智慧風電 | 圖撲軟體數字孿生風機裝置，3D 視覺化智慧運維

6 月 1 日，福建省人民政府釋出關於《福建省“十四五”能源發展專項規劃》的通知。規劃要求，加大風電建設規模。自 “30·60” 雙碳目標頒佈後，社會各界已經按下減碳“加速鍵”，零碳成為了行業熱詞。隨著智慧技術進步和風電產業化步伐的加快，我國風電發展已具備規模化開發應用的產業基礎。當大資料、人工智慧等數字化技術跨界風電行業，智慧風機應運而生。

圖撲軟體依託自主研發的 HT for Web 產品，搭建出一套面向大型風力發電機管理的數字孿生系統，涉及線上監測、消防監測和生產監測三大監測模組。透過提供風機全生命週期視覺化管理的解決方案，幫助客戶降低成本，提升管理效率。使用者可透過不同的監測模組，實現 360 度選擇檢視對應的監測內容資料，對場景進行放大縮小平移等操作檢視場景效果、資料指標、裝置狀態等。

生產監測

在新能源風電領域，風力發電機透過風能帶動葉片轉動，產生的機械能傳遞給發電機，最終轉化為電能。具有清潔、環境效益好、可再生,永不枯竭的特點，可逐步實現零排放。因此對於生產效率的監測顯得尤為重要。

圖撲軟體利用自主研發的 HT for Web 產品，搭建出了風機系統內在發電工藝的三維模型。1:1 還原風機的外部結構以及主要部件，並透過對接物理感測器的實時資料，還原風機各個部件的關鍵資料，構建風電場機組全面的生產感知力，實現環境、電量、效能視覺化。

風機發電量視覺化

2D 皮膚展示風機發電相關指標：發電量、風速-功率以及主要發電執行精準指標。並透過曲線圖展示發電功率隨風速變化趨勢，工作人員可以清晰明確地掌握髮電規律，及時作出調整，避免因為運維活動安排不當帶來的發電量損失。

主要發電執行引數

每個月的發電量統計表是執行工作的重要內容之一，其真實性與可靠性直接和經濟效益掛鉤。利用圖撲軟體 HT 豐富的圖表和動畫效果對發電執行引數進行不同維度的資料解釋。

風機形態切換

風機主體形態分為三種：實體模型、線框模型和爆炸效果。透過點選下方按鈕，可切換至按鈕所對應的形態。點選爆炸效果可以直觀瞭解機艙內主要部件的外觀結構。

發電工藝採用線框模式描繪，使用者點選風機部件即可檢視對應的詳細資訊，並顯示在 2D 皮膚上。包括變槳軸、機艙、主軸、發電機以及齒輪箱引數的實時顯示，監測風機部件溫度，並給出預警指示。

左側 2D 皮膚顯示風機基礎資訊，包含風機名稱、功率、風速、風向、以及環境溫度等。

線上監測

風機執行中的狀態監測和故障判斷是保障風電機組安全執行、獲得長期穩定收益的重要因素。因此，除對主軸承、齒輪箱、發電機等機艙內裝置進行線上監測外，還應對葉片、螺栓等重要部件進行監測。圖撲軟體針對不同的應用場景和特徵，對風機執行引數實時展示。包括葉片監測、螺栓監測、腐蝕監測、塔筒監測和海纜監測。實時顯示、判斷風機的執行狀況，及時提示告警資訊，方便使用者第一時間作出應對決策。

葉片監測

葉片是風機感受風能的“觸角”，是風機幾大系統中最先承壓且承壓較重的部件。圖撲軟體搭建的智慧化的監測系統，透過採用航拍傾斜攝影採集回的影像圖片和結果，實時反饋葉片執行狀態。使用者透過點選特定編號的三維風機模型中某個葉片的葉尖、中部上、中部下、葉根等部位可實現對迎風面、被封面、前緣、後緣合計 48 個部位的缺陷圖片檢視，便於使用者快速檢查葉片健康狀態，將風險扼殺於“搖籃”。

螺栓監測

塔筒螺栓和葉根螺栓線上監測模組可以實時監測風機關鍵位置連線螺栓的緊固狀態、反旋鬆動、螺栓預緊力偏差等資料，有效保障機組的安全穩定執行。

腐蝕監測

傳統的腐蝕監測主要是在停車檢修期間安裝和取出掛片進行檢測，需破壞材料的結構，試驗時間長，而且得到的結果往往是整個試驗週期中產生腐蝕的總和，不適於現場使用。圖撲軟體透過對接腐蝕感測器以及環境多因素感測器，展示裝置安裝點的腐蝕電流、電位、腐蝕量等引數，從而有效表徵環境腐蝕性，為海上風電的腐蝕原因及制定相對應的防腐蝕措施提供了科學依據。

塔筒監測

圖撲軟體 HT 引擎透過對接多級部署感測器，對塔筒整體進行傾斜狀態監測、塔基角度監測，及早告警，確保塔筒保持健康穩定的執行狀態，減少安全事故發生。

海纜監測

海上風機海纜監測模組可透過介面獲取感測器的資料，對海底電纜的溫度和電壓進行實時監控。判斷海纜集線電路是否異常，為海纜故障起到及時預警的作用。

消防監測

消防監測模組主要是透過各種對接風電機組內各個位置佈局的感測器，實現溫度、電流、機艙裝置進行全方位、深層次的獲取和資料實時展示。

每一種感測器根據實際安裝位置分佈在機艙內，每個點位的感測器狀態都具有相應的展示效果。滑鼠左鍵點選感測器點位，彈出實時的狀態資訊皮膚。包含煙感探測器、氣體啟停按鈕、熱氣溶膠滅火器等。透過多維度的資料監測，為智慧風機的管理和控制提供準確有效的資料輸入。右側 2D 皮膚包含風機溫度、電流以及機艙裝置狀態基本資訊列表，實時監測風機的健康狀態。

實現對風機執行過程的診斷和預測，使用者可以根據風機的健康狀況，進行合理的排程和決策，降低風機維護成本，提高風機的安全性，真正意義上實現了智慧化管理。

圖撲軟體還開發了基於 HTML5 WebGL 的 3D 科幻風機，使風力發電機的各個功能近距離地展示給大家。在此場景中，我們採用了科技線框風格來展示風電機的內部架構，相對於大部分的實景搭建，感官上更為震撼和炫酷。在展示風機內部結構的同時，兩側還展示了該風機周圍的環境引數，海上風向風速資訊，風機本身的資料監測，發電引數等。

我們還設計了炫酷的一站式風機資料視覺化展示平臺，自由部署實時資料，專案執行狀態和健康狀態盡收眼底。

全球首個零碳碼頭系統併網發電後，生產裝置由“風光儲荷一體化”系統實現綠電供能 100% 自給自足，全程零碳排放。標誌著天津港綠色港口建設邁出新步伐，以全新模式引領行業綠色低碳發展。

總結

從風開始，不止於風。圖撲軟體將繼續懷揣促進全球清潔能源可持續利用的夢想，積極參與並推動全球清潔能源革命性創新，用視覺化、大資料、GIS 技術打破資料孤島現象，挖掘資料背後的價值，幫助發現其中的規律和特徵，打造可靠、可擔當、可持續的未來新能源世界。共同實現“可持續，更美好”的零碳未來。