前言
截止 2021 年，全球已有 127 個國家做出了“碳中和”的承諾，能源低碳轉型和實現碳中和已經成為全球共同的戰略目標。根據權威機構預測，到 2050 年，可再生能源發電將佔到全球總髮電量的 75% 以上。作為清潔能源的典型代表，風電將滿足 35% 的電力需求，併為氣候目標貢獻 27% 的碳減排量。
向海圖強，奮楫爭先。相比於陸上，海上風電更為複雜，堪比登月工程。智慧化是海上風電發展的突破口之一。當氣象、功率、裝置的執行狀態、以及使用者側的使用情況得以很好地預測時，能源的利用率和用電的經濟性將會產生質的飛躍。
效果展示
基於圖撲軟體自主研發引擎 HT for Web，無縫融合 2D、3D 技術，實現可互動式的 Web 三維海上風電場景。
全景漫遊
場景可根據自由視角、固定路線對風電場進行漫遊巡檢。
系統還設定了 3 種不同的天氣模式，搭配白天與黑夜場景，即可切換檢視不同時段的場景變化。並在路徑中展示風機裝置資訊及集控中心資訊，為使用者呈現風電場整體風貌。
海面效果
場景通過演算法將自定義材質繪製成獨具擬態化的水面效果和動態化的天空球效果。根據水面紋理和水面波動資訊，模擬水面效果。實現水面紋理和波動資訊切換；水面紋理方向、紋理和流動方向調節；水面顏色調節；光照反射強度調節；光照角度、顏色的調節；水面波浪大小調節。提高了場景顯示的視覺逼真度，增強了三維立體感和層次感。
系統分析
生產監測
圖撲軟體 HT 將整體三維風電場的風機模型、佈局、 工作、狀態根據實際場景進行 1：1 還原。使用者可自行選擇環遊視角，通過對場景進行放大、縮小平移等操作檢視場景效果和細節。並將環境引數、實時發電指標、節能減排資訊等資料接入圖撲軟體 HT 2D 皮膚，便於運維人員對整個基地執行的有效掌控。
環境引數視覺化
海上環境相對更加惡劣，特別是在臺風等極端天氣狀況下，環境參量的線上監測顯得尤為重要。圖撲軟體 HT 引擎通過對接感測器監測結果資料和高速傳輸介質，將海上風電運營區的海洋環境統一展示，包括波浪要素、風速，能見度、降水量、海浪、潮汐、溫度、溼度等專案的監測。實現全天候、多環境下的預警防範能力。
發電統計視覺化
海上風電，是將海上風能轉換為電能的一種發電方式，是清潔能源、綠色能源的“靚麗名片”。通過智慧化的管理手段有利於海上風電發電量的提升。
融合大資料、移動互聯、人工智慧等現代資訊科技、先進通訊技術，實現風電場能效融通。2D 皮膚顯示風機日發電量、月發電量、以及累計發電量總和，並通過柱狀圖展示不同位置的風機發電量與發電差異。協助工作人員分析損失電量原因，評估低效風機。並可根據維修經驗形成風電機組故障診斷系統，基於資料探勘技術，實現風電機組智慧診斷及處理指導。
節能減排視覺化
節能減排模組是在其他系統的基礎上高度整合，實現節能資訊共享和智慧管理，線上顯示節約標準煤和 NOX 數量以及減排的 CO2 和 SO2 總和，有效提升海上風電運用和管理的效率和效能。為支撐能源清潔低碳轉型、助力“雙碳”目標實現貢獻積極力量。
實時指標與機組狀態視覺化
圖撲軟體 HT 基於風電場的數字化建模，多維度實時監測風機執行狀態，負荷引數，實現預防性維護。通過 2D、3D 無縫融合的皮膚展示風機工作資訊實時指標與機組狀態數量，包括負荷、風機預警處理率、未處理風機等。以及併網、停機、待機、維護、離線、故障風機數量。依託資料中心建設遠端故障預警診斷能力，實現智慧運維服務，提升效益。
