基于三維的電廠設備信息一體化展現系統

京能十堰熱電有限公司 郭宏 李闖 趙海軍

發電設備管理的目標是使設備受控，提高設備的可靠性和完好率，保證設備在計劃發電期限內做到安全、穩定、可靠，不間斷地連續發電。

科技發展以及設備現代化水平的提高，推動檢修管理方式不斷革新和發展，形成了當前的優化檢修模式。優化檢修是融預防性檢修、狀態檢修和故障檢修三位一體的檢修模式，是使設備在運行周期內可靠性和經濟性得到最佳配合的檢修模式。

優化檢修的實施與應用需要信息化管理平臺支撐。建設發電廠設備信息一體化展現系統，通過消除信息孤島提供更全面的數據、通過三維展現提升數據展現效果和使用效率，從而為優化檢修和點檢定修制提供決策數據支撐，提升決策的質量和效率。

本文介紹了基于三維可視化的發電廠設備信息一體化展現系統的架構和開發、實施、應用經驗。

系統概述

京能十堰熱電有限公司（簡稱十堰熱電）建立了廠級信息監控系統、設備點巡檢系統、ERP系統和設備數據管理系統作為點檢定修制的支撐。為消除信息孤島、提升展現效率，十堰熱電圍繞編碼關聯、信息孤島和三維展現等方面，建設了設備信息一體化展現系統。

編碼關聯

在信息化建設過程中，發電廠普遍存在數據截留、數據冗余和數據利用率低的現象，致使信息資源流失，信息系統沒有得到充分利用。存在此類問題的一個重要原因是沒有規定統一的信息編碼，各信息系統中使用各自需求的編碼或隨機碼來記錄信息，造成系統間使用信息困難。

在本系統中通過以KKS編碼體系作為系統間編碼關聯的基礎，對于未直接使用KKS編碼或不能使用KKS編碼的系統，通過編制映射表實現與KKS編碼系統的關聯。

信息孤島

信息技術建立在數據共享的基礎之上，特別強調數據的集成性和一致性，應著力避免多個信息孤島的存在，減少數據冗余。

標準不統一是產生信息孤島的根源。企業在不同時期分散實施的系統，由于運行環境、數據庫系統、信息編碼規則、業務流程定義等方面執行不同的標準，是系統無法實現共享和集成的根本原因。

本系統主要通過前期統一信息規劃，理清各系統之間內在聯系和相互作用，減少信息孤島的出現；通過建立數據接口，實現由不同的供應商提供的信息系統之間的數據共享。本系統主要目標在于解決信息系統之間的數據孤島問題，同時也使用單點登錄解決系統孤島問題。

三維展現

通過全廠1∶1的三維模型展示，可以給人直觀、逼真、身臨其境之感，將二維圖紙中不易察覺的、不易理解的設備數據關聯關系信息展現給使用者，可以大大提高工作質量和效率。

本系統通過建立簡化的三維模型、將KKS編碼關聯至三維模型、自開發三維引擎，實現三維模型與各系統之間的數據關聯，在三維引擎中展示三維模型相關數據。

系統架構

本系統通過KKS編碼、編碼映射表、系統接口和三維模型，將設備管理相關信息系統的數據進行關聯和展現。具體架構見圖1。

圖1 系統架構圖

系統與數據

十堰熱電前期對信息系統進行了規劃，主要建立了四個設備管理相關的信息系統，分別用來管理實施在線數據、離線數據、生產管理數據和設備基礎信息等，以免產生信息孤島，減少數據冗余。

（1）廠級監控信息系統。

廠級監控信息系統收集了DCS、DEH、TDM、ECMS、NCS、電能計費系統等工控系統的實時在線數據，并對實時數據進行分析，形成報警數據、設備事件、設備狀態分析等數據。實時數據的量大而且準確，可以作為狀態檢修分析的重要參考依據。

（2）點巡檢系統。

點巡檢系統通過點檢和巡檢人員收集不能實現實時監控的設備狀態數據等離線數據，并依據點檢標準分析判斷出設備異常數據，同時可以在此系統中進行異常數據的處理。

（3）ERP系統。

ERP系統包括生產管理的相關數據，具體有缺陷管理、兩票管理、工單管理和備品備件管理等生產管理數據。通過數據接口可以提取設備缺陷記錄、操作票、工作票、工單和備品備件等數據。

（4）設備數據管理系統。

設備數據管理系統主要包括基建期的設計、施工、調試數據等，這些數據是在從基建期到運維期的數字化移交項目中形成的；另外包括運維期對設備臺賬更新的數據。此系統中大部分是設備基礎信息的靜態數據。

