卜英偉

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司）

1 引言

目前，在強(qiáng)智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)中，其規(guī)模越來(lái)越大，也就使得工程涉及內(nèi)容與具體工序更加繁多。為了確保強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量能夠得到保障，并突顯現(xiàn)代化、智能化及信息化等特點(diǎn)，在具體建設(shè)中還需注重相關(guān)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)細(xì)致化、精確化強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，已成為此類(lèi)工程開(kāi)展的基本要求。在強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)中，可分為設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維三個(gè)階段，為實(shí)現(xiàn)有效建設(shè)，使其能夠在現(xiàn)實(shí)生活中得到更加廣泛的應(yīng)用與推廣，在具體構(gòu)建中可通過(guò)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)提升強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)水平。

2 數(shù)字孿生技術(shù)概念分析

數(shù)字孿生技術(shù)是以數(shù)字化發(fā)展為核心的科學(xué)技術(shù)，自1996年以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國(guó)得到了大力推廣與廣泛地應(yīng)用，最初是應(yīng)用在企業(yè)辦公中，其性能主要體現(xiàn)在文字處理方面，以電子文檔的方式進(jìn)行辦公，改變了傳統(tǒng)的辦公方式。隨著該項(xiàng)技術(shù)不斷的發(fā)展與升級(jí)，在進(jìn)入21世紀(jì)后，一些技術(shù)水平較高的外國(guó)通訊產(chǎn)品企業(yè)所研發(fā)的數(shù)字化技術(shù)不斷涌入我國(guó)科技市場(chǎng)，各類(lèi)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在我國(guó)各行各業(yè)中得到普及，進(jìn)而也就衍生出了多種以數(shù)字化理念為基準(zhǔn)的科學(xué)技術(shù)。數(shù)字孿生技術(shù)的原理是以物理資產(chǎn)數(shù)字孿生模型為基準(zhǔn)，通過(guò)構(gòu)建可視化的三維建模來(lái)展現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，該項(xiàng)技術(shù)是在虛擬的數(shù)字化仿真模型與實(shí)際在建工程三維BIM模型中進(jìn)行數(shù)據(jù)化信息的交互。其廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)中，優(yōu)勢(shì)及特性在于高效的數(shù)字表達(dá)與數(shù)據(jù)信息的持續(xù)更新，能夠及時(shí)獲取最新的數(shù)據(jù)信息。

3 數(shù)字孿生技術(shù)在強(qiáng)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

通過(guò)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)不僅能夠加強(qiáng)其運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，還能全面提升技術(shù)水平及工作效率，在實(shí)際應(yīng)用中具體關(guān)鍵點(diǎn)可見(jiàn)表1。

表1 數(shù)字孿生技術(shù)在強(qiáng)智能電網(wǎng)中應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

3.1.1 實(shí)景模擬

在強(qiáng)智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)中，數(shù)字孿生技術(shù)能夠以傾斜攝影技術(shù)為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行獲取電網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)照片，以實(shí)景取材的方式將拍攝獲取的照片以BIM三維電網(wǎng)建模的方式呈現(xiàn)，通過(guò)技術(shù)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的獲取，能夠最大限度地節(jié)省人力成本，且實(shí)現(xiàn)高效性強(qiáng)智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)分析。根據(jù)處理實(shí)際拍攝照片來(lái)構(gòu)建BIM三維實(shí)景模擬圖，通過(guò)投影的方式或是電腦模擬圖像的生成就能將強(qiáng)智能電網(wǎng)實(shí)際建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行展現(xiàn)。以實(shí)景模擬的方式能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)場(chǎng)地中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理與分析，以此來(lái)降低電網(wǎng)設(shè)計(jì)成本，提升設(shè)計(jì)工作效率與技術(shù)水平，圖1為智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)的機(jī)房圖。

