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)