安全管理
安全管理重點圍繞風機、海纜、電子圍欄三個方面展開執行監管。結合新能源裝置的全方位接入，實現全面的資料分析和裝置預警功能。加強風險識別和防控能力，保障業務人員安全，科學推動海上風力發電專案程式。
風機預警統計視覺化
通過對風場的主裝置“風機”進行 1 對 1 監管，對接不同裝置零部件的多種型別故障告警資訊介面，滿足各種狀況下的預警分析需求。
此外，Hightopo 在系統上設定預警反饋和預警消缺的資訊模組，包括風機轉速異常、機艙控制溫度高、液壓泵無反饋等問題。通過預警分析能提前發現風機變化趨勢，調整執行引數，儘快安排檢修處理；通過提前消除缺陷，避免小問題擴大造成故障，為預防性檢修工作的開展提供有效的方法和資料分析的支撐，從而實現真正意義上的預防性檢修，推動了執行模組實現專業化分工。
對於場景內的非併網狀態風機輔以既定的顏色標記，並結合當前風機轉速驅動併網狀態下的風機轉動動畫。可快速識別出裝置異常，及時發現故障裝置，快速定位故障點，並可通過點選故障風機及時檢視風機故障資訊，以便進行鍼對性的故障診斷和處理，及時消除隱患。
海纜預警統計視覺化
海底電纜（集電線路）是海上風電場電能傳輸的關鍵部件，然而由於傳輸功率的變化、海底環境複雜、海洋晝夜溫度變化、季節性的溫差，以及捕魚、航運和海底活動，海底電纜易於發生超溫、錨害等事故，導致極大的損失。
圖撲軟體通過對接光纖分散式感測新技術，將海纜分佈走向進行繪製渲染。3D 場景內生動形象得展示出海纜的分佈運作狀態，滑鼠左鍵雙擊海纜，即可彈出相應的溫度、載流量、應變力等海纜相關資訊，結合圖撲軟體 HT 視覺化資料，展示引數平均值與最大值資訊，方便管理人員推斷資料背景下的真實狀態，從而進行有效監管。
可根據實際情況自由設定告警型別，例如溫度異常，環境侵害等，並實時重新整理顯示異常狀況。並通過對應風機對海纜異常進行報警和定位，判斷電纜是否受損或周圍環境是否發生變化，保障海纜安全執行。
電子圍欄異常統計視覺化
風電水域電子圍欄及配備的預警系統是為風電水域的安全監控、預警和維護提供視覺化的解決方法。通過對接船事系統可獲取到施工船隻、漁船、非法入侵船隻等相關資訊，結合入侵時間、離開時間，可實時定位船舶位置（經度及緯度）和繪製歷史軌跡，提高監控管理效率。
利用圖撲軟體視覺化豐富的設計元素將電子圍欄龐雜的資料進行直觀的展示，當船舶靠近或入侵電子圍欄時，及時出現特定的告警資訊，提醒監查管理人員迅速進行下一步決策，從而起到保護電子圍欄內的相關裝置設施的作用。
視訊監控預警視覺化
傳統的視訊監控都是整合在自身的視訊監控系統之中，通過文字命名的方式來區別攝像頭，這種方式容易導致一系列問題：視訊分散、孤立、視角不完整、對硬體的位置不明確等。通過 HT 打造的三維視覺化系統支援根據現場攝像頭實際點位，接入所對應的攝像頭視訊畫面，實現場景還原。
通過三維場景對升壓站上的攝像頭位置分佈一目瞭然。支援場景互動來調取相應監控視訊，滿足運維人員對場景進行實時態勢感知、歷史資料回溯比對、應急處理預案等監測需求。
施工管理
海上風電場在施工階段存在大量的高空作業，安全隱患點多，危險性大，尤其對於樁的起吊、運輸及人員高空作業等，稍有不慎即可能發生重大安全責任事故，造成重大不良影響。系統的具體功能覆蓋了海上風電場建設、運維的全生命週期，涵蓋施工安全管控、施工質量、風機、施工進度一體化監控等板塊。旨在安全、降本、增效等維度發揮更大的作用。
