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水电站数字沙盘系统

水电站数字沙盘系统是利用计算机仿真技术模拟真实水电站的生产过程，并提供真实的培训环境（水电站中央控制室）的现代化数字仿真培训系统。通过该系统，可对职员进行：水电站正常工况运行操作过程培训；水电站异常工况运行操作过程培训；水电站紧急事故工况处理操作培训；水电站计算机监控系统培训；水电站生产过程运行知识与专业理论培训。职员可以在较短的时间内掌握并熟悉水电站运行操作和事故处理。
        随着电力工业的迅速发展和水资源的充分开发和利用，大批大中型水电站将相继建成投产，从而需要大批训练有素的运行技术人员。同时，由于我国电力工业结构中水电比重较大和水电站运行的特点，使得水电站的安全可靠运行对确保整个电力系统的安全性与可靠性具有十分重要的作用，从而对水电站运行技术人员提出了更高的要求。为了实现这一要求，迫切需要采用现代化培训手段，对水电站运行技术人员进行更全面更有效的培训。

水电站三维数字沙盘功能

计算机数字沙盘系统以三维可视化的方式对水电站进行全方位、全寿命周期的交互式管理，将地理数据和勘察设计资料有效融合，在使用过程中实现设计、施工数据的标准化和全数字化移交，为水电站施工管理提供包括：全息化的二、三维施工环境展现、渐进式的施工进度管理、全阶段的数字档案管理和应用、智能化的施工技术管理、可扩展的外部系统交互接口等在内的多项重要功能。

本项目所完成的数字沙盘系统可以直接应用所有符合标准的数据，包括：二维影像数据、二维矢量数据、三维地形数据、三维模型数据、设计资料数据、施工管理数据。施工过程中的信息可以在系统中实时流转和展现。

1、水电站地质地貌仿真

       三维数字化水力发电站的核心是三维水电站可视化勘察、设计、施工和维护维修为核心作用的全生命周期管理。实现工程设计的数字化和可视化，第一步就是对工程所在的区域地形地貌数字化仿真。三维数字沙盘地形地貌模块利用从航测、遥测等原始数据，建立真实地形地貌数字模型，并可根据工程实际需要进行局部区域的细化以达到工程精度要求。三维数字沙盘能够处理数十平方公里，高达几百兆的数据点云的地形地貌重构。

2、水电站结构仿真

       三维数字沙盘的厂房设计采用基于原理图驱动的系统设备和管线布置方式，设计者可以从二维的系统原理图入手，首先建立正确的系统流程图，然后，在三维环境下，根据系统原理图进行设备、管线的布置。所有的设备和管线都与二维原理图进行对应并能够自动检查，以保证不会错布、漏布任何设备和管道。 在三维数字沙盘厂房设计平台里，用户通过对系统提供的模板或自行设计的结构体，进行调整，使其满足该工程条件，再把各结构件进行组装，厂房的初步数字模型就建立完成。在完成厂房及管道初步设计后，用户可以对厂房细节进行放大缩小旋转查看，还可以顺着管道进行漫游查看，以检查设计是否合理，系统还能对厂房内部进行空间干涉分析。以帮助设计者进行实时修改，从而满足工程设计规范。

3、水电站截流仿真

      通过建立大坝截流及相关工程的水力学计算模型和三维实体模型，对大坝截流工程的施工全过程进行三维计算机仿真模拟，从而反映出大坝截流各个阶段的水力学指标和形象面貌，及时发现工程施工过程中存在的问题，并寻求解决问题的方法及相应对策，为大坝截流决策提供可靠依据，以实现指导工程施工、科学规划和科学管理。主要有三个方面的功能：(1)建立大坝真实全三维实体数值仿真模型，能够完全精确模拟大坝形体的各个细节，包括孔口部位、进水口、闸门槽等，真实反映大坝的三维形体结构。(2)大坝截流三维仿真。(3)图文数据库及截流施工组织设计动态优化。

4、水电站实时动态仿真

       三维数字沙盘能够以图形方式深刻、简洁地描述系统的动态过程，精确描述事件的顺序、并发和冲突关系，使系统形象化，有利于理解，三维数字沙盘具有事件变迁的时间延迟，广泛应用于离散事件系统中的面向对象技术，因其抽象性、封装性、继承性、多态性等特色，有利于提高系统的建模能力；因此采用三维数字沙盘对水电站建模，并将面向对象技术融入其中，既可以更好地描述施工系统的动态过程，又大大方便了系统的建模与实现。建立三维数字模型，使每一个对象均具有多种属性，同时还具有使用方法，这两者的结合大大增强了程序的可扩充性，使用容易、操作简便，同时更便于研究系统的运行特性。

5、水电站施工现场仿真

      

基于三维数字沙盘重构地形地貌自由曲面模型和地质实体模型，以及三维数字沙盘提供的完备的旋拉剖切等操作，可以快速方便的完成水电工程道路、浇筑平台、进水口、料场、缆机平台、搅拌站等的三维设计和分析。

三维数字沙盘应用前景

三维数字化水力发电站的核心是三维水电站可视化勘察、设计、施工和维护维修为核心作用的全生命周期管理，能够以图形方式深刻、简洁地描述系统的动态过程，精确描述事件的顺序、并发和冲突关系，通过建立大坝截流及相关工程的水力学计算模型和三维实体模型，对大坝截流工程的施工全过程进行三维计算机仿真模拟，从而反映出大坝截流各个阶段的水力学指标和形象面貌，及时发现工程施工过程中存在的问题，并寻求解决问题的方法及相应对策。计算机三维仿真技术应用范围从辅助电力施工组织设计扩展到结构设计、三维动态显示，应用目标从静态观看发展到动态时实时控制，从决策参考，逐渐发展成水电工程、工程规划、设计和施工管理中不可缺少的技术手段。