三維可視化數字在變電站移交中的應用

曹權林，羅慶兵，白彪，姚莉

(云南電網有限責任公司普洱供電局，云南 普洱 665000)

0 前言

變電站的建設過程中會產生大量的圖紙、文檔等數據。各類數據在工程設計、采購和施工等各個階段起著不可替代的作用。采用三維可視化數字移交技術建設變電站信息集成平臺，可以將設計階段的二維圖紙、三維模型、智能流程圖等文檔數據資料、建造階段的施工文件、設備文檔等靜態數據和生產運行階段的MIS 系統、GIS 系統、監測系統等各類信息系統的動態數據有機整合，節約變電站資料管理過程的投入，提高數據管理的規范性、準確性和一致性，提供變電站運行維護的效率。

1 變電站三維可視化數字移交技術

變電站三維可視化數字移交技術是一個以1:1 建模的三維變電站為基礎搭建的信息集成管理平臺。它是一個龐大的數據展示、查詢和管理平臺。它以三維模型為數據載體，把變電站繁復龐雜的設備、工程設計文檔等靜態數據，連同生產MIS、GIS 等相關信息化系統提供的動態數據，按照三維空間有機地整合。在數字化虛擬變電站環境中，工程數據和生產運行數據的能夠以三維可視化化的方式查詢，并實現各種模擬推演、模擬培訓、輔助維修技改等高級應用。以三維數字技術為基礎，以數據庫為中心、以網絡為支撐、以項目管理為主線，集電網的規劃設計、建造和運維管理為一體的綜合信息集成系統，并結合新的生產方式對管理模式和業務流程進行了優化或重組。

某變電站采用的WIZPLANT 平臺是三維數字化信息管理平臺。該平臺以三維對象化信息技術為基礎，集成來自工程全生命周期不同來源的數據。

2 關鍵技術

1)以工程對象為核心，以三維模型為載體實現數據整合

變電站三維可視化數字移交技術的核心在于以工程對象的三維模型為載體，實現了靜態數據和動態數據的整合，解決信息孤島問題，達到各類型數據在同一平臺實現集成應用的目的。

以隔離開關為例，點擊平臺上的某個隔離開關三維模型，就能查詢到這個隔離開關從采購、安裝、維修的全生命周期內的相關信息。

圖1 三維模型為核心的可視化信息資產管理

2)利用二、三維對應關系校驗數據移交的準確性

變電站三維可視化數字移交技術的三維模型構建基于主流的PDMS 的設計軟件。利用PDMS設計的變電站布置模型，能夠與設計移交過程的各類圖紙文檔進行數據關聯。

以上圖的隔離開關為例，平臺將隔離開關的三維模型和設計圖紙進行“活化”關聯后，點擊二維設計圖紙的隔離開關設備編碼，系統自動關聯到該隔離開關所在的三維模型具體位置，并可查看該設備的其他關聯數據信息。如果該設備存在缺陷，則可以在三維模型中進行標識。如果三維模型沒有關聯信息，可能存在變電站移交過程中資料交付不充分。

3)先進的技術框架搭建大數據的管理平臺

通過領先的以對象為中心的信息管理技術，以及基于可擴展的、標準化的技術框架，為各類應用系統的數據提供一個中性的大數據管理平臺，打破數據孤島，形成了工程數據中心和運維數據中心的數據有效集成。

平臺將外部的靜態數據和動態數據通過導入以及集成的方式接入到系統中。

* 靜態數據包括:二三模型、掃描數據、地理信息、圖紙文件、機械三維等。

* 動態數據包括:實時監控、ERP、MIS、人員定位、EAM、OA 等

在導入與連接過程中，系統對數據進行智能分析，提取出圖紙文檔中的工程對象，并與圖紙文檔相關聯，把非結構的數據及信息結構化。通過數據結構化的處理，可以實現對平臺數據的快速檢索利用。

3 平臺的實現功能

WIZPLANT 平臺采用先進架構開發，在瀏覽器中使用。平臺主要的功能包括:

