數(shù)字化技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

甘肅省電力投資集團(tuán)隴原電力有限公司 蔡 成

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的情況下，我國(guó)的各大行業(yè)也逐漸進(jìn)入了數(shù)字化的營(yíng)業(yè)時(shí)代。在數(shù)字化時(shí)代逐漸在人們?nèi)粘Ｉ钪械靡皂樌l(fā)展的情況下，對(duì)于傳統(tǒng)的能源行業(yè)也必須站在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度上做出更新一步的改變，而電力相關(guān)的企業(yè)以及工程也站在新時(shí)代技術(shù)的發(fā)展情景上做出了更進(jìn)一步的發(fā)展。在我國(guó)數(shù)字化新時(shí)代發(fā)展的過程中，電能是其中最為高級(jí)的一項(xiàng)能源之一，特別是對(duì)于電力工程設(shè)計(jì)以及整體的運(yùn)營(yíng)與管理中更是充分融入了相應(yīng)的數(shù)字化技術(shù)。

數(shù)字化控制技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用能夠解決以往電力管理中的技術(shù)問題。在電力企業(yè)的未來發(fā)展中借助數(shù)字化技術(shù)形式能夠更好地創(chuàng)新電力企業(yè)工程技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，使得電力企業(yè)工程建設(shè)與時(shí)俱進(jìn)。因此在電力工程設(shè)計(jì)不斷發(fā)展的過程中，只有熟練的應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，才能夠推動(dòng)企業(yè)更進(jìn)一步的發(fā)展。

1 信息社會(huì)發(fā)展歷程

信息社會(huì)的發(fā)展是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，除會(huì)涉及到相應(yīng)的物質(zhì)及信息外，人也是信息社會(huì)中不可缺少的一項(xiàng)元素，從圖1中可看出，人類認(rèn)識(shí)和改造物理世界離不開信息的支持，從語言的不斷發(fā)展上就能夠證明信息與物理世界之間較為親密的關(guān)系，在人類的社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展的過程中，始終離不開信息技術(shù)在其中所起到的推動(dòng)作用。而信息技術(shù)目前也得到了廣泛的發(fā)展，從大機(jī)器處理方式逐漸向更加創(chuàng)新化的方向發(fā)展[1]。

圖1 人的活動(dòng)

從人的不斷發(fā)展上來看，為了能夠較為方便地實(shí)現(xiàn)人與人之間的交流溝通，在這種情況下就出現(xiàn)了語言，這也是信息社會(huì)第一次實(shí)現(xiàn)人工處理信息；而文字的出現(xiàn)也更進(jìn)一步推動(dòng)了手工工具為主體的信息社會(huì)時(shí)代，在文字不斷發(fā)展成符號(hào)信息化的情況下，也更進(jìn)一步推動(dòng)了相關(guān)信息的保存以及傳播的距離等，這對(duì)于推動(dòng)我國(guó)信息社會(huì)的發(fā)展又是極其重要的；活字印刷術(shù)的發(fā)明，標(biāo)志著我國(guó)信息時(shí)代已經(jīng)進(jìn)入了手工機(jī)械處理階段，手工機(jī)器處理階段與人工處理信息相比具有著較快的信息處理以及傳播的效率。

隨著我國(guó)信息社會(huì)不斷進(jìn)入電磁波時(shí)代，而這是因?yàn)槲覈?guó)一些廣播以及電視等傳播技術(shù)的出現(xiàn)更進(jìn)一步，推動(dòng)了社會(huì)信息的發(fā)展，電視廣播等傳播技術(shù)無論是從信息傳播范圍上還是從信息傳播的速度上等都有著較為良好的能力；1946年電子計(jì)算機(jī)的問世標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字機(jī)器時(shí)代，這也是我國(guó)20世紀(jì)最先進(jìn)，也是最以為二的科學(xué)發(fā)明之一，與人工處理信息以及人工手工機(jī)械處理階段相比，又更進(jìn)一步的提高了相關(guān)的信息處理能力。

在我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的不斷深入，目前我國(guó)信息處理已經(jīng)完全進(jìn)入了大機(jī)器時(shí)代，這一時(shí)代又再一次提高了信息傳播的范圍，容量以及速度等方面。大機(jī)器時(shí)代是站在全國(guó)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上運(yùn)用更新一代的數(shù)字技術(shù)，使社會(huì)全領(lǐng)域的信息都能夠?qū)崿F(xiàn)信息化，而互聯(lián)網(wǎng)上大量的信息資源也為人類社會(huì)活動(dòng)提供了更多的便利，同時(shí)也更進(jìn)一步的推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展（圖2）[2]。

圖2 社會(huì)活動(dòng)

2 三維數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)

在我國(guó)各行各業(yè)不斷運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的情況下，無論是從行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，還是從數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)分析上面去進(jìn)行查看，這些部分全都由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷應(yīng)用而出現(xiàn)了新的發(fā)展方向。特別是在對(duì)于工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以及施工階段來講，更是站在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了信息模型模擬，信息模型是站在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過相應(yīng)的先進(jìn)技術(shù)而得到的工程項(xiàng)目模擬圖[3]。

