数字孪生技术赋能墨脱水电站高效管理
数字孪生技术赋能墨脱水电站高效管理
墨脱水电站是规划中的一项世界级巨型水电工程，位于西藏自治区林芝市墨脱县的雅鲁藏布江大峡谷。该电站预计年发电量3000亿度，是三峡工程的3倍，总投资高达1.75万亿元。面对如此庞大的工程，如何实现高效管理和安全运维成为关键问题。数字孪生技术的出现，为解决这一难题提供了新的思路。
数字孪生技术在水电站的应用场景
数字孪生技术通过整合物联网、大数据、云计算等现代信息技术，能够实现对水电站的全方位数字化管理。图扑软件基于自研HT for Web产品，融合GIS技术，搭建出轻量化智慧水电站可视化界面，为墨脱水电站提供实时直观的数据支持。
综合概览：水电站管理的“数据仪表盘”
综合概览界面相当于水电站管理的“数据仪表盘”，提炼水电站日常运行所需的重要数据，展示于左右两侧看板中，如：电厂运维、流域信息、机组信息、作业信息、环境信息、人员信息、视频监控等，前端通过接口联调，确保数据实时更新，为管理层提供了一个全面、即时的运营视角。
电厂运维：实时监测发电情况
电厂运维模块主要统计了电站当日累计发电、月累计发电、年累计发电的实时值。通过对比规划发电量与实际发电量计算出月度计划完成的百分比。此外，还呈现了全厂有功功率、全厂无功功率、机组频率、电压等关键性能指标，为运维决策提供了精确的数据支持。
流域信息：地理布局及关键点监测
图扑HT运用卫星地图作为底图，叠加中心站、上下游水电站、水文站等关联站点地理位置标识，以理解和掌握管理范围内的地理布局及各关键点的具体位置。
机组信息：运行状态监测
选用“蜂巢”的设计样式，精妙地展示了本站所有水力发电机组的概览。每个蜂巢单元以不同颜色标识机组的运行状态——包括运行中、停机、检修和故障等状态，为管理者提供了直观的状态识别。点选任一机组，即可访问该机组的详细单机信息，涵盖实时有功功率、无功功率、机组转速、导叶开度等关键性能参数。
作业/环境/人员信息：全面监控
通过融合工作票和操作票的开票信息，系统内接入两票系统数据接口，全面统计出开票中、进行中以及已完成的票据数量，为管理层提供清晰的工作进展概览。同时，通过接入图扑HT的丰富可视化图表组件和仪表盘设计，能够清楚地展示大坝周边的气压、气温、水温、风速、泄洪流速、落差水位等环境监测相关数据。此外，还接入了人员定位系统或门禁系统，将主厂房、GIS室、副厂房、主变洞、中控室等关键地点的室内人员数量统计数据直观地展示在面板中。
视频监控：重点区域实时监控
将转码后的视频流如MP4、FlV等格式嵌入到页面上进行实时展示，自带的视频插件支持全屏窗口查看，本站主要展示了中控室、水车室、上游、下游、配电间、发电机层等重点监控位置。图扑软件HT提供视频融合解决方案，可以将2D图像融合到场景的3D模型中，为操作员提供直观的视频图像和简单的视图控制。HT视频融合技术采用WebGL技术，利用GPU高性能计算能力对视频图像进行实时处理，图像处理不占用CPU资源，整个方案画面流畅。
电子巡检：智能巡检路线
点击可视化界面底部模块切换按钮，进入电子巡检，首先展示出预设好的多条可选电子巡检路线。路线根据实际场地和设备的位置精准复现，旨在为巡检人员提供清晰、高效的巡检指引。巡检路线经过大坝周边的环境监测点位，可展示出环境数据是否有异常；在穿过大坝本体时，利用透视线框图效果模型，可以直观地监测内部设施的运行状况及是否有警报发出。电子巡检系统主要应用于日常的站点例行检查，通过远程操作取代实地巡视，为用户提供了一种高效便捷的管理工具。
主机监测：核心设备监控
切换至主机监测功能模块，单独突出展示了主厂房中的水轮发电机组。图扑HT针对用户对于模型精度的不同需求，选择性建模展示出水轮机组结构。本案例主要展示出机组顶盖、发电机定子与转子、水轮机与蜗壳、排水结构等核心部件。图扑也曾应用HT强大的渲染引擎技术三维仿真水轮机仿真拆解动画，机组仿真场景模型精度高。数字孪生水轮机拆解过程实现了在数字世界对物理实体状态和运行的全面精准呈现。场景中设备零件，浮现相应的属性信息，准确掌握设备内部业务流程、行为逻辑、状态变化等。
告警系统：故障预警
平台内接入机组内传感器数据，能实时监测到任何机组的异常停机情况。一旦监测到异常，水轮机的运行动画将会停止，并立即弹出异常提示，以及精准显示故障所在位置，确保用户能够及时获知，协助维修团队进行初步的故障诊断。
配电方案：发电工艺展示
结合水电站图纸，图扑HT对传统二维工艺系统图重构设计，形成较为写实的电站剖面发电工艺、配电规划组态图，以形象的动画展示出上游引水、水轮机组运行、发电机发电、升压站变电、电网配电等全过程。搭配对相关建设成就和未来发展规划的文字阐述，为参观者和内部会议提供一个富有视觉冲击力的介绍平台，有效增强了信息的传达效率和观赏体验。
数字孪生技术的实际应用效果
华能澜沧江水电股份有限公司在多个水电站应用了先进的数字孪生技术，实现了智能化管理。例如，糯扎渡电厂通过传感器监测和人工智能技术，提前预判设备故障，提高设备可靠性；龙开口电厂建成智能化仓储中心，实现物资管理智能化；黄登·大华桥电厂运用物联网技术进行环保监测，实现资源循环利用。
墨脱水电站的未来展望
墨脱水电站作为世界级巨型水电工程，其建设和运营将面临诸多挑战。数字孪生技术的应用，将为电站的高效管理和安全运维提供有力支持。通过全方位的风险预判和全要素的智能调控，墨脱水电站的管理将更加科学高效，为我国水电事业的发展注入新的动力。