2018年,《河北雄安新區規劃綱要》正式發布,明確提出堅持數字城市與現實城市同步規劃、同步建設,適度超前布局智能基礎設施,推動全域智能化應用服務實時可控,建立健全大數據資產管理體系,打造全球領先的數字城市。
我國正大力發展基礎設施數字化、城市設施智能化。若將國家和城市比作人體,那么電網則是為人體輸送能量的血管,高電壓等級輸電網絡則堪比連接城市的“大動脈”。基礎設施、城市的數字化和智能化,必將以輸電網絡的三維數字化為基礎。
據了解,電網的三維數字化是指通過軟件建立電網設備、建筑的三維模型,并在電網的設計、建設、運營過程中,基于模型對電網組件進行監控和管理的過程。通俗地講,即相當于在軟件中1:1的虛擬出一個和現實世界中完全相同的電網體系,且通過傳感器、攝像頭等設備,與電網設備連接,實時保持虛擬和現實的同步。
目前,現有的集中三維數字化技術手段主要包括:GIS(geography information system地理信息系統)、BIM(building information modeling建筑信息模型)、VR(Virtual Reality虛擬現實)、AR(Augmented Reality增強現實)。
其中GIS系統的特色在于可以在管理電網數字化模型的同時,管理海量的地理信息,例如輸電線路周圍的山脈、農田、房屋等。這種技術應用于電網的設計過程中后,能夠在設計階段,完成對電網線路走向、電廠位置等設計方案的優化,并在三維實景中校驗和查看設計成果,實現設計效率和質量的提升。
據介紹,BIM系統的特色在于能夠管理全壽命周期中的電網模型,以及模型的全部屬性信息。具體來說,例如輸電線路的BIM模型當中,不僅包含可視化的三維模型,還包括線路中鐵塔的制造廠家、零件個數、導線的尺寸、流量,甚至也可包含由現場傳回的實景監控錄像等。在電網的建設過程中,通過BIM模型能夠實現對施工進度的模擬和監控,并且對施工物資的進場情況、堆放位置等進行管理和控制,提升施工效率。在電網完工后,可通過設備芯片、傳感器等對電網運行情況進行實時監測和預警,確保電網安全運行。
業內專家表示,VR及AR技術,可以看做對BIM以及GIS技術的綜合應用。通過BIM、GIS系統構建的模型及實景環境,可在AR、VR場景中更多維度的觀看和體驗。例如,在穿戴VR設備后,工作人員可在虛擬場景中,對電網設備進行巡視和檢查。或者在AR場景中,工作人員可將一個虛擬的電廠設備擺放在自己的桌面上,進行模擬的檢修練習。虛擬設備與真實設備完全1:1還原,這就為檢修人員的培訓,以及不斷電故障清除等常規工作提供了更多的練習機會,確保電網能夠高效、穩定的運行。
業內人士透露,在三維數字化電網的建設中,GIS+BIM技術已經有了一定程度的應用。在“科幻大片”當中經常能見到的,在個人電腦中分層、分零件查看電廠、架空線路、變電站等設施,并通過對虛擬模型的操作,控制實際電網設備,也完全成為了現實。AR、VR技術的應用仍在探索階段,這兩項技術的應用瓶頸主要在于構建虛擬場景的數據來源匱乏,且可穿戴設備的成本相對較高,尚未達到大規模應用的條件。
但隨著相應技術的飛速發展,軟硬件設備的不斷升級,大面積應用AR、VR技術進行三維數字化電網建設的一天,并不遙遠。到時,人們將能夠在沉浸式的VR場景中觀看電網設備的設計、建設、運營過程,有暫時的停電事故時,或可實時查看相關故障點的檢修進程。在數字中國、智慧城市的建設中,三維數字化電網作為不可或缺的數據基礎,也將發揮重要作用。