自水輪機的早期發明被用于農業灌溉，到 18 世紀末期的工業革命促使水輪機技術的改良，再到 19 世紀末水利發電的崛起，直至今日，智慧水電站數字孿生技術正處于蓬勃發展之中。通過整合物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，水電站數字孿生可用于設計、建造、運行和維護等各個環節。能實時直觀地反映實際水電站的物理狀態和運行狀況等信息，為數字電廠平臺提供數字化信息技術支持。

圖撲軟件基于自研 HT for Web 產品，融合 GIS（Geographic Information System,地理信息系統），搭建出輕量化智慧水電站 Web 可視化界面，3D 圖層展示出大壩主體、內部設備以及周邊地理環境全貌，2D 圖層則展示多樣化的業務數據看板，二三維完美融合形成高度完整的水電站數字孿生場景。

綜合概覽

綜合概覽界面相當于水電站管理的“數據儀表盤”，提煉水電站日常運行所需的重要數據，展示于左右兩側看板中，如：電廠運維、流域信息、機組信息、作業信息、環境信息、人員信息、視頻監控等，前端通過接口聯調，確保數據實時更新，為管理層提供了一個全面、即時的運營視角。

電廠運維

主要統計了電站當日累計發電、月累計發電、年累計發電的實時值。通過對比規劃發電量與實際發電量計算出月度計劃完成的百分比。此外，還呈現了全廠有功功率、全廠無功功率、機組頻率、電壓等關鍵性能指標，為運維決策提供了精確的數據支持。

流域信息

圖撲 HT 運用衛星地圖作為底圖，疊加中心站、上下游水電站、水文站等關聯站點地理位置標識，以理解和掌握管理范圍內的地理布局及各關鍵點的具體位置。

機組信息

選用“蜂巢”的設計樣式，精妙地展示了本站所有水力發電機組的概覽。每個蜂巢單元以不同顏色標識機組的運行狀態——包括運行中、停機、檢修和故障等狀態，為管理者提供了直觀的狀態識別。點選任一機組，即可訪問該機組的詳細單機信息，涵蓋實時有功功率、無功功率、機組轉速、導葉開度等關鍵性能參數。

本機組上導、下導、水導的 X、Y 向擺度，運用橫向棒圖的形式展示；上導瓦溫、下導瓦溫、推力瓦溫、水導瓦溫以曲線體積圖的形式展示。

作業/環境/人員信息

通過融合工作票和操作票的開票信息，系統內接入兩票系統數據接口，全面統計出開票中、進行中以及已完成的票據數量，為管理層提供清晰的工作進展概覽。同時，通過接入圖撲 HT 的豐富可視化圖表組件和儀表盤設計，能夠清楚地展示大壩周邊的氣壓、氣溫、水溫、風速、泄洪流速、落差水位等環境監測相關數據。此外，還接入了人員定位系統或門禁系統，將主廠房、GIS 室、副廠房、主變洞、中控室等關鍵地點的室內人員數量統計數據直觀地展示在面板中。

視頻監控

將轉碼后的視頻流如 MP4、FlV 等格式嵌入到頁面上進行實時展示，自帶的視頻插件支持全屏窗口查看，本站主要展示了中控室、水車室、上游、下游、配電間、發電機層等重點監控位置。

圖撲軟件 HT 提供視頻融合解決方案，可以將 2D 圖像融合到場景的 3D 模型中，為操作員提供直觀的視頻圖像和簡單的視圖控制。HT 視頻融合技術采用 WebGL 技術，利用 GPU 高性能計算能力對視頻圖像進行實時處理，圖像處理不占用 CPU 資源，整個方案畫面流暢。

電子巡檢

點擊可視化界面底部模塊切換按鈕，進入電子巡檢，首先展示出預設好的多條可選電子巡檢路線。路線根據實際場地和設備的位置精準復現，旨在為巡檢人員提供清晰、高效的巡檢指引。

巡檢路線經過大壩周邊的環境監測點位，可展示出環境數據是否有異常；在穿過大壩本體時，利用透視線框圖效果模型，可以直觀地監測內部設施的運行狀況及是否有警報發出。電子巡檢系統主要應用于日常的站點例行檢查，通過遠程操作取代實地巡視，為用戶提供了一種高效便捷的管理工具。

主機監測

切換至主機監測功能模塊，單獨突出展示了主廠房中的水輪發電機組。圖撲 HT 針對用戶對于模型精度的不同需求，選擇性建模展示出水輪機組結構。本案例主要展示出機組頂蓋、發電機定子與轉子、水輪機與蝸殼、排水結構等核心部件。

圖撲也曾應用 HT 強大的渲染引擎技術三維仿真水輪機仿真拆解動畫，機組仿真場景模型精度高。數字孿生水輪機拆解過程實現了在數字世界對物理實體狀態和運行的全面精準呈現。場景中設備零件，浮現相應的屬性信息，準確掌握設備內部業務流程、行為邏輯、狀態變化等。

告警系統

平臺內接入機組內傳感器數據，能實時監測到任何機組的異常停機情況。一旦監測到異常，水輪機的運行動畫將會停止，并立即彈出異常提示，以及精準顯示故障所在位置，確保用戶能夠及時獲知，協助維修團隊進行初步的故障診斷。

配電方案

結合水電站圖紙，圖撲 HT 對傳統二維工藝系統圖重構設計，形成較為寫實的電站剖面發電工藝、配電規劃組態圖，以形象的動畫展示出上游引水、水輪機組運行、發電機發電、升壓站變電、電網配電等全過程。搭配對相關建設成就和未來發展規劃的文字闡述，為參觀者和內部會議提供一個富有視覺沖擊力的介紹平臺，有效增強了信息的傳達效率和觀賞體驗。

圖撲軟件利用編輯器搭建的 Low-Code 大屏組態能提高產線設備、人員、現場的管控效率。相較于 InTouch/IFix/WinCC 這些傳統組態軟件，圖撲基于 Web 的平臺更適合 C/S 向 B/S 轉型的大趨勢，多元素的可視化組件和支持快捷的數據綁定方式，可用于快速創建和部署。通過物聯組態直觀查看廠房內每一條產線和對應設備，接入數據后可查看設備的運行狀態。

水電站作為一種成熟、可靠且清潔的可再生能源發電方式，在全球能源結構中占有重要地位。面臨全球氣候變遷和越發嚴峻的減排要求，水電行業在未來不僅迎來眾多機遇，也將面對一系列挑戰。技術革新、環境保護、政策引導以及市場需求等方面的變化，都將深刻影響著水電行業的發展走向。在全球能源體系中促進水電的可持續發展，并妥善平衡水電發展與環境保護之間的關系，成為了一項關鍵的未來任務。

圖撲軟件為智慧水壩領域提供了 B/S 架構的基于 WebGL 的圖形引擎，與 GIS、粒子仿真、虛擬現實、邊緣計算等技術相結合，融合多元業務系統數據，形成數字孿生界面，助力水利水電工程進一步提升數字化水平，乃至為整個工業領域添磚加瓦。

審核編輯 黃宇