火電廠在發電領域中扮演着舉足輕重的角色。主要通過燃燒如煤、石油或天然氣等化石燃料來產生電力。儘管隨着可再生能源技術的進步導致其比重有所減少，但直至 2023 年，火電依然是全球主要的電力來源之一。
效果展示
通過圖撲軟件自主研發 HT for Web 產品，採用可視化與數字孿生技術，打造多樣化設計風格和業務視角下的火電廠數字孿生方案。爲智慧電廠綜合“一張圖”管理提供了上層展示技術支撐，助力企業增強對火電廠的信息化和數字化管理水平。
系統分析
寫實火電廠
圖撲軟件 HT 支持多種方式的模型渲染，採用輕量化三維建模技術，高度還原電廠全貌。以三維場景爲基礎，搭配 2D 數據面板展示，數字化展現火電廠的智慧生產、智慧安防、工藝流程等日常管理模塊。
圖撲軟件 HT 引擎強大的渲染能力，打造出晝夜兩種氛圍，實現從白晝寫實具象風格到黑夜宏觀科幻炫酷風格的完美切換。通過對廠內設備運行情況、安全配備、周邊動態環境等進行三維建模，360 度仿真還原火電廠全景空間。
智慧生產
觸發智慧生產功能後，系統首先會引導用戶進行全廠關鍵設施設備的輪巡。依據電廠的核心運作工藝順序，以鳥瞰視角精確定位至關鍵節點，結合 3D 動畫和 2D 實時數據面板進行全面展示。重點關注設備有：卸煤機、輸煤皮帶、煤場、鬥輪機、碎煤機、給煤機、磨煤機、鍋爐、汽輪機、發電機等，通過前端對接後端 Http、WebSocket 等協議接口，實現前端頁面實時數據的渲染展示。
大屏左側廠區信息面板展示了本項目主要信息，涵蓋廠區信息和經營概況。其中經營概況提供查看實時的成本、收入、利潤動態趨勢圖。右側展現安全生產天數，記錄了廠區安全投產累計時間。同時，設備運行效率和生產數據密切監控着鍋爐及汽輪發電機組的實時效率和參數。
智慧安防
在構建智慧電廠的過程中，智慧安防可視化建設是不可或缺的核心環節，功能通常包括人員定位、電子圍欄、智能視頻。其目的在於提高安全水平、優化生產管理、節約運維成本。
人員定位：本案例基於 UWB 定位基站和定位卡片爲硬件支撐，在三維場景中實現廠內員工實時定位可視化功能。用戶通過場景交互可以直觀查看或檢索員工信息、聯繫方式、行動軌跡等數據。配備的定位卡還支持手動觸發 SOS 報警信息。現場遇急情況時，報警信號將及時反饋在安防界面的報警記錄中，並通知集控中心，以便快速響應。
電子圍欄：是目前較爲先進的周界防護報警系統，能通過人員定位聯動，識別圍欄區域入侵事件，同步呈現在三維場景中。圍欄通常分爲永久性圍欄和臨時性圍欄，其中永久性圍欄通常設於汽輪機、變壓器、升壓站等關鍵區域；而臨時性圍欄則用於標識廠區的臨時施工或“兩票”維修區。
智能監控：廠區三維場景中，室內外的視頻監控點選以醒目圖標標示。本案例使用的監控設備能識別人員行爲，可對安全帽穿戴、工作服着裝、接打電話等違規行爲進行捕捉與告警，並記錄在報警圖表中。存在報警信息的監控點位會出現明顯的告警效果，以便管理者及時點擊查看實時監控影像和抓拍記錄。
工藝流程
採用三維組態的簡化方式實現電廠關鍵工藝流程上的設備連接。一方面可監控重要設備運行信息；另一方面，以清晰的直線流程圖直觀展現燃煤發電廠主要發電工藝，依次爲：輸煤皮帶→碎煤機→給煤機→磨煤機→鍋爐→汽輪機→發電機→主變→升壓站→電網。
科幻火電廠
相較於寫實建模風格，科幻風格火電廠場景渲染效果，更能凸顯未來科技感。