施工進度與計劃視覺化
採用圖撲軟體三維視覺化技術交底施工進度。基於 HT 圖形引擎，並針對真實場景，通過衛星圖、CAD 圖紙將真實的風機、海纜等施工場景與數字化平臺深度融合。通過對接施工進度資料介面，實現場景內風機搭建全過程實時狀態展示，並可根據時間軸還原整體搭建過程。形成總體施工進度視覺化、風機與海纜進度視覺化。
並輔以施工計劃，包含時間、施工物件、船舶數與人數。便於分析施工過程中的各項指標，業務人員無須到現場即可通過平臺進行各方協調統籌。
施工質量與安全視覺化
將 HT 視覺化與施工管理系統相結合，接入海上風電施工管理資料至視覺化平臺。2D 皮膚實時更新施工質量與施工安全關鍵資訊，包含發現問題數、整改狀態、未整改問題以及相關負責人等。讓風電場的監管更為直觀，控制更加精準。
施工詳情視覺化
為充分完成吊裝及沉樁施工，不僅要做好前期策劃，更要重視施工技術方案把控及複核。圖撲軟體 HT 引擎通過實時反映風機和升壓站的施工指標進行監視跟蹤，實現多次對吊裝運輸方案優化改進；校核風機基礎打樁、塔筒吊裝、葉片吊裝吊、待投入執行以及升壓站底部施工、待投入執行、上層建築吊裝等各項技術支撐資料，為後續基礎施工積累了經驗，為推進深水區海上風電領域蓬勃發展貢獻了能建力量。
升壓站資訊視覺化
海上風電場升壓站由兩部分組成，分別是海上升壓站和陸上開關站。陸上開關站與陸地變電站佈置無異。海上升壓站採用無人值班方式執行，其管理和控制由陸上的集控中心通過遠端方式實行實時監控。
圖撲軟體 HT 3D 視覺化升壓站版塊高精度建模還原場景內裝置，點選相應圖示即可快速切換定位至升壓站內部結構，助力實現升壓站無人值守方式執行。
支援對海上升壓站、陸上開關站的各個接地變兼站、接地變進線以及海纜的電壓、電流等的指標進行監視測定，以在裝置發生故障之前通過執行異常進行分析，保障裝置安全穩定執行。
智慧巡檢
升壓站日常維護需要巡檢人員對裝置進行檢查，不僅效率低下，而且十分危險。圖撲軟體基於 GIS 室內的空間定位校準，融合遠端巡檢機器人的室內定位座標，實現 1：1 場景還原的智慧巡檢系統，更加形象化地展示出機器人當前的巡檢狀態。
實現巡視機器人當前狀態資料展示，巡檢攝像頭實時監控資訊實時回傳，並通過 HT 引擎顯示在視覺化平臺，運維人員和值班人員即可通過手機或者移動終端調看各個主變室應用工況。當高壓裝置發生接地時，避免人身觸電傷害，提高檢測精度與效率，減少巡檢盲區。
科普小貼士
相比現有的敞開式直流開關、直流 GIS 裝置，應用於海上平臺的小型化 GIS 裝置尺寸小，GIS 室佔地面積小，可減少開關裝置佔用空間 70% 以上，能使海上換流平臺體積減小約 10%。
總結
“雙碳”目標下，未來五到十年是我國能源轉型和發展的關鍵期。風電作為主力軍之一，任務重大。圖撲軟體通過將工業資料與大資料相結合，創新運維模式和管理方式，有助於風機預防性維護和風場輔助決策，提高風電運維效率、降低風電運維成本、提升發電量。未來，圖撲軟體將繼續發揮工業網際網路平臺資源優勢，踐行綠色承諾，拓寬發展路徑，為實現國家“雙碳”目標貢獻力量。
更多行業應用例項可以參考圖撲軟體官網案例連結：https://www.hightopo.com/demo...