除了要有一個(gè)明確的架構(gòu)之外，還需要站在這一架構(gòu)的基礎(chǔ)上不斷引進(jìn)一些工作流，資金流以及物資流等，只有這樣，才能夠更加推動(dòng)我國(guó)信息資源共享目標(biāo)的不斷發(fā)展，無論是從設(shè)計(jì)階段還是到后期的管理階段都需要選取相應(yīng)的技術(shù)，在保證工程順利開展的情況下才能夠更進(jìn)一步的推動(dòng)施工項(xiàng)目設(shè)計(jì)一體化的不斷發(fā)展。

三維數(shù)字化技術(shù)是數(shù)字化工程在實(shí)際進(jìn)行建設(shè)的過程中必不缺少的一部分，這一技術(shù)主要是站在信息圖形的角度上并結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，且只有在相關(guān)操作人員及設(shè)計(jì)人員共同配合的情況下，才能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)更加精準(zhǔn)化以及標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)方案，以此來不斷的向著數(shù)字三維可視化以及信息技術(shù)一體化的方向發(fā)展。數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)不同，在使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先，需通過人工將許許多多的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行圖列，為了能更加明確地知道這些數(shù)據(jù)以及信息的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，還需在圖紙上進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注，這種人工的傳統(tǒng)計(jì)算方法大大降低了整體工作的效率。

在對(duì)輸變電工程進(jìn)行不同階段設(shè)計(jì)工作的過程中，都需要站在大量數(shù)據(jù)信息的角度上去進(jìn)行思考，但傳統(tǒng)的技術(shù)就無法將大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自主的總和，這樣在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過程中，常會(huì)由于數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)而出現(xiàn)各種各樣的問題。而數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)的出現(xiàn)就大大避免了這種問題的發(fā)生，整個(gè)數(shù)據(jù)信息在實(shí)際進(jìn)行處理的過程中，全都是站在一個(gè)較為真實(shí)的數(shù)據(jù)模型上進(jìn)行的管理以及設(shè)計(jì)工作，整個(gè)過程比較的精準(zhǔn)、有效[4]。數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)流程：規(guī)劃-數(shù)字化設(shè)計(jì)-采購(gòu)-施工-運(yùn)維-升級(jí)改造-報(bào)廢重建-規(guī)劃。

圖3 數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)

3 工程設(shè)計(jì)存在的問題及創(chuàng)新應(yīng)用分析

在電力工程建設(shè)投資規(guī)模以及建設(shè)規(guī)模不斷發(fā)展擴(kuò)大的情況下，給予工程設(shè)計(jì)方面的要求也越來越高：對(duì)于設(shè)計(jì)質(zhì)量以及設(shè)計(jì)深度有了較高的要求。在這種情況下，就需選取一些專業(yè)綜合素質(zhì)能力較強(qiáng)的設(shè)計(jì)人員去完成整個(gè)工程的設(shè)計(jì)工作，只有這樣才能大大避免之間出現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象；沒有深層次的考慮設(shè)計(jì)文件投資方面的內(nèi)容。特別是電力工程在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，容易出現(xiàn)變更以及返工等問題，投資方面相應(yīng)的因素也無法得到全方面分析，這一系列的問題嚴(yán)重的影響到了工程進(jìn)度及造價(jià)的控制工作；運(yùn)用數(shù)字化相應(yīng)技術(shù)的水平不足。大多數(shù)電力工程設(shè)計(jì)人員在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的過程中，仍選取傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行，并沒有更進(jìn)一步的使用數(shù)字化方面的相應(yīng)技術(shù)去幫助進(jìn)行[5]。

通過虛擬現(xiàn)實(shí)及數(shù)字化仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可視化施工指導(dǎo)、設(shè)備檢修模擬和安全仿真培訓(xùn)，為業(yè)主提供一個(gè)高效、安全、可靠的數(shù)字化培訓(xùn)平臺(tái)。在工程中應(yīng)用720°全景技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)端實(shí)時(shí)全景漫游瀏覽，為工程各參建方搭建交流平臺(tái)。采用云計(jì)算技術(shù)，可突破地域和時(shí)間限制，實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)異地辦公，合理配置硬件資源，提高了資源利用率和工作效率。采用移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)將數(shù)字化設(shè)計(jì)成果為現(xiàn)場(chǎng)施工提供服務(wù)，將EIM 的使用范圍擴(kuò)展出桌面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)模型在施工現(xiàn)場(chǎng)手持設(shè)備上的應(yīng)用。

運(yùn)用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電廠的智能點(diǎn)檢、巡檢及智能安防。智能機(jī)器人憑借智能定位系統(tǒng)、智能圖像識(shí)別技術(shù)以及多種無線傳感器，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能無紙化點(diǎn)檢、巡檢。在電廠危險(xiǎn)源區(qū)域設(shè)置電子圍欄，當(dāng)人員靠近時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有明顯報(bào)警提示，并在三維虛擬電廠中發(fā)出報(bào)警，提醒人員離開。在電廠設(shè)備發(fā)生著火等事故時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)的智能圖像識(shí)別能快速鎖定事故發(fā)生地，通知相關(guān)人員處理，情況嚴(yán)重時(shí)通過手機(jī)等移動(dòng)端通知相關(guān)人員撤離。

