水利兴,五谷丰。水利作为国民经济稳定和谐的重要部分,不仅有防洪减灾、农业灌溉、城市供水调水、渔业外贸、旅游航运、生态环境等综合应用,水电资源也是至关重要的可持续能源之一。大坝与水库、水电站等水利枢纽相辅相成稳定着城市发展。而随着信息化的发展,结合物联网、5G、大数据等新兴技术形式的智慧水电站、智慧大坝应用,也给传统水利行业提供更大的价值体现,提升产业全面感知、共享整合、智慧管理。

 

今天将利用 Hightopo 的 HT 产品搭建出一个水墨风的山水大坝 3D 可视化场景。通过三维建模,多种角度直观展示大坝主体、厂房、船闸、升船机、发电机组、闸门泄水建筑物等重点管理对象的运行态势,实现水利管理综合运营态势一屏掌握。


效果展示
不同于以往的科幻风格的数字孪生作品,本次大坝可视化项目采用水墨画加古典音乐的诗画风格,将严肃枯燥的工程项目,通过意境深远的传统水墨画来呈现,让用户过目不忘、印象深刻。


页面初始化加载伴随雨声,燕鸣,绘画出一副山水交错的水墨风大坝。

 

 

系统分析
HT 三维可视化技术采用 B/S 架构,经过模型轻量化处理后,用户无需再花费高价钱去采购高性能的图形工作站来支撑三维可视化系统。用户通过 PC、 PAD 或是智能手机,只要打开浏览器可随时随地访问三维可视化系统,实现远程监查和管控。支持 VR、手持或固定触控终端等多种控制设备,轻松对显示内容集中控制,实现可视化对象浏览、点选、筛选、圈选、地图平移放缩等功能。


漫游巡检
通过 HT 三维引擎对大坝 360 度全景浏览,以场景中鹤的飞行视角实现虚拟巡检漫游整个水利设备。

 

 

安全监测数据可视化
大坝安全监测主要分为渗流、内部、环境量以及变形监测。监测仪器主要包括位移计、渗压计、应力计等。监测数据分为:不具有方向性的标量信息;包括上下游、左右岸以及坝体垂直方向的矢量信息。


监控指标主要包括变形、应力、渗流量等,其中可以依据水工建筑物手册确定大坝安全系数,拟定应力预警值;再结合典型大坝渗流分析结果拟定渗流量的监控预警值。

 

 

视频监控数据深度集成
HT 是基于 HTML5 标准的组件库,可以无缝结合 HTML5 各项多媒体功能,支持集成各类视频资源形成统一的视频访问平台,可在二三维态势地图上标注摄像头对象,并关联其视频信号源,可以通过在场景交互来调取相应监控视频。

 

 

水情监测可视化
支持集成各类监测系统数据,基于地理信息系统(Geographic Information System,GIS),直观展示自建、报汛和共享水雨情测报站点等要素的分布、覆盖面积、类型和监测信息,结合专业分析预测模型,对流量、流速、降雨(雪)、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等水情参数进行多维度分析,对异常水情进行可视化预警告警,辅助用户及时掌握水情动态,提升对水害事故应急相应效率。

 

 

场景交互切换
通过拖拉场景左侧的截洪控制面板,可控制闸门开度,实现改变场景中闸口水流流速效果。


通过点击水工建筑物,可切换视角至大坝不同设备,更加直观、具体的展示大坝场景。


通过点击燕子可控制背景音乐,默认播放状态下,燕子在面板上方跳舞,点击暂停背景音乐,燕子也将暂停。

 

 

 
价值体现
大坝安全监测至关重要,通过 HT 可视化,运维管理人员可直观具体的获取一手资料,分析大坝及基岩的运行状态,掌握大坝的工作形态,评价大坝安全状况,发现大坝异常提供依据。图扑软件的 HT 可视化可帮助用户清晰、快速的定位监测仪器设施,及时获取相关测点的监测基础信息。


BIM 建模和模型轻量化
三维大坝实体建模的主要依据是大坝设计图纸。由于大坝监测信息三维可视化展示应用对大坝结构建模的要求不高,并且考虑 BIM 模型文件一般较大,不利于直接在浏览器中运行,Hightopo 的三维可视化都是经过设计师采用轻量化建模的方式所搭建的场景,模型效果主要以贴图进行呈现,结合 HT 引擎强大的渲染能力,保证场景在 Web 中高效流畅地加载运行并保证场景优秀的可视化效果。


除此之外,可采用基于点云数据来获取大坝及周边详细地理环境信息,完善有缺失的部分模型,以提高模型的精确度。


若有 BIM 模型的需求,HT 提供了 BIM 模型转 HT 图元的功能,可对 BIM 文件做轻量化处理,确保其加载的流畅度。


HT 与 GIS 的结合
GIS 通过叠加融合倾斜摄影数据、矢量数据、三维模型数据、BIM 数据等多源数据,提供了更多的地形、建筑、设施等信息。GIS 可将现实世界中对象的空间位置与相关属性有机结合起来,从而为空间决策提供技术支持,实现可视化表达。HT 提供 GIS 整合等相关服务,实现对大坝地形场景数据的三维展示,进一步助力水利大坝工程的可视化进程。

 

总结
通过 HT 三维可视化和信息技术在水利、电力、能源等领域的推广和应用,将为行业运维管理带来极大的便利,数字孪生技术将帮助优化管理流程、提升管理质量、并形象生动的展示数据。