編碼與關聯

各系統之間的數據如不能關聯，即會形成信息孤島，標準不統一是信息孤島的根源。信息編碼規則、編碼之間的關聯關系、系統之間的數據接口等是消除數據孤島的關鍵。

（1）KKS編碼。

在本系統中使用KKS編碼作為各系統統一的設備編碼規則，包括點巡檢系統、ERP系統、設備數據管理系統、三維模型和現場設備標識。對應的設備均可關聯至KKS編碼，從而通過KKS編碼關聯到對應系統的數據信息。

（2）系統接口。

系統接口包括數據接口、單點登錄接口。數據接口是本系統中進行設備信息一體化展現的關鍵。單點登錄接口為實現系統跳轉和查看詳細的信息提供支持。本系統與廠級監控信息系統、點巡檢系統、ERP系統和設備數據管理系統均建立在數據庫層面的接口，與廠級監控信息系統、點巡檢系統和設備數據管理系統實現單點登錄。

（3）三維模型。

三維模型是可視化展現的關鍵。本系統依據基建期三維模型進行合理的簡化，從而為一體化展現提供了基礎。三維模型中的設備實體均實現與KKS編碼的關聯。

應用與展現

一體化展現是系統互聯之后的基礎應用，后續可以進行擴展應用，例如結合數據進行分析，應用于狀態檢修等。一體化展現是以KKS編碼和編碼映射表為數據關聯的基礎，以數據接口實現系統數據互聯，以三維模型為展現的載體，以單點登錄方式實現進一步查看詳細信息，以支持設備點檢定修制和優化檢修目標。

系統實現

本系統按照規劃、設計和實施三個流程實現。系統在保持可靠性、安全性、可擴展性的基礎上，重點按照實用性原則進行實施，以滿足優化檢修的目標。以下圍繞編碼關聯、系統接口和一體化展現介紹系統相關經驗。

編碼關聯

確保使用一致的KKS編碼，并同步進行維護。在ERP系統、點巡檢系統、設備數據管理系統和現場貼牌均會使用KKS編碼，由于數量多、基準不明確，易形成編碼不統一的情況。本系統以ERP系統作為編碼統一的基準，通過審批流程來統一維護KKS編碼。KKS編碼的數量非常多，廠級信息監控系統和物資編碼等需要關聯的系統和數據也非常多，本系統按照先少而精再大而全的方向逐步展開。

系統接口

（1）在系統設計時明確系統接口要求，重點是進行信息系統之間數據關聯與展現。如前期未進行統一規劃，在后期可能出現系統不兼容的問題或處理難度增大的問題。

（2）系統接口應按照信息孤島的類型分層次滿足，不可盲目消除業務孤島。首先確保能夠進行數據共享和交換，消除數據孤島；其次是通過單點登錄方式，消除系統孤島；最后考慮在業務層面整合消除業務孤島。

一體化展現

（1）三維模型是一體化展現的載體，具有數據量大、加載慢的特點。在實際展現中需要進行輕量化處理，一方面可刪除設備、建筑等不必要的細節信息，另一方面可對設備、建筑等進行三維模型的減面處理。

（2）本系統三維展現使用的是B/S架構，系統采用了Unity 3D作為開發平臺，按照易修改、易擴展的思路，采用C#為開發語言，以framework2.0為版本庫進行系統開發。在系統加載三維模型中進行了優化。

（3）三維展現效果。在初始頁面中通過標簽實時展現主要運行參數數據，提供KKS編碼大盤、工作票、操作票、工單、測點報警等數據查看功能。KKS編碼大盤功能可實現通過KKS編碼跳轉至匯總信息頁面。

圖2 初始頁面

在進入各項信息查看功能后，三維模型中以氣球標識展現相應設備的信息，可通過氣球標識或列表快速跳轉至匯總信息頁面。

圖3 三維展示信息

匯總信息頁面，可查看設備在各系統中的信息，可實現系統間的單點登錄跳轉。

圖4 匯總信息頁面

結論

本系統通過消除信息孤島提供更全面的數據、通過三維展現的方式提升數據展現效果和使用效率，在電廠歷次檢修中提供了很大幫助，提升了信息的查找效率、縮短了檢修計劃編制時間，一定程度上減少了設備欠維修和過維修問題。

未來，希望在基于系統數據關聯的基礎上，應用大數據分析技術進一步做好設備的狀態分析，更多地實現狀態檢修；另外通過開發按區域或系統進行三維展現的方式，進一步提升三維展現的效果。■