三維模型管理:能處理常見三維布置軟件產生的模型，對模型進行瀏覽和管理。

變電站三維展示:在地里信息圖上畫出普洱供電局輸電網架結構，從網架結構直接進入變電站三維展示模式，顯示建成后的變電站設備三維模型。

二三維數據導入校驗:對三維模型、二維圖紙、相關屬性、材料信息、設備參數、供應商數據等進行批量導入。

工程數據管理:對工程信息進行分類，對各類文件進行管理。

工程信息瀏覽:在瀏覽器中，實現在辦公文檔、二維圖紙、三維模型行直接瀏覽、批注，實現圖紙與數據的關聯關系及二三維同步瀏覽的功能。

工程信息檢索:具有較強的數據檢索能力，提供多種查詢方法。

信息綜合檢索:提供變電站信息瀏覽工具，可對多種格式的圖紙、文檔進行直接瀏覽并批注;實現圖紙與數據的關聯關系及二三維同步瀏覽的功能;提供多種查詢方法，如依據設備編碼規則，采用通配符模糊查找;使用詳細的查詢對話框，選擇輸入多種屬性作為查詢條件，進行組合精確查詢。

此外，平臺還提供報表管理、工作流管理、權限管理等基礎功能。

4 項目應用

三維可視化數字移交系統的實施，主要分為四個過程:信息編碼標準化、三維模型建設、數據發布、應用系統集成。

4.1 三維模型信息編碼標準化

根據電網MIS 生產管理系統現有編碼體系，構建完善的110 kV 洗馬河變電站三維模型編碼的標準化，以現有的編碼標準為中心，實現編碼變電站信息化系統數據互聯互通。

為三維信息化模型中的每一類對象、每一類設備、設施及管線構建對象模板以及配套的屬性集合，對數字化變電站中涉及的主要設施的工數據集的定義，以便滿足數字化運維的快速檢索和各類應用的需要。

4.2 建立三維信息化模型

1)變電站三維基礎模型構建:通過主流三維設計軟件PDMS，根據變電站現場提供的施工圖紙，完成110 kV 洗馬河變電站三維信息化模型。三維數字化模型設計實現了工程設備設施的數字化、精細化、可視化，從而使設計數據能夠通過數據管理平臺實現工程信息集成。

2)主變壓器三維精細化設備模型構建:根據實際現場提供的主變壓器外形圖、部件圖及零件圖構建精細的三維設備模型，包含設備外形、內部結構、能動部件、層次結構，包括集合外形、材質、設備部件編碼等信息;

通過真實的三維主變壓器模型，模擬現場工藝原理，用更直觀的方式展現于用戶，讓用戶多方位、多角度更深入理解現場工藝原理，實現設備模擬安裝、設備拆解、虛擬培訓可視化管理等應用。減少了現場實際培訓操作人員的帶來成本，通過真實的三維模擬為現場檢修帶來了便利。

3)數據發布:根據設計階段以及基建階段的全部工程文檔資料，整理項目過程階段的全部圖紙、數據、文檔、資料;并進行數據比對、分析驗證，實現數據平臺錄入及關聯檢索;包含施工圖紙與二三維信息化模型的校對，統一發布至WIZPLANT 數據管理平臺中，并與三維信息化模型進行關聯，形成變電站靜態數據的整合和封裝;實現變電站靜態數據的數字化交付。

4)MIS 及GIS 系統集成:平臺以項目編碼標準為中心，通過數據接口完成現有業務系統MIS生產管理系統集成，以三維信息化模型為導航關聯MIS 系統，通過三維直觀方式點擊設備導航并查詢到MIS 系統中設備臺帳、設備參數、站內工作票、檢修記錄、設備缺陷等信息。使業務相關人員能夠更快速便捷的查詢相關數據。

現有的GIS 地理信息系統的集成，能夠在地理信息系統中，通過坐標，名稱等方式導航互動，在對應坐標處點擊可以直接鏈接到三維信息化變電站模型，使得操作人員在使用GIS 系統時，能夠同時獲取變電站相關資料，真正實現了GIS 地理信息系統的三維信息化。

5 結束語

變電站三維可視化數字移交管理平臺是一個龐大的綜合性數據管理、展示、查詢平臺。回溯到整個工程的生命周期，工程設計、工程采購、工程施工，每個階段產生的工程數據是工程的數字化的真正源頭，是最終反映工程客觀存在的實際數據。變電站三維可視化數字移交管理平臺的建設，從數據源頭上把控變電站移交的數據準確性，為實現電網工程標準化、規范化、精細化管理打下基石。