技术保障，推动我国输电线路工程设计水平有效提升，为建设资源节约型、环境友好型社会做出了巨大贡献。同时，系统在应用中形成设计过程及成果的数字化三维设计资料，是泛在电力物联网建设的重要数据基础，为实现“三型两网、世界一流”的战略目标做出了重大贡献

大型水电工程 EPC 项目具有技术难度大、牵涉面广、不确定风险因素多等特点，因此，需要一种创新性的、基于多要素、全信息的快速智慧决策系统，真正实现 EPC 项目管理信息系统“从无到有、从有到强、从强到智”。项目组依托杨房沟水电站工程，针对 EPC 模式下大型水电项目的管理特点，将传统的水电项目建设管理模式进行了创新，采用先进的 BIM、大数据、移动端、物联网等技术，借助数字化手段将工程建设精细化，管理深入至“单元工程级”，涵盖了工程设计、质量、进度、投资、安全等各个模块，实现了杨房沟水电工程设计施工的全过程数字化管理与智慧化管控。 本项目成果属于工程管理领域，主要管理创新成果包括：①首次系统地创建了一套基于 BIM的大型水电工程 EPC 项目的智慧管理体系，通过三维正向设计、智能建造、数字化移交等先进的技术手段实现了以设计施工一体化为核心的大型水电工程 EPC 项目全过程数字化建设管理创新，具有良好的应用前景和推广价值。②基于三维协同设计平台实现了水电工程全专业三维正向设计，并且实现了 BIM 模型的精细化、属性化和轻量化以及基于 BIM 模型的工程建设管理。③研发了可模块化配置的设计施工 BIM 管理系统，实现了大型水电工程 EPC 项目的设计施工一体化管控。④首次提出了有效解决大型水电工程 EPC 项目从“物理实体电厂”到“数字孪生电厂”的数据信息损失问题的整体移交方案，打通了工程全生命周期管理的“最后一公里”。 项目成果成功应用于杨房沟水电站工程，经济和社会效益显著，已有中国电力建设企业协会、水电建设监理协会、水力发电工程学会、水电水利规划设计总院、国电、国网新源等 30 多家单位到杨房沟水电站开展调研学习，各单位及专家一致认为本成果已达到国内外水电项目建设管理一流水平，具有很强的可操作性和推广价值。本项目的相关技术在两河口水电站、大古水电站、杭州地铁、雄安新区等项目中得到了应用，后续将在雅砻江流域卡拉、孟底沟等水电站中推广应用。项目组共计获得软件著作权 9 项，论文 8 篇，“工程三维数字化设计与施工管理一体化”成果被鉴定为“国际领先水平”。本项目对传统水电工程的建设管理进行了创新，真正实现了大型水电工程 EPC 项目基于移动设备的人机交互管理、扁平化管理、数据感知和共享管理，为大型水电工程 EPC 项目管理升级、优化生产组织提供了新思路、新方法，具有广阔的市场前景和巨大的应用价值，为国内同类工程建设创新管理思路提供了良好的借鉴。

三维输电铁塔塔头规划软件打破了以往塔头规划将三维场景投影成二维场景的局限。首次在输电线路领域实现了塔头规划设计手段从二维到三维的提升，采用三维仿真技术作为可视化展示的基础支撑平台，针对架空输电线路设计特点，独创性地构建出了满足设计要求的三维可视化渲染引擎，实现了输电线路各专业计算、二维图纸、三维模型的同步生成。满足了国网公司三维数字化设计不断更新设计手段和工具，提高设计效率，提升设计水平和质量的新要求。 本软件三维可视化实体全尺寸建模，实现了铁塔、金具串、导地线一体化建模，效率、精度显著提高；各工况金具串、导地线空间位置展现准确；塔头间隙校验自动化程度高；铁塔、金具串参数化建模和调整功能强大；计算书、二维图纸、三维模型等成果输出内容丰富；该软件结构合理，功能完善、界面友好、操作简单、显著提高工程的设计、建设质量和效率，具有明显的经济效益和社会效益。