XXI siezd
ППРК-Сервис
Архив номеров / Архив в электронном виде / СТО 08/25 декабрь 2013 / ГЭС: ЖИЗНЬ ВИРТУАЛЬНАЯ И РЕАЛЬНАЯ
ГЭС: ЖИЗНЬ ВИРТУАЛЬНАЯ И РЕАЛЬНАЯ

ГЭС: ЖИЗНЬ ВИРТУАЛЬНАЯ И РЕАЛЬНАЯ

Прожить жизнь виртуально должна будет каждая ГЭС, прежде чем реальная река начнет вращать лопасти ее турбин.
ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева разрабатывает единую информационную систему гидроэнергетического объекта любого типа и мощности.
Любой гидротехнический объект (и не только гидротехнический) проходит следующие основные этапы жизненного цикла (ЖЦ ГЭС): технико­экономическое обоснование; проектирование; строительство; пуск и сдача объекта в эксплуатацию; эксплуатация и обслуживание (плановые ремонты); декларирование безопасности эксплуатации; реконструкция; вывод из эксплуатации и консервация. Реализация каждого этапа связана с решением широкого круга задач с большим объемом входных и выходных данных, требующих постоянной синхронизации, что влечет за собой высокие финансовые и материальные затраты.
Все правила управления гидро­энергетическим объектом закладываются в процессе проектирования. Автоматизация стадий управления ЖЦ ГЭС позволяет повысить эффективность создания и дальнейшей эксплуатации объекта. В качестве одного из средств повышения эффективности управления жизненным циклом ГЭС может использоваться интерактивная система, представляющая собой интеграцию проектных решений, средств визуализации, хранения и извлечении данных и виртуальных тренажерных систем.

ВЫЙТИ ИЗ ПЛОСКОСТИ
Первые попытки перехода от плоского черчения к работе с трехмерной моделью предпринимались еще 20 лет назад, в 1994 году, когда большинство проектировщиков на кульманах дорабатывали типовые чертежи в соответствии с техническим заданием. Как ни странно, активное развитие процесса автоматизации проектирования способствовали 1990­е, когда из­за оттока кадров на выполнение рутинных операций людей не хватало.
В 2001 году специалистами ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева была создана полная трехмерная модель Бурейской ГЭС, связанная с базой данных, содержащей текстовые описания, и с базой данных проектной документации. Тогда с помощью модели были пересчитаны и уточнены объемы по бетону, причем расхождение с предыдущими расчетами составило около 10%. Учитывая масштаб производства, эти 10% вылились бы в колоссальную сумму!
Также после построения трехмерной модели было обнаружено, что турбинный водовод – металлическая труба диаметром 6 метров в бетоне – не ложился на низовую грань плотины. Погрешность в данном случае составляла 105 см на высоте около 140 метров. Строительство ГЭС на тот момент уже началось, поэтому полученные данные были несколько раз перепроверены и подтверждены. В результате поиска причин, по которым произошла ошибка, стало очевидно: при выполнении геометрических расчетов вручную конструкторы пользовались таблицами Брадиса, дающими точность до шестого знака после запятой; компьютерное моделирование предполагает точность вычисления до 18­го знака после запятой. При масштабах крупной ГЭС допущенная неточность могла бы стать достаточно дорогостоящей.
А 2005 году было принято решение создать на базе проектной «тяжелой» 3D­модели интерактивную модель, ориентироваться внутри которой будет не сложнее, чем в компьютерной игре, и понятной не только узкому кругу специалистов. В итоге было создано многопользовательское виртуальное пространство, в котором можно передвигаться, взаимодействовать с его участниками и различными частями модели, например, выбирать определенное оборудование и получать по нему из базы данных всю необходимую информацию: параметры, функционал, стоимость, марку изготовителя, дату поставки, дату монтажа и так далее. Позднее система была дополнена тренажерной системой и визуализаций технических процессов и аварийных ситуаций.

ПРОИГРАТЬ СИТУАЦИЮ
Сегодня во ВНИИГ активно используется объектно­информационная система (ОИС), объединяющая банк данных, подсистему интерактивной модели, компьютерный интерактивный комплекс (КИК) ГЭС, компьютерный тренажерный комплекс (КТК) ГЭС.
Банк данных по сути своей является базой данных проектной и нормативной документации. Он соединен с трехмерной моделью и позволяет значительно сократить количество проектных ошибок, связанных с несогласованностью чертежей, а также осуществлять контроль графика выполнения проектных работ.
Подсистема интерактивной модели обеспечивает возможность перемещения в любую точку виртуального объекта для оценки проекта, а также дает возможность для любого элемента интерактивной модели извлекать информацию из банка данных. В интерактивной модели реализовано моделирование физических процессов как в режиме реального времени, так и с заданным ускорением, например, смену времени суток и времени года, моделирование основных погодных условий, суточных колебаний уровней воды, работы водосброса и т. д. Кроме того, в интерактивной модели предусмотрена возможность вывода на экран различных характеристик (высотных отметок, расстояния от точки до точки или от пользователя до точки, координат и т.д.). Связь интерактивной модели с базами данных позволяет выводить на экран информацию о выбранном объекте и взаимодействии с ним пользователя.
Компьютерный интерактивный комплекс предназначен для моделирования декларируемых аварийных и чрезвычайных ситуаций с целью оценки их последствий и разработки действий персонала, а также для визуализация технологических процессов. На базе персонального компьютера он позволяет наглядно ознакомиться с гидротехническими сооружениями, просмотреть сценарии развития аварийных ситуаций, предусмотренных Декларацией безопасности ГЭС, графически представить параметры развития ЧС, просматривать пути эвакуации обслуживающего персонала станции при развитии аварийных ситуаций и создавать демонстрационные видео.
Компьютерный тренажерный комплекс позволяет имитировать технологические процессы ГЭС, создавать и редактировать сценарии любых чрезвычайных и штатных ситуаций и предназначен для теоретической подготовки персонала к аварийным и чрезвычайным ситуациям, обучения новых кадров и повышения квалификации действующего персонала ГЭС.

ЕДИНАЯ СИСТЕМА
К настоящему моменту во ВНИИГ
им. Б. Е. Веденеева разработана и введена в эксплуатацию Объектно­информационная система Бурейской ГЭС с компьютерным тренажерным комплексом и компьютерный интерактивный комплекс Чебоксарской ГЭС. Велись работы по созданию интерактивной модели Саяно­Шушенской ГЭС. Сегодня ведутся работы по внедрению единой информационной системы (ЕИС ГЭС), обеспечивающей взаимодействие всех внутренних и внешних специалистов, работающих над проектом.
Средой совместной работы при проектировании объекта принят Autodesk Vault и разработанная система электронного документооборота на платформе Microsoft ShareРoint 2013. Таким образом, обеспечивается единая централизованная информационная среда, которая по мере разработки и создания объекта наполняется соответствующими материалами.
Накопленный опыт и разработанные технологии позволили путем их взаимной интеграции приступить к созданию платформы Единой информационной системе ГЭС, предназначенной для управления полным жизненным циклом гидроэнергетического объекта любого типа и мощности.

 

Подготовила Светлана Соснова
(По материалам ВНИИГ
им. Б. Е. Веденеева)