4 數(shù)字化技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用建議分析

4.1 充分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)技術(shù)，獲取全面的電力設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

在我國(guó)數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展的情況下也推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展。電力工程的整體設(shè)計(jì)工作離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)的不斷支持，而電力工程設(shè)計(jì)的有效性是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)這項(xiàng)工作中必不缺少的一項(xiàng)工作之一。特別是在對(duì)電力工程設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取的過程中，更是要重視起網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)在其中所起到的作用。

在對(duì)電力工程進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，首先要了解到各個(gè)方面的數(shù)據(jù)信息，只有全方面了解到相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的情況下，才能夠制定出更加有針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案。在獲取數(shù)據(jù)信息的情況下，要不斷的運(yùn)用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)去幫助獲取更加真實(shí)有效的數(shù)據(jù)，這對(duì)于大大提高電力工程的實(shí)際效率是極其重要的:海量數(shù)據(jù)中要想做好提取工作就離不開相應(yīng)先進(jìn)技術(shù)的支持；另一方面運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)字化技術(shù)也可更好的對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘以及匯總工作，這對(duì)于更進(jìn)一步的保障電力工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量又有著極其重要的作用。

4.2 有效整合電力軟件平臺(tái)，精準(zhǔn)勘測(cè)和挖掘信息

數(shù)字化技術(shù)是在對(duì)三維軟件平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建的過程中必不缺少的一項(xiàng)數(shù)據(jù)，也是在對(duì)各個(gè)軟件的信息接口進(jìn)行整合和處理的過程中必定會(huì)用到的一項(xiàng)技術(shù)，只有這樣，電子工程計(jì)算軟件才能夠更加科學(xué)有效的進(jìn)行。在完成相應(yīng)工作的情況下，就可將一系列的數(shù)字信息通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)錄入到響應(yīng)平臺(tái)內(nèi)，這樣在之后運(yùn)用到這些數(shù)據(jù)信息的情況下，就可從這些平臺(tái)直接調(diào)取使用。除此之外，還需要站在海拉瓦技術(shù)以及激光點(diǎn)云技術(shù)的角度上去更進(jìn)一步的保證相關(guān)信息位置的準(zhǔn)確性。只有在相關(guān)數(shù)據(jù)信息得到更加精準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)以及分析之后，才能夠在下次使用信息的情況下更加精準(zhǔn)的確定他的位置，并通過相應(yīng)的技術(shù)來打造出一個(gè)合理的三維立體模型。

4.3 未來數(shù)字化技術(shù)下電力工程設(shè)計(jì)的發(fā)展與暢想

在電力工程實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的過程中，數(shù)字化技術(shù)起著非常重要的作用。在我國(guó)社會(huì)技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，數(shù)字化技術(shù)除了會(huì)在電力工程的設(shè)計(jì)方面得到充足應(yīng)用，還有可能向著更進(jìn)一步的方向發(fā)展。比如，當(dāng)有關(guān)部門想要了解某一個(gè)電力工程的情況，就可站在數(shù)字化技術(shù)的前提下去幫助相關(guān)部門進(jìn)行選址，通過輸入相應(yīng)的要求、就可篩選出想要的結(jié)果，這樣便能夠根據(jù)相應(yīng)的數(shù)字化技術(shù)，更加全面的了解到電力工程的整體情況，這在整體情況的不足上去選擇合適的技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)，以此來保證整個(gè)電力工程的實(shí)用性。

對(duì)于土建工程方面的電力工程，也可通過加入數(shù)字化技術(shù)來推動(dòng)及更進(jìn)一步的發(fā)展，通過加入一些先進(jìn)的設(shè)備、來提高整個(gè)電力工程設(shè)計(jì)工作的工作效率，使電力工程設(shè)計(jì)工作能夠?qū)崿F(xiàn)三維立體的設(shè)計(jì)方式方法。

5 結(jié)語

總而言之，電力企業(yè)在數(shù)字化技術(shù)不斷融合的情況下得到了更進(jìn)一步的發(fā)展，因此在今后電力企業(yè)的發(fā)展過程中，數(shù)字化技術(shù)將會(huì)不斷深入到各個(gè)環(huán)節(jié)中，以此來加大各個(gè)環(huán)節(jié)的工作效率。相信電力行業(yè)在得到數(shù)字化技術(shù)不斷支持以及應(yīng)用的情況下，將會(huì)一步一步邁向可持續(xù)發(fā)展的方向。而對(duì)有關(guān)電力企業(yè)工程技術(shù)來講，未來可能也將站在數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展角度上得出更加具有創(chuàng)新化、先進(jìn)化的工程技術(shù)，在電力企業(yè)工程隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷發(fā)展的情況下，電力企業(yè)工程的設(shè)計(jì)效益將會(huì)得到不斷的提高。