圖1 機(jī)房圖

3.1.2 參數(shù)化設(shè)備建模

借助BIM三維模型構(gòu)建的方式，同樣以建模為基準(zhǔn)來(lái)展現(xiàn)相關(guān)參數(shù)，以更加直觀、清晰的方式來(lái)獲取有關(guān)數(shù)據(jù)信息，這是數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用在強(qiáng)智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)中優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)，可根據(jù)建模形成的BIM三維圖像來(lái)具體了解設(shè)計(jì)中存在的不足與問(wèn)題，以此來(lái)為設(shè)計(jì)質(zhì)量的加強(qiáng)提供保障。通過(guò)BIM三維空間來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)有助于增強(qiáng)設(shè)計(jì)的協(xié)同性，而對(duì)于參數(shù)化設(shè)備建模來(lái)說(shuō)，就是依據(jù)相關(guān)參數(shù)信息來(lái)建立更加完善的三維信息模型及圖像，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)智能電網(wǎng)中不同結(jié)構(gòu)的模型展示[1]。

3.1.3 設(shè)計(jì)校驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析

以數(shù)字孿生技術(shù)為基準(zhǔn)來(lái)構(gòu)建的電網(wǎng)三維數(shù)字化虛擬模型是強(qiáng)智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)中數(shù)字孿生模型的體現(xiàn)。以其為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)數(shù)據(jù)信息的校驗(yàn)與分析，進(jìn)而能夠充分考慮到電網(wǎng)安全設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，通過(guò)安全距離校驗(yàn)及沖突檢測(cè)來(lái)提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保強(qiáng)智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案更加完善，且內(nèi)容更加豐富，這是設(shè)計(jì)方案完整性、規(guī)范性及科學(xué)性的體現(xiàn)。

1）施工階段的應(yīng)用

可視化施工管理，通過(guò)借助電網(wǎng)三維數(shù)字化虛擬模型與BIM三維電網(wǎng)模型構(gòu)建形成三維數(shù)字孿生模型來(lái)呈現(xiàn)強(qiáng)智能電網(wǎng)具體施工的實(shí)際情況，以此來(lái)展現(xiàn)施工進(jìn)度，以可視化的形式展現(xiàn)能夠全面了解目前具體施工開(kāi)展的狀況，進(jìn)一步了解不同環(huán)節(jié)的進(jìn)度。進(jìn)而能夠根據(jù)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)來(lái)加強(qiáng)施工進(jìn)度管理，確保施工進(jìn)程能夠根據(jù)前期設(shè)計(jì)規(guī)劃順利開(kāi)展，以此來(lái)避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失現(xiàn)象產(chǎn)生。

提高配合效率，同樣是通過(guò)形成三維數(shù)字孿生模型的形式，在具體施工中，會(huì)涉及到不同參與主體間的利益，為獲取共同利益，實(shí)現(xiàn)協(xié)同施工，就要注重配合效率的提升，以構(gòu)建多主體高效協(xié)作平臺(tái)來(lái)推動(dòng)彼此之間有效協(xié)作與配合，進(jìn)而才能更加細(xì)致的完成具體施工中的每一道工序，也能為應(yīng)對(duì)突發(fā)性事件而提供保障[2]。

減少返工，強(qiáng)智能電網(wǎng)在實(shí)際建設(shè)中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)施工數(shù)據(jù)信息更新不及時(shí)而返工的現(xiàn)象。針對(duì)這一情況，通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)的運(yùn)用，以模型構(gòu)建形式能夠直觀體現(xiàn)出不同施工程序中的數(shù)據(jù)信息，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化實(shí)時(shí)性的施工管理，進(jìn)而能夠避免因施工技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)及操作失誤等問(wèn)題而造成的返工現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)更加細(xì)致的施工管理。

2）運(yùn)維階段的應(yīng)用

數(shù)字資產(chǎn)管理，在強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的今天，通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)的運(yùn)用能夠使建設(shè)方更加了解自身資產(chǎn)的具體情況，這樣也能為該項(xiàng)目建設(shè)人員精準(zhǔn)派單提供重要依據(jù)。以此來(lái)提高項(xiàng)目工程整體管理效率，數(shù)字資產(chǎn)管理是資產(chǎn)管理方面極具數(shù)字化特性的新型管理模式，其同樣具備可視化的技術(shù)特點(diǎn)，以模型構(gòu)建的形式來(lái)更加直觀的了解在資產(chǎn)管理方面的具體情況。在數(shù)字孿生模型下能夠創(chuàng)設(shè)出更加完善的數(shù)字資產(chǎn)管理體系，以可視化圖形的方式來(lái)呈現(xiàn)出各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而對(duì)不同的資產(chǎn)信息進(jìn)行分類(lèi)與整理，以此來(lái)更加精準(zhǔn)的進(jìn)行資產(chǎn)定位與管理[3]。