圖撲軟件 HT 科幻風格以科技藍爲主色調，次要模型採用線框形式展現，方便透視查看內部要素。而內部重點設備則保留寫實風格建模，使之在大場景中更加突出。
本案例實際適配了現場超長屏幕，整個界面分爲左、中、右三大板塊，中央展示火電廠全局三維場景，兩側呈現電廠日常運維信息，旨在通過“一張圖”形式呈現關鍵數據，實現電廠管理的目標。
左側看板集中展示了電廠概況、場區運行情況、生產效率趨勢、實時告警信息列表等數據；右側看板專注展示脫硫塔淨煙氣數據、鍋爐機組煤耗預測數據、機組負荷對比曲線。
GIS 火電廠
HT 同樣支持以 GIS 地圖作爲基礎場景，疊加渲染 3D Tiles 格式的傾斜攝影模型文件以及 OBJ 格式的人工建模模型文件。通過 HT 實現可交互式的 Web 三維場景，可進行縮放、平移、旋轉，場景內各種模型、標籤可以響應交互事件。
傾斜攝影，即通過從一個垂直、四個傾斜、五個不同的視角同步採集影像，以大範圍、高精度、高清晰的方式全面感知複雜場景，獲取到豐富的建築物頂面及側視的高分辨率紋理。不僅能真實反映地物信息，還能通過定位、融合、建模等技術，生成具有地理座標系信息的三維廠區模型。
人工建模，即使用 3ds Max、Maya、C4D 等建模軟件，基於影像數據、CAD 平面圖或者拍攝圖片估算建築物輪廓與高度等信息進行人工建模。人工模型在傾斜影像中對比，材質紋理會有所差異。人工建模和 GIS 相匹配需要人工進行空間矯正配準。所以在 GIS 場景中，建議局部、必要的內容，採取人工建模處理，根據自身需求選擇合適的方式。
火災預演
通過動態箭頭展示逃生路線，指向逃生出口方向，可直觀地查看全廠視角，有助於電廠消防演練工作。
門禁管理
門禁管理能的實施能精準識別並記錄進出人員與車輛的信息詳情。通過對接門禁管理系統數據接口，在圖撲可視化大屏中可實時查看門禁分佈點位、當日通過門禁的人數、攔截人數及攔截原因等關鍵信息。如此構築起的網格化安防體系，顯著提升了用戶對各種事故、案件及突發事件的預防能力和應急響應效率。
安全四色圖
安全四色圖作爲一種創新的安全管理工具，旨在通過顏色的直觀區分，幫助員工輕鬆識別電廠內各區域的安全等級及相關的注意事項，增強安全意識有效預防潛在事故的發生。通常將電廠區域分爲四種顏色，每種顏色代表該區域的安全級別以及該區域所需遵循的特定安全指導原則。
紅色區域（高危險區域）：代表電廠中最危險的部分，比如高壓設備區、變電站等，需要特殊權限才能進入。紅色警告意味着員工在進入這些區域前必須進行特殊的安全培訓和保護措施。
黃色區域（警告區域）：代表具有一定風險但並非最高危險的區域，如工作臺周圍、維護區等。在這些區域內作業的員工需要按照安全規程操作，並佩戴適當的個人防護裝備。
藍色區域（注意區域）：這個區域需要員工留意安全，但相對於紅色和黃色區域，風險較低。包括一些機械設備、輕微化學物質處理等區域。
綠色區域（安全區域）：代表最安全的區域，一般爲生活區、休息區等，這些區域的安全風險非常低。
環保模塊
火力發電廠火電廠對環境的污染主要涵蓋空氣污染、廢水釋放、工業固體廢物排放、工業噪聲污染、電磁污染等多個方面。特別是鍋爐的煙氣通過高煙囪排入大氣，這些排放物對環境造成不小的壓力。
爲有效監管和管理這些環境負擔，通過圖撲可視化系統清晰展示統計監測點位的煙塵、NO₂、汞排放、PM10、PM2.5、SO₂ 等指標的實時數值，以區分正常與異常的數據。加強指標異常區域的環境管理，致力於構建一個更加綠色與環保的工廠環境。
