基于三维的电厂设备信息一体化展现系统

京能十堰热电有限公司 郭宏 李闯 赵海军

发电设备管理的目标是使设备受控，提高设备的可靠性和完好率，保证设备在计划发电期限内做到安全、稳定、可靠，不间断地连续发电。

科技发展以及设备现代化水平的提高，推动检修管理方式不断革新和发展，形成了当前的优化检修模式。优化检修是融预防性检修、状态检修和故障检修三位一体的检修模式，是使设备在运行周期内可靠性和经济性得到最佳配合的检修模式。

优化检修的实施与应用需要信息化管理平台支撑。建设发电厂设备信息一体化展现系统，通过消除信息孤岛提供更全面的数据、通过三维展现提升数据展现效果和使用效率，从而为优化检修和点检定修制提供决策数据支撑，提升决策的质量和效率。

本文介绍了基于三维可视化的发电厂设备信息一体化展现系统的架构和开发、实施、应用经验。

系统概述

京能十堰热电有限公司（简称十堰热电）建立了厂级信息监控系统、设备点巡检系统、ERP系统和设备数据管理系统作为点检定修制的支撑。为消除信息孤岛、提升展现效率，十堰热电围绕编码关联、信息孤岛和三维展现等方面，建设了设备信息一体化展现系统。

编码关联

在信息化建设过程中，发电厂普遍存在数据截留、数据冗余和数据利用率低的现象，致使信息资源流失，信息系统没有得到充分利用。存在此类问题的一个重要原因是没有规定统一的信息编码，各信息系统中使用各自需求的编码或随机码来记录信息，造成系统间使用信息困难。

在本系统中通过以KKS编码体系作为系统间编码关联的基础，对于未直接使用KKS编码或不能使用KKS编码的系统，通过编制映射表实现与KKS编码系统的关联。

信息孤岛

信息技术建立在数据共享的基础之上，特别强调数据的集成性和一致性，应着力避免多个信息孤岛的存在，减少数据冗余。

标准不统一是产生信息孤岛的根源。企业在不同时期分散实施的系统，由于运行环境、数据库系统、信息编码规则、业务流程定义等方面执行不同的标准，是系统无法实现共享和集成的根本原因。

本系统主要通过前期统一信息规划，理清各系统之间内在联系和相互作用，减少信息孤岛的出现；通过建立数据接口，实现由不同的供应商提供的信息系统之间的数据共享。本系统主要目标在于解决信息系统之间的数据孤岛问题，同时也使用单点登录解决系统孤岛问题。

三维展现

通过全厂1∶1的三维模型展示，可以给人直观、逼真、身临其境之感，将二维图纸中不易察觉的、不易理解的设备数据关联关系信息展现给使用者，可以大大提高工作质量和效率。

本系统通过建立简化的三维模型、将KKS编码关联至三维模型、自开发三维引擎，实现三维模型与各系统之间的数据关联，在三维引擎中展示三维模型相关数据。

系统架构

本系统通过KKS编码、编码映射表、系统接口和三维模型，将设备管理相关信息系统的数据进行关联和展现。具体架构见图1。

图1 系统架构图

系统与数据

十堰热电前期对信息系统进行了规划，主要建立了四个设备管理相关的信息系统，分别用来管理实施在线数据、离线数据、生产管理数据和设备基础信息等，以免产生信息孤岛，减少数据冗余。

（1）厂级监控信息系统。

厂级监控信息系统收集了DCS、DEH、TDM、ECMS、NCS、电能计费系统等工控系统的实时在线数据，并对实时数据进行分析，形成报警数据、设备事件、设备状态分析等数据。实时数据的量大而且准确，可以作为状态检修分析的重要参考依据。

（2）点巡检系统。

点巡检系统通过点检和巡检人员收集不能实现实时监控的设备状态数据等离线数据，并依据点检标准分析判断出设备异常数据，同时可以在此系统中进行异常数据的处理。

（3）ERP系统。

ERP系统包括生产管理的相关数据，具体有缺陷管理、两票管理、工单管理和备品备件管理等生产管理数据。通过数据接口可以提取设备缺陷记录、操作票、工作票、工单和备品备件等数据。

（4）设备数据管理系统。

设备数据管理系统主要包括基建期的设计、施工、调试数据等，这些数据是在从基建期到运维期的数字化移交项目中形成的；另外包括运维期对设备台账更新的数据。此系统中大部分是设备基础信息的静态数据。