可視化運(yùn)維，在此環(huán)節(jié)中，運(yùn)維階段作為強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的最終環(huán)節(jié)，通過(guò)建立三維可視化模型來(lái)實(shí)現(xiàn)可視化運(yùn)維，目的就是以模型構(gòu)建的方式來(lái)體現(xiàn)出電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息，以此來(lái)對(duì)其進(jìn)行全面監(jiān)管，通過(guò)管控各項(xiàng)技術(shù)設(shè)備的運(yùn)行狀況來(lái)根據(jù)其實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與模擬，以構(gòu)建虛擬環(huán)境的方式可呈現(xiàn)出強(qiáng)智能電網(wǎng)中不同空間的位置信息與各類(lèi)技術(shù)設(shè)備的參數(shù)信息及相關(guān)資料。可視化運(yùn)維就是以強(qiáng)智能電網(wǎng)穩(wěn)定、安全可靠及高效運(yùn)行為主導(dǎo)，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而開(kāi)展的運(yùn)維方式[4]。以數(shù)字孿生技術(shù)運(yùn)用來(lái)形成這種新型運(yùn)維形式，這對(duì)于變電站管理及維護(hù)效率的提升來(lái)說(shuō)，具備一定的現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)加強(qiáng)其運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，進(jìn)而能夠有效防治安全事故發(fā)生，也能為應(yīng)急預(yù)案的制定提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)可視化運(yùn)維，需注重以下幾項(xiàng)工作的開(kāi)展：

①現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)接入，在可視化運(yùn)維的引導(dǎo)下，可根據(jù)相關(guān)運(yùn)維平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)管，通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)接口的連接，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備編碼自動(dòng)與設(shè)備模型集成，通過(guò)對(duì)接相關(guān)數(shù)據(jù)信息就能建立完善的數(shù)字孿生模型。

②可視化瀏覽與數(shù)據(jù)查詢，以三維可視化環(huán)境為基準(zhǔn)來(lái)監(jiān)管相關(guān)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，從中觀察不同設(shè)備參數(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)景監(jiān)管。

③提升運(yùn)維能力，數(shù)字孿生模型提供了三維模擬功能，運(yùn)維人員可以在數(shù)字孿生模型中進(jìn)行送停電、倒閘等操作聯(lián)系，通過(guò)這種虛擬環(huán)境下的多次練習(xí)，使運(yùn)維人員熟悉日常運(yùn)維工作的操作順序，大幅度地提升運(yùn)維人員能力。而基于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及運(yùn)維規(guī)則，可以輔助運(yùn)維人員對(duì)各種緊急情況進(jìn)行判定，并可結(jié)合預(yù)設(shè)的應(yīng)急預(yù)案，在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)事故和故障作出正確的處理，以減少災(zāi)害和損失[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合前文研究分析來(lái)看，作為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的代表，其因能夠構(gòu)建可視化三維模型而得到廣泛應(yīng)用，無(wú)論是建筑工程，還是智能電網(wǎng)建設(shè)中，都可通過(guò)展現(xiàn)出實(shí)景建模的方式來(lái)為相關(guān)工作的開(kāi)展提供數(shù)據(jù)支撐與參考依據(jù)。其獨(dú)特的數(shù)字孿生模型更是能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)評(píng)估，以此來(lái)深入了解強(qiáng)智能電網(wǎng)具體建設(shè)情況，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的處理與分析，能夠?yàn)橄嚓P(guān)決策的落實(shí)提供保障，尤其是對(duì)于強(qiáng)智能電網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃與投資管控來(lái)說(shuō)，在實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的同時(shí)，還能體現(xiàn)出數(shù)字化數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)分析的實(shí)效性。隨著時(shí)間的推移，在強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)中，應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)將會(huì)逐漸成為一個(gè)主流趨勢(shì)，目的就是全面實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)建設(shè)信息化、智能化及數(shù)字化，以此來(lái)為國(guó)家現(xiàn)代化發(fā)展及社會(huì)建設(shè)作出貢獻(xiàn)[6]。