用 AQI 雲圖表示空氣污染的輕重程度，加強重污染區域的環境治理和人員准入。
HT 不僅支持全廠級的數字孿生展示，還支持局部機組、設備的運行可視化。
鍋爐數字孿生
鍋爐是火力發電廠中的關鍵設施，負責將燃燒燃料產生的熱能轉換爲蒸汽或高溫水。根據需要產生的蒸汽壓力和溫度，鍋爐可以分爲不同的類型，如亞臨界鍋爐、超臨界鍋爐等。使用的燃料包括煤、天然氣和油等多種。
圖撲軟件構造輕量化的 3D 可視化智慧鍋爐監控場景，數字孿生鍋爐運作流程，幫助用戶清晰直觀呈現設備的部件組成及動態運作全流程。
依託物聯網、大數據、雲計算等技術，採集鍋爐機組主要運行數據，如：鍋爐溫度、氣壓、脫銷、預警事件等。通過搭載設備感知元件，對接設備管理系統數據接口，將鍋爐重點觀測數據展示在前端頁面，輔助用戶進行日常的生產和安全管理，提高電廠的數字化管理效率。
空冷島
空冷島主要是火力發電廠中重要一環，用於通過空氣冷卻的方式來降低循環冷卻水溫度，代替或部分代替傳統的水冷系統。在環境乾燥、缺水的地區，或者爲了環保節水的考慮，空冷技術逐漸獲得廣泛應用。
利用圖撲軟件自主研發的 HT for Web 強大的渲染引擎，數字孿生空冷島內運作場景，無縫融合 2D、3D 可視化技術，對其展開立體化監控管理。整體場景多方位直觀展示蒸汽分配、通風系統、冷凝過程、蒸汽凝結、冷凝排出等重點流程的運行態勢。
蒸汽分配
三維監控場景能形象還原該環節工況運作全流程。用戶點擊關鍵設備，展開多視角切換查看，方便運維人員通過不同角度，查看各凝氣器單元、管束等設備內部的實時工況
通風系統
將風機運轉狀態和場站情況信息進行高度關聯，實現對空冷風機平臺、軸流風機等設備主體運行態勢遠程監測，實時關注風機運行狀態，確保冷卻效率的穩定性。
冷凝過程
所謂冷凝過程是指運行過程中，汽輪機做功後的高溫蒸汽進入空冷島冷凝，冷凝後形成的冷凝水進入凝結水收集聯箱儲存。
HT 引擎強大的渲染功能，可高精度模擬仿真蒸汽在翅片管內流動以及周圍空氣對蒸汽冷卻的實際工況。
最後，高溫蒸汽在冷凝管束中被冷卻成液態水回收，未冷卻部分被抽氣器抽出。
變壓器
火電廠行業中，變壓器設備地位尤爲重要。變壓器繞組的溫度分佈，特別是熱點溫度，是制約變壓器運行安全和使用壽命的重要因素。
本案例中通過體繪製的方式展示變壓器繞組溫度場。首先，利用有限元仿真技術模擬變壓器內部的熱傳導過程，從而揭示變壓器內部溫度的分佈規律。接下來，通過對有限元仿真結果中的溫度數據進行插值處理，即可獲取整個繞組的溫度分佈切片。
體繪製
體繪製是一種將三維空間中的體數據，渲染到二維圖形上的技術。體繪製可以在二維平面上展示出三維空間中的數據，可直觀窺探物體內部細節，因此可應用於各種電、熱、磁場的仿真，水污染擴散仿真、海洋遙感三維可視化、醫學影像（CT） 展示等。
總結
通過圖撲軟件（Hightopo）數字孿生技術,我們能夠在火力發電廠的複雜環境中，實現全方位無盲區的可視化場景構建。深度結合生產管理系統和安防管理系統，提升電廠智慧管控、運行、分析與遠程診斷等綜合能力，爲未來智慧電廠的創新管理和運營模式奠定了基礎。
您可以至圖撲軟件官網查看更多案例及效果：
https://www.hightopo.com/demos/index.html