编码与关联

各系统之间的数据如不能关联，即会形成信息孤岛，标准不统一是信息孤岛的根源。信息编码规则、编码之间的关联关系、系统之间的数据接口等是消除数据孤岛的关键。

（1）KKS编码。

在本系统中使用KKS编码作为各系统统一的设备编码规则，包括点巡检系统、ERP系统、设备数据管理系统、三维模型和现场设备标识。对应的设备均可关联至KKS编码，从而通过KKS编码关联到对应系统的数据信息。

（2）系统接口。

系统接口包括数据接口、单点登录接口。数据接口是本系统中进行设备信息一体化展现的关键。单点登录接口为实现系统跳转和查看详细的信息提供支持。本系统与厂级监控信息系统、点巡检系统、ERP系统和设备数据管理系统均建立在数据库层面的接口，与厂级监控信息系统、点巡检系统和设备数据管理系统实现单点登录。

（3）三维模型。

三维模型是可视化展现的关键。本系统依据基建期三维模型进行合理的简化，从而为一体化展现提供了基础。三维模型中的设备实体均实现与KKS编码的关联。

应用与展现

一体化展现是系统互联之后的基础应用，后续可以进行扩展应用，例如结合数据进行分析，应用于状态检修等。一体化展现是以KKS编码和编码映射表为数据关联的基础，以数据接口实现系统数据互联，以三维模型为展现的载体，以单点登录方式实现进一步查看详细信息，以支持设备点检定修制和优化检修目标。

系统实现

本系统按照规划、设计和实施三个流程实现。系统在保持可靠性、安全性、可扩展性的基础上，重点按照实用性原则进行实施，以满足优化检修的目标。以下围绕编码关联、系统接口和一体化展现介绍系统相关经验。

编码关联

确保使用一致的KKS编码，并同步进行维护。在ERP系统、点巡检系统、设备数据管理系统和现场贴牌均会使用KKS编码，由于数量多、基准不明确，易形成编码不统一的情况。本系统以ERP系统作为编码统一的基准，通过审批流程来统一维护KKS编码。KKS编码的数量非常多，厂级信息监控系统和物资编码等需要关联的系统和数据也非常多，本系统按照先少而精再大而全的方向逐步展开。

系统接口

（1）在系统设计时明确系统接口要求，重点是进行信息系统之间数据关联与展现。如前期未进行统一规划，在后期可能出现系统不兼容的问题或处理难度增大的问题。

（2）系统接口应按照信息孤岛的类型分层次满足，不可盲目消除业务孤岛。首先确保能够进行数据共享和交换，消除数据孤岛；其次是通过单点登录方式，消除系统孤岛；最后考虑在业务层面整合消除业务孤岛。

一体化展现

（1）三维模型是一体化展现的载体，具有数据量大、加载慢的特点。在实际展现中需要进行轻量化处理，一方面可删除设备、建筑等不必要的细节信息，另一方面可对设备、建筑等进行三维模型的减面处理。

（2）本系统三维展现使用的是B/S架构，系统采用了Unity 3D作为开发平台，按照易修改、易扩展的思路，采用C#为开发语言，以framework2.0为版本库进行系统开发。在系统加载三维模型中进行了优化。

（3）三维展现效果。在初始页面中通过标签实时展现主要运行参数数据，提供KKS编码大盘、工作票、操作票、工单、测点报警等数据查看功能。KKS编码大盘功能可实现通过KKS编码跳转至汇总信息页面。

图2 初始页面

在进入各项信息查看功能后，三维模型中以气球标识展现相应设备的信息，可通过气球标识或列表快速跳转至汇总信息页面。

图3 三维展示信息

汇总信息页面，可查看设备在各系统中的信息，可实现系统间的单点登录跳转。

图4 汇总信息页面

结论

本系统通过消除信息孤岛提供更全面的数据、通过三维展现的方式提升数据展现效果和使用效率，在电厂历次检修中提供了很大帮助，提升了信息的查找效率、缩短了检修计划编制时间，一定程度上减少了设备欠维修和过维修问题。

未来，希望在基于系统数据关联的基础上，应用大数据分析技术进一步做好设备的状态分析，更多地实现状态检修；另外通过开发按区域或系统进行三维展现的方式，进一步提升三维展现的效果。■