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水電站數字沙盤系統

水電站數字沙盤系統是利用計算機仿真技術模擬真實水電站的生產過程,并提供真實的培訓環境(水電站中央控制室)的現代化數字仿真培訓系統。通過該系統,可對職員進行:水電站正常工況運行操作過程培訓;水電站異常工況運行操作過程培訓;水電站緊急事故工況處理操作培訓;水電站計算機監控系統培訓;水電站生產過程運行知識與專業理論培訓。職員可以在較短的時間內掌握并熟悉水電站運行操作和事故處理。
        隨著電力工業的迅速發展和水資源的充分開發和利用,大批大中型水電站將相繼建成投產,從而需要大批訓練有素的運行技術人員。同時,由于我國電力工業結構中水電比重較大和水電站運行的特點,使得水電站的安全可靠運行對確保整個電力系統的安全性與可靠性具有十分重要的作用,從而對水電站運行技術人員提出了更高的要求。為了實現這一要求,迫切需要采用現代化培訓手段,對水電站運行技術人員進行更全面更有效的培訓。

水電站三維數字沙盤功能

計算機數字沙盤系統以三維可視化的方式對水電站進行全方位、全壽命周期的交互式管理,將地理數據和勘察設計資料有效融合,在使用過程中實現設計、施工數據的標準化和全數字化移交,為水電站施工管理提供包括:全息化的二、三維施工環境展現、漸進式的施工進度管理、全階段的數字檔案管理和應用、智能化的施工技術管理、可擴展的外部系統交互接口等在內的多項重要功能。

本項目所完成的數字沙盤系統可以直接應用所有符合標準的數據,包括:二維影像數據、二維矢量數據、三維地形數據、三維模型數據、設計資料數據、施工管理數據。施工過程中的信息可以在系統中實時流轉和展現。

1、水電站地質地貌仿真

       三維數字化水力發電站的核心是三維水電站可視化勘察、設計、施工和維護維修為核心作用的全生命周期管理。實現工程設計的數字化和可視化,第一步就是對工程所在的區域地形地貌數字化仿真。三維數字沙盤地形地貌模塊利用從航測、遙測等原始數據,建立真實地形地貌數字模型,并可根據工程實際需要進行局部區域的細化以達到工程精度要求。三維數字沙盤能夠處理數十平方公里,高達幾百兆的數據點云的地形地貌重構。

2、水電站結構仿真

       三維數字沙盤的廠房設計采用基于原理圖驅動的系統設備和管線布置方式,設計者可以從二維的系統原理圖入手,首先建立正確的系統流程圖,然后,在三維環境下,根據系統原理圖進行設備、管線的布置。所有的設備和管線都與二維原理圖進行對應并能夠自動檢查,以保證不會錯布、漏布任何設備和管道。 在三維數字沙盤廠房設計平臺里,用戶通過對系統提供的模板或自行設計的結構體,進行調整,使其滿足該工程條件,再把各結構件進行組裝,廠房的初步數字模型就建立完成。在完成廠房及管道初步設計后,用戶可以對廠房細節進行放大縮小旋轉查看,還可以順著管道進行漫游查看,以檢查設計是否合理,系統還能對廠房內部進行空間干涉分析。以幫助設計者進行實時修改,從而滿足工程設計規范。

3、水電站截流仿真

      通過建立大壩截流及相關工程的水力學計算模型和三維實體模型,對大壩截流工程的施工全過程進行三維計算機仿真模擬,從而反映出大壩截流各個階段的水力學指標和形象面貌,及時發現工程施工過程中存在的問題,并尋求解決問題的方法及相應對策,為大壩截流決策提供可靠依據,以實現指導工程施工、科學規劃和科學管理。主要有三個方面的功能:(1)建立大壩真實全三維實體數值仿真模型,能夠完全精確模擬大壩形體的各個細節,包括孔口部位、進水口、閘門槽等,真實反映大壩的三維形體結構。(2)大壩截流三維仿真。(3)圖文數據庫及截流施工組織設計動態優化。

4、水電站實時動態仿真

       三維數字沙盤能夠以圖形方式深刻、簡潔地描述系統的動態過程,精確描述事件的順序、并發和沖突關系,使系統形象化,有利于理解,三維數字沙盤具有事件變遷的時間延遲,廣泛應用于離散事件系統中的面向對象技術,因其抽象性、封裝性、繼承性、多態性等特色,有利于提高系統的建模能力;因此采用三維數字沙盤對水電站建模,并將面向對象技術融入其中,既可以更好地描述施工系統的動態過程,又大大方便了系統的建模與實現。建立三維數字模型,使每一個對象均具有多種屬性,同時還具有使用方法,這兩者的結合大大增強了程序的可擴充性,使用容易、操作簡便,同時更便于研究系統的運行特性。

5、水電站施工現場仿真

      

基于三維數字沙盤重構地形地貌自由曲面模型和地質實體模型,以及三維數字沙盤提供的完備的旋拉剖切等操作,可以快速方便的完成水電工程道路、澆筑平臺、進水口、料場、纜機平臺、攪拌站等的三維設計和分析。

 

三維數字沙盤應用前景

三維數字化水力發電站的核心是三維水電站可視化勘察、設計、施工和維護維修為核心作用的全生命周期管理,能夠以圖形方式深刻、簡潔地描述系統的動態過程,精確描述事件的順序、并發和沖突關系,通過建立大壩截流及相關工程的水力學計算模型和三維實體模型,對大壩截流工程的施工全過程進行三維計算機仿真模擬,從而反映出大壩截流各個階段的水力學指標和形象面貌,及時發現工程施工過程中存在的問題,并尋求解決問題的方法及相應對策。計算機三維仿真技術應用范圍從輔助電力施工組織設計擴展到結構設計、三維動態顯示,應用目標從靜態觀看發展到動態時實時控制,從決策參考,逐漸發展成水電工程、工程規劃、設計和施工管理中不可缺少的技術手段。

 

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