本網訊（程林）廣東陽江，一望無際的南海之上，數百台風機隨風旋轉，構成一片“風車”之海；上海長寧，三峽集團所屬上海勘測設計研究院（以下簡稱“上海院”）智慧工程研究院內的智慧大屏上，可以看到三維海上風電場景，實時顯示著裝機容量、發電量、設備參數、風速等信息，數據與現實分毫不差……這是研究團隊所開發的睿風海上風電數字孿生平台。

　　數字孿生（Digital Twin）是基於現實世界中的物理本體的各項數據，在信息化平台上所創造出來的，一個數字化的、虛擬的“孿生體”。上海院的科學家們為何熱衷於研發數字孿生技術？近期，記者來到他們身邊一探究竟。

　　智能算法為設計提供“最優解”

　　登錄睿風海上風電數字孿生平台，點擊前期規劃設計板塊，地理位置、資源分析、機型模擬、風險預測等模塊映入眼簾，“整個平台背後是上百萬GB的數據處理量，這些也是數字孿生技術的基礎。”上海院智慧工程院工程師金飛告訴記者，將相關的基礎數據輸入後，平台結合數據開始進行全麵的分析和預測，僅需幾分鍾，數十套設計方案便“躍然紙上”，海域環境、建設需求、氣象條件等各項數據轉化為屏幕上活靈活現的可視化模型，風機和海纜按照平台綜合計算所給出的規劃方案，疏密有致地排列著，一目了然。

▲ 睿風平台提供的海上風機布局規劃方案

▲ 睿風平台提供的風機海纜布線規劃方案

　　“利用自研的智能算法，睿風平台能夠輸出超1000套規劃方案，並在方案中為我們提供規劃設計最優解，這大幅提高了項目規劃的效率和精準度。在江蘇沿海某風電場的實際應用中，平台計算出的設計方案相比人工設計方案，能夠為項目整體節省近500萬元的成本。”金飛說。

　　睿風數字孿生平台隻是上海院在助力項目前期規劃方麵的一個縮影，上海院還基於海量數據專門打造了綜合的可再生能源規劃平台，集成了光伏、風電、抽蓄等多個規劃模塊，涵蓋領域更為廣泛，功能設置更為豐富。

　　打開平台，一張清晰直觀的風資源圖譜占據了屏幕的大半，在其左右兩邊分列著風資源的各項參數與宏觀選址條件。“不同的顏色代表著不同的風速，顏色越深風速越高，除了風速，在這個平台上我們還可以查到氣象數據、地理限製條件等，非常有利於我們進行項目規劃選址。”金飛指著屏幕向記者介紹道。

　　該平台還對國內多家大型整機廠商已有的風機參數進行了收錄整合，再結合平台的政策分析係統，可對項目提供全流程的規劃設計，從資源分析、宏觀選址到機位布局、機組選型等均能夠提供科學的解決方案。

　　“有了這些平台的助力，我們在前期規劃設計階段的工作效率能提升近30%，大幅提高了項目前期開發、規劃、決策的效率，同時能有效降低風險。”金飛說。

　　60餘萬個模型組成“數字升船機”

　　升船機是保障客船通行的重要通航設施，其結構安全問題至關重要。三峽升船機是世界上綜合技術難度最高、規模最大的升船機，設備結構複雜，運維與檢修麵臨巨大挑戰。

　　自2016年9月試通航以來，三峽升船機已連續安全穩定運行近7年，積累了海量的工程資料與運行數據，為探索數字孿生在工程運維領域的實踐打下了堅實的基礎。今年3月，上海院打造的三峽升船機數字資產綜合應用平台（以下簡稱“升船機數字平台”）上線試運行，推動升船機的運維工作進入數字化階段。

　　“每一個設備、零件，在我們的平台上都有對應的數字化模型體現，每個構件都可以在屏幕上進行可視化呈現。”上海院智慧工程院工程師師會會說。

　　為實現升船機精確化運維管理，上海院研究團隊運用數字孿生技術實現結構安全分析的可視化模擬，將升船機的機械設備在數字世界內進行了重新構建，60餘萬個構件數字模型在屏幕之內組成了一個“數字升船機”，每一個螺母、每一個墊片都做了數字建模，隻需輕輕點擊，便可盡覽其材料、位置、尺寸、運行狀態等信息。

　　師會會告訴記者：“哪怕現實中升船機上隻是換一顆螺絲，在數字世界裏對應該位置都會有數據變化。”

▲ 升船機數字資產綜合應用平台

　　這個屏幕之內的“數字升船機”，讓運維人員即便身處千裏之外，也可以實時掌握升船機的各種狀態，幫助他們在發現異常情況時進行快速搜索、定位、解析以及模擬處理等工作。

　　此外，升船機數字平台還以可交互三維動畫的形式對核心部件運行原理與狀態，以及設備維護檢修全過程進行模擬還原，給運維人員提供一種身臨其境的體驗。

　　“點點鼠標，一個組裝好的部件便在你麵前層層拆解開來，小到零件的圖紙、參數，大到整個設備的運行過程模擬，拆解後的每個零部件模型都可以360度無死角查看，還有詳細的部件介紹、技術參數。”師會會一邊操作升船機數字係統的VR建設模塊一邊向記者說道。

　　運維人員不僅可以借助這套係統加強對設備構件的認知，還可以通過交互操作進行模擬拆裝，還原現實檢修場景，快速且直觀地獲取信息、積累經驗用以優化方案，在大幅提升檢修效率降低運維成本的同時，有效規避了直接在升船機本體上操作的潛在風險。

　　對於設備檢修以及檢修方案的製訂，依據現有的模型及資料成果，基於升船機數字平台可提高方案製訂的準確性，減少檢修方案的重複返工，輔助設備檢修一步到位，提高檢修和施工效率。

　　本文圖片由三峽上海院提供