数字孪生再进阶，优立科技构筑「电力数字化」新空间

    智能变电站三维建模，基于三维模型实现换流站检修，三维智能巡检......

    运用三维激光点云采集、数字高程模型、高精度测绘等技术，为每一条线路、每一基杆塔、每一个部件赋予了专属的三维坐标，定位精度达到厘米级甚至毫米级，正是电力行业借由数字孪生搭建的现实世界与数字虚拟世界的桥梁。

    在数字孪生不断被行业看见的过程中，优立科技理想中的数字孪生，是在精确GIS信息为底座的实景三维场景上，实现人与人的远程协同办公、到现场与不到现场的同样可远程操控，而这些操作的实现只需要人手一部的手机或在PC端。

    智能巡检，算法先行

    一个500KV的变电站人工巡检完整一圈，覆盖所有设备所需要时间通常为2-3个月，而机器巡检仅需要2天左右的时间。

    在新一代变电站集中监控系统及远程智能巡视系统替代人工例行巡视、熄灯巡视和部分特殊巡视的刚需之下，加快推进变电站智能巡视建设应用，拓展变电站智能巡视覆盖面，早已成为优立科技数字孪生技术下沉至实际应用的场景之一。

    优立三维智能巡检系统

    目前，基于在海量数据中挖掘的电力行业数据，优立科技在电力领域案例已达十余个，应用逐渐由浅入深。

    “过去大家会认为，数字孪生是不是通过建立动态的数字化变电站动态模型，按照摄像头信号的实际安装位置，将其接在模型上进行链接，搭建出一个变电站的可视化系统即可？”

    优立科技创始人兼CEO张雪兵解释称，过去行业在数字孪生项目中的确做过很多“好看”的尝试，多以人工建模为主，除了高昂的数据修模投入，做出来的“一张图”只能运行在工作站，出现在大屏上，无法用手机或浏览器访问，离用户越来越远。

    当越来越多客户，尤其企业端和政府端的用户不愿意花大成本在为迎检准备的“花架子”上，以优立科技为代表的真正做实景三维应用的企业也因此在实际应用中抢眼起来。

    相比原来所谓的“智能巡检”，真正的数字孪生技术在实际电力应用上发生哪些变化？

    张雪兵介绍称，“在数字孪生的空间里，我们首先做一个基本的测算，即按照电网领域对设备巡视点位相应的规范和标准清单，测算电网等单位目前部署的摄像头是否已满足企业对所有设备巡视点的巡视需要。毕竟有些设备的安装位置很高，有的六米高，甚至有的高达十米，已然形成了一个大的立体空间。”

    而各省份电力领域摄像头的覆盖率一般很难超过70%：过去摄像头的部署，都是由摄像头厂家根据经验以及现场勘测来实现。

    优立科技的智能巡检摄像头点位优化服务，则更多通过三维空间的智能算法为电力领域客户提供相对高性价比的覆盖方案。“已安装的位置是不是用户所需要被巡检的位置，以及有哪些地方还没被覆盖，如何增补？如果还没安装，应该装在哪里？”

    点云算法在电网的创新应用

    毫无疑问，从数字孪生初步入局电力领域直至目前，电网数字化智能化转型的需求处于不断变化状态。

    以往「可视化模式的数字孪生」本质上还是各种类型数据的叠加组合，而此类叠加组合表面上看起来是在一起的，一旦在使用一些专有的分析时，就会发现这些不同来源、不同层次的数据并不相通，难以灵活整合应用。

    以上，也是不少客户认为数字孪生价值不高的原因所在。

    如今数字孪生从好看真正进入到创造价值阶段，在优立科技释放电力数据价值的背后，是其对电网领域逐渐深入的理解。

    张雪兵指出，电网领域对精准度的要求较高，尤其变电设施、变电站等对于闭合精确度要求达99.99%以上，希望能利用毫米级的精度数据，对电力巡视的状态等进行准确分析和判断。

    具体到实际应用中，白天使用可见光摄像头可以轻松监视和跟踪目标。然而，到了夜晚，可见光相机具有一定的局限性，且受天气影响大，阴雨、云雾和夜间等环境的可见光成像效果受到较大干扰。

    正因如此，不同于市面上大部分公司来用人工建模模型构建三维应用的技术路径，优立科技打造了一套以变电站三维超高精度激光点云为数据基础，通过高精度三维彩色点云和摄像机联动控制的方式建立起三维智能巡检系统。

    与普通激光点云数据相比，优立科技的超高精度激光点云数据在还原度、美观度、实用度三方面全面超越。基于超高精度激光点云数据，全站模型可以达到毫米级别精度，点密度达到20万点/平方米，平均误差在 2MM 内，最大误差不超过 6MM。

    系统利用高精度点云进行点位标记,调动摄像机、巡检机器人、无人机、辅控设备等检测设备获取视频与照片数据通过后台图像识别分析出隐表与缺陷信息，并显示在三维模型上。

    基于激光雷达点云成果，同时融合可见光影像数据，优立科技通过远程定制巡检任务，控制站端视频监控及机器人开展巡检，基于实景三维实时感知巡检情况，对获取视知图像进行智能分析，自动跟踪异常设备，结合设备实时信号实现告警监视、故障联动等，达到远程智能立体巡检。

    用张雪兵的话来说，优立科技算得上是目前国内首家将激光雷达这类新型终端设备运用在大型变电站、直流站内，并提供相应的运维服务的企业。

    三维电网一张图，以三维引擎平台为底座

    纵观整个电力行业市场，入局的企业并不算少。“包括像阿里巴巴、华为等大厂在内，也在利用自身优势如云平台来占据一定市场份额。”

    对于优立科技而言，辅助电力单位的现场运维与决策，正是企业在当前数字化、智能化需求涌现的时代背景下面临的一场抉择。

    张雪兵表示，电力设施布满全国各地，包括各省市、县、镇级的电力设施全覆盖，相关数据量很大。从这一数据体量上来说，既要高精准数据的全面覆盖，又要庞大的算力与存储，对数据管理引擎的处理能力，对系统底座平台要求并不低。

    而优立科技三维数据管理引擎，便是其进入实用性数字孪生世界的钥匙。

    据介绍，优立科技国产自研的三维数据管理引擎，可以秒级加载超大体量三维数据，首先解决实景GIS数据“看”的难题；除了GIS，引擎还支持多种结构格式的三维模型，在一个平台上无损快速加载；支持数据在云端或本地存储，多人协同作业。

    采用自研专利UDS格式，优立科技无限细节三维引擎可以将点云和高精度三维模型进行高效压缩，UDS格式对LAZ格式激光点云的压缩率在60%以上，转换效率达到1GB/分钟，可以大大节约存储资源和空间。基于八叉树结构，通过CPU算力实现三维数据本地渲染特性。

    相对来说，电网领域的数据保密安全要求较高，一切都需要在安全环境内网的体系内运行。某种程度上，上述大规模数据快速下载能力下沉至电网领域，也为全省一张图，乃至未来全国一张图的数据资产的安全运维需求提供了无限可能。

    谈及优立科技的业务布局，张雪兵坦言，公司通过一些具体项目来打包产品，而下沉至应用的产品始终围绕着自主平台的构建。“公司现有产品方案，基本依赖于公司底层的三维数据底座平台。而这一平台是目前国家电网或者南方电网等电力系统进行数字化转型过程中所认可的安全平台系统。”

    放眼未来，从无人值守转向无人巡检，从部分试点城市落地到全国范围内铺开，仍需优立科技长对内期蓄力，对外保持合作。能够确定的是，若要想在应用上继续提升，实现看、算、存一体化事关重要。