数字孪生智慧火力发电厂三维可视化系统建设方案

火力发电作为全球主要的可再生能源之一，被誉为21世纪最实惠、最可控制的能源形式。

建设背景

火力发电厂目前仍然是全球范围内主要的发电方式之一。在“双碳”目标压力下，深度调峰、超低排放、灵活运行已成为火电行业的必然发展趋势和长期研究热点，随着技术的发展和环保意识的提高，各大电厂急需引进新技术向智慧化转型升级；国务院、各地方ZF和发电集团关于建设智慧电厂的文件不断出/台，“碳中和”政策的提出进一步推动我国能源市场向数字化、信息化、智慧化方向转型。

系统概述

“智慧火力火电厂”利用物联网、人工智能、大数据等现代信息技术，将火电厂的传统控制系统和新型智能技术相结合，以自动控制为基础，以数据管理为核心，实现设备控制更加自主、生产管理更加智能、风险决策更加科学的全新电力生产组织形态与管理模式。从而提高能源利用效率，减少污染，改善社会环境。

系统功能

电厂三维总览

基于数维图Sovit3D可视化编辑器，利用三维建模对电厂进行数字孪生，在线搭建火电厂三维可视化数字运营平台，以三维场景为主，2D 数据面板为辅，可视化展示火电厂各区域的建筑、设备、人员、环境等情况。对火电厂安全生产、设备维护、数据监测、远程控制、故障诊断、能源管理等模块进行全方位的智能化管理，构建安全、高效、绿色的智慧火电厂体系。

大屏驾驶舱

系统通过物联网采集数据，结合数据传输技术，将厂区重点信息、设备运行情况等要素在场景中实时展现，让厂区运维人员通过可视化大屏驾驶舱实时监管厂区信息。

驾驶舱左右侧信息面板展示火电厂厂区以下信息：厂区综合信息(摄像头、车辆、机组等)、厂区人员信息(员工数、在岗数、访客数等)、厂区生产信息(各机组实时功率等详细信息)、厂区安防信息(门禁、电子围栏、报警、异常等)、设备运行情况(设备故障、维修记录等)。其中经营信息可以查看实时的成本、收入、利润动态趋势图。

视频监控系统

在火力发电厂三维场景中设置了视频监控点位，以摄像头图标展示其位置。存在报警信息的监控点位会出现声光报警效果，支持管理者及时点击查看实时监控影像以及抓拍记录。集成各类子系统的设备告警信息，在可视化系统中展示所有的告警信息。通过三维场景，对厂区的摄像头位置分布一目了然。亦可通过新兴视频融合技术，将视频无缝嵌入到场景中，真实还原场景实景。

电子围栏系统

在三维系统中，对电厂重点区域或重要设备设置电子围栏，围栏通常分为永/久性围栏和临时性围栏，永/久性围栏在火电厂项目中一般出现在汽轮机、变压器、升压站等区域；临时性围栏往往出现在厂区内临时施工或者“两票”维修区。当有异常闯入或异常情况，可进行颜色报警并聚集异常区域，并且以弹窗提示异常状态，全方位保障电厂设备运行安全。

人员定位系统

通过智能穿戴设备，对电厂区域内的人员进行动态跟踪，对特定区域进行安全管控，当人员越权进入某区域或长时间滞留某区域，系统立即进行声光报警提醒，保障人员和厂区安全；当人员遭遇险情时，可利用定位终端进行一键呼救，系统可接收该人员的详细位置分布，联动报警视频显示及录像，实现快速反应和精准处理。

机组数据监测

在场景内查看机组负荷、汽机转速、给水流量等机组主要参数的实时数据，进行电力设备状态检修、厂站智能运行、大数据辅助决策等，开展火电厂的数字化、无人化管理。将 2D 和 3D 无缝融合，通过图表的数据绑定，利用不同样式的图表统计方式统计总装机容量、机组实时功率;日发电量、月发电量、总发电量数据等生产指标，保证火力发电厂运行的安全性、经济性。

能耗管理系统

通过物联网技术实现对设备不间断的能耗数据监测，此外，在实现能耗数据直观化展现的基础上，通过对能耗数据的分析，对能耗设备的异常耗能情况进行及时诊断，降低由于异常情况造成的设备故障率，将经济损失最小化。

供配电系统

通过三维模型展示配电系统的管线，数据面板实时显示当前功率、总功率、电流、电压等。平台还可直观地以供配电原理图的形式显示供配电状态和当前各类数据的实时参数。

智能设备监测

系统对设备进行环境、性能、状态等信息的全方位、多角度监测，对多个关键性指标进行实时判断，实现智能化告警。一旦参数达到阈值，系统会自动进行声光报警，且标明精确的故障区域及状态。管理人员可在界面上对周边环境及故障设备进行全方位的查看，让火电厂全场景更加透明直观，有助于管理层对事故整体的把握。

巡检管理系统

火电厂巡检人员需要对运行的机器设备、仪器仪表等进行检查，去发现和识别潜在隐患、处理隐患、上报隐患。巡检系统与人员定位系统相结合，实现巡检任务的发送、巡检人员指派、巡检路线规划等。如若巡检异常，则通过视频抓拍将异常结果自动推送至系统中。

消防报警系统

系统集成消防系统中的烟感、温感等报警设备，并以图标的形式展示在场景中，可以直观的查看消防设备的空间布局情况以及运行状态信息。当出现故障及报警时，可以自动联动附近摄像头，管理人员按需点击查看摄像头实时画面，第一时间了解现场情况。

开发技术

数字孪生智慧火力发电厂可视化管理平台基于Sovit3D可视化平台在线拖拽搭建，利用三维建模技术、数字孪生技术对火电厂 1：1 仿真还原，实现可交互式的 Web 三维场景。以三维场景为基础，2D数据面板为辅，数字化展现火电厂各区域的建设、运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。

系统价值

智慧电厂作为未来十年电力企业的发展方向，基于企业现有的数字化、信息化建设基础，将云平台、大数据、物联网、移动互联、机器人、虚拟现实、人工智能等技术手段与传统电力企业安全生产、运营管控有机融合，在节能、降耗、减排等政策的驱动下，综合互联网技术、大数据资源，推进智慧运行管理、智慧检修安全等举措，将提升电厂核心竞争力，形成电厂自身综合竞争优势，推动电厂的持续发展。