吴军山
国网湖北黄龙滩水力发电厂 442000
摘要:近年来，随着我国科学技术的不断发展，三维可视化模型和智慧数字化施工理念在水电领域中的应用越发广泛。目前我国很多的水电厂都使用了数字化技术，并且在施工质量和施工安全性方面应用了智能化和自动化的监测设备。在智能化水电厂的建设过程中，很多科学家提出了利用物联网和移动互联网云等技术进行监管平台的设计，尤其是在针对农村水电的安全监管方面，利用智能化的建设平台可以提高监管的效率。传统的三维可视化模型在建设过程中，通过对倾斜摄影技术、三维激光点云技术的应用，可以提高相应的数字化程度。
关键词：三维可视化；仿真；智慧抽水蓄能电厂
引言：目前通过三维可视化技术及仿真数字化技术的应用，可以确保我国水电厂在建设过程中能够实现智能化和自动化，由于水和电是现阶段我国国民在生产生活中最基础的物资供应，所以必须要保证水电厂在建设的过程中能够加强相应的施工监测力度，确保整个机组在运行过程中具有更好的使用效率，从而保障基于三维仿真技术的智慧水电厂的应用效率能够得到有效提升，所以本文通过对电厂的概况进行相应的分析，确保能够明确三维仿真模拟技术在智慧水电厂建设施工和运行过程中的具体应用流程。
一、工程概况
本次探究的电厂的位置在珠江三角洲的西北部，距离广州市的直线距离大概在75千米左右，电厂位于西电东送的走廊段内，并且接入的系统相对较为灵活。本电厂中设计的装机容量为4×320兆瓦，总容量为1280兆瓦，并且年平均的发电量在24亿千瓦时左右，平均的年抽水耗电量大概在31千瓦时左右，其处于满载发电状态的时间大概在91小时。属于纯抽水蓄能电厂。其工程的特点是，抽水蓄能电厂的枢纽工程是由上水库、下水库、水道系统和地下厂房的洞室群等组成，设计的水头达到了470米左右，其中最大的水头为502米，在输水系统的运行过程中主要使用了一洞四机式的布置方式，纵剖面使用三级平洞加一级竖井和一级斜井的铺设方式，其长度为2700米左右，地下厂房主要包含主机间、安装厂及副厂房等，其开挖的尺寸为长170米，宽26米，高56米。
二、图形算法
在本次图形算法的应用过程中，主要使用了基于组合四面体模型的LOD算法，这种算法在实际计算过程中相关步骤如下，首先要判断顶点是否为公共的顶点，对于公共顶点进行默认，并且取第1个相邻边最多的点作为公共顶点，然后判断公共顶点相邻的三个顶点之间是否存在共线状况。如果存在共线状况，则分别选取最大值和最小值两个顶点，然后选择与公共顶点相邻的另一个顶点作为第4个顶点，组成相应的四面体，根据四面体中有关参数，对公共顶点的三个权值因子及相关的特征度进行相应的计算，然后通过比较和筛选，选择出特征度相对较大的点，将其加入到非移动的顶点序列中，然后对于剩余的顶点进行相应的判断，并且通过折叠的处理方式，对边进行相应的折叠，在完成以上步骤以后，继续重复相关步骤即可进行简化操作。
三、参数化模型的建立
在完成图形计算以后，可以明确参数的具体值，然后需要建立参数化的模型，根据抽水蓄能电厂大坝的三维参数进行相关数据的采集，其中主要包括，地表的倾斜摄影建模，以及水工枢纽建筑物的云建模两种方式。
在倾斜摄影建模技术的应用过程中，主要通过地表模型使用倾斜摄影相机获取地表模型的垂直影像和倾斜影像，然后将获得的影像导入到Smart3D
中，并且利用其中的AT模块进行空中三角的测量，从而生成数字高程的模型DEM，然后使用叠加的方式作为纹理来表明地表模型的仿真三维场景。然后再使用三维激光点云建模的相关技术，使用三维激光扫描仪获取相关的空间信息及数据，其中包含水库坝体的上部结构，地面建筑物的相关尺寸和结构等，首先应该根据建筑物的密集程度设置相应的扫描站点，对于密集度相对较高的建筑物则应该增加扫描站点的数量，而对于密集程度较小的建筑，应该尽量减少扫描站点的数量，这样既可以提高扫描的效率，又可以降低扫描成本。其次是需要根据图根控制点的相关准确度要求，对扫描站点的平面及高程坐标进行实时的测量，在测量完成以后，可以将数据输入到相关数据处理模块中，并且完成数据的处理和拼接操作。在三d max中根据采集到的相关云数据，既可以构建出其中的几何轮廓模型，并且按照纹理进行精确的绘制，明确其具体的图案，颜色，质地和局部特征等，其中纹理数据可以由航片或者相机的照片进行采集。在三维激光点云建模技术的应用过程中，可以明确三维激光点云建模的相关流程，首先是需要根据样品及模型情况进行资料的收集，然后要对现场进行实时勘探，并且选取图根的控制点，根据图根控制点的相关位置进行数据的采集，可以通过三维激光扫描仪对数据进行扫描和获取，获取完成以后，使用计算机上的相关软件，对扫描的数据进行相应的检验和处理，然后建立相关的三维模型，并且明确三维模型的计算结果，得出结果以后进行资料的提交即可。最后是需要对三维可视化建模结果进行相应的分析，通过对本工程的建模结果分析，可以明确水工建筑物应该收集115万个面片，共组成了7100个模型，而在管路机组方面，其主要由球阀系统，金结系统，尾水事故闸门，调速系统，技术供水系统以及水轮发电机组组成其中包含10万个零部件。
四、智慧抽水蓄能电厂应用研究
智慧抽水蓄能电厂，其应用主要体现在以下几个方面，首先是三维全景漫游功能，通过三维仿真技术的应用，可以确保整个平台能够对三维数据进行动态的控制，从而保证能够实现对抽水蓄能电厂实现三维的全景浏览功能，并且能够保存在浏览过程中的兴趣点同时，通过自定义相应的路径，输出不同格式的多媒体文件。其次是，可以实现信息可视化的展示功能，在建立的平台中，可以通过三维展示的手段，将机组水库等重要的监测信息，实现可视化分析和展示。例如在针对其生产控制系统数据等重要信息的关注过程中，可以通过对外围信息的展示和视频数据的监测，保证系统数据能够得到更好的控制，同时通过监测点信息的反馈还可以了解到水库的具体运行情况。然后是可以实现智能的监测预警操作，在使用智慧化平台对数据进行检测的过程中，可以通过分析历史保存的数据，并且对监测的数值进行相应的比较，可以明确在运行过程中出现的异常状况，如果数据出现了浮动现象，并且差异超过了相应的限定值，则会在三维模型上进行特殊的标记，从而通过系统中的弹窗，发出预警信号。还可以实现交互式的操作模拟功能，由于平台可以将复杂的设备运行操作情况制造为演练的脚本，员工可以根据不同的场景利用虚拟的现实技术，还原相应的操作环境，从而可以保证对相应的工作流程使用仿真模拟的方式完成相应的操作。同时整个平台上还可以对员工的具体工作情况进行评价和打分，并且对于误操作的地方，及时进行回访和正确的讲解，确保能够提高培训效果。
结束语
综上所述，现阶段基于三维仿真技术建立的智慧水电厂在应用过程中具有很多传统水电厂没有的功能，所以智能水电厂的建设，可以带来更多的经济效益。
参考文献：
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