数字孪生技术让电网更智慧

来源：人民网－人民日报

【现象】不久前，我国首个全息数字电网在江苏建成。该虚拟电网覆盖10万公里架空输电线路、28万基输电杆塔及相关地形地貌等数据。这是我国首次对上亿千瓦负荷的大电网进行全息数字化呈现。在融合北斗通信、人工智能等技术基础上，全息数字电网可实现从电网建设到后期巡检、故障处理等的全周期、全方位、全流程数字化管控。

【点评】

全息数字电网应用了数字孪生技术，对真实电网进行1∶1三维立体还原和数字化全景呈现。数字孪生技术，是指通过建立三维数字化模型，打通物理世界和数字世界，实现虚实融合的复合技术。数字模型不仅可以与物理对象形态高度相似，还可以实现性能仿真，几乎做到全要素映射。以全息数字电网为例，其定位精度达到厘米级，让庞大复杂的电网及其细节都能够被看见。巡检人员足不出户便可清晰立体地掌握电网周围全貌，掌握现场工况。通过航迹自动规划、遇险自动规避等功能，无人机可实现全自动巡检作业，完成一基杆塔巡检仅需约6分钟，比传统人工巡检效率提高4至6倍。

全息数字电网能显著降低运维成本和作业风险，提升工作效率，具有良好的经济社会效益。随着全息数字电网的建成，自动巡检从小范围扩展到全部区域。目前，江苏电网已实现大规模无人机巡检协同应用与智能管控，可支持上千架无人机同时作业。2022年全年自动巡检作业量超过52万架次，提前发现消除输电铁塔缺陷及通道隐患4.2万处，严重缺陷发现率提升3倍。据估算，每年可以节约运维成本约2亿元。

作为新型电力系统建设的重要试点，全息数字电网为我国乃至全世界通过数字技术提升电网安全运行水平贡献了新方案。全息数字电网相当于一个高精度的三维数字“沙盘”，可在虚拟世界实现物理电网的仿真模拟推演，并结合历史数据对物理电网的状态进行分析和预判，有效提升安全隐患、线路故障的发现和应急处置能力，推动电网从“被动运维”向“主动运维”转变。比如，利用激光点云遥感成像技术建构电网周边区域三维场景，实时监测环境变化；依托平台模拟大风雨雪冰冻天气场景，提前研判气象灾害对于铁塔等设施的影响等。

作为基础设施数字化的新探索，全息数字电网应用前景广阔。比如，系统可将高精度三维地图数据共享至光伏发电、风电、水力、通信运营铁塔、输油输气廊道等应用领域。通过“数字电网+人工智能+AI算法+5G+北斗地图导航”，人们可以在实时共享数据的基础上找到最优路径，也可以在车联网平台上看到充电网络信息，为新能源汽车找到最佳充电位置，获得更好的出行体验。

提高电网数字化水平是数字经济发展的必然要求，也是构建新型电力系统、促进能源清洁低碳转型的现实需要。面对新形势、新需求，不断提升电网智能化水平，拓展新的应用场景，定能确保电力稳定供应，更好满足民生需求，更好服务经济社会发展大局。《 人民日报 》( 2023年02月06日 05 版)

浅析军事智慧电子沙盘系统

人与虚拟环境的图像交互是当前智能交互技术发展的重要内容。近年来，在军事及其他各个领域，人与实际环境的虚拟并自然的交互技术和集成系统的应用，在很大程度上帮助解决真实工作与模拟演练中的许多实际问题。但是作为一定级别指挥调度机构这种传统的沙盘根本满足不了实际需求。

电子沙盘是现代化信息显示手段，是当前指挥调度高度自动化、应急指挥快速反应可视化、大纵深模拟演练可视化、展示空间立体态势真实化的需求。

其核心的设计是人与作战环境的虚拟交互技术，主要是利用计算设备，如计算机生成模拟的作战环境，通过多通道的输入，使得人进入虚拟作战环境，极大的提高指挥辅助决策的能力和响应速度。目前，利用大屏显示器、多点触摸屏和高性能计算机组成的电子沙盘系统代替传统图纸作业和沙盘模型有了可能。

采用智能交互式电子沙盘系统进行战场指挥方案规划，能够依据任务要求直观的进行系统的布局，并同时对规划中的指定参数进行计算，对规划效果做出辅助评估，为方案规划提供实时的智能化的辅助支持。并且在规划完成后，能够对规划任务进行推演展示，显示推演过程中的各项参数，对所做规划进行约束验证和参数优化提供支持。

军用智能交互式电子沙盘设计以“多方共享、多点触控、可视化交流”为典型交互及显示特征性的军事可视化交互平台。军用智能交互式电子沙盘由电子沙盘硬件子系统和电子沙盘软件子系统组成，主要包括可选配的多点交互、大屏幕显示、动作捕获、图像融合控制器、图形工作站网络等硬件设备和客户端版本、服务器版本软件。系统通过各种接口实现与现有地理信息数据及军事相关数据库连接，整个集成系统将战前地理环境处理成数字化地图。通过可视化及交互协同功能，优化指挥控制，提高部队的交互、协同指挥能力。

电子沙盘触控系统基于光信息处理技术，其本质是把沙盘变成一块高精度的光学“触摸屏”，可以使用光点遥控“点击触摸”，用光点来“触摸”沙盘和显示屏幕来达到展览展示的超级互动效果。

人机交互过程中，需要经历光学控制信号采集、处理、中央控制三个过程。该系统集光学处理、模式识别、无线通信、智能控制等技术为一体。当无线光笔在沙盘表面区域内遥控操作时，信号接收器捕捉、识别出控制信号，并传送给终端计算机，形成最终的数码信息，并通过系统实时的在大屏幕上展现出来，从而构成一个完整的信息输入系统，实现了“所见即所得”的控制效果：光点指到哪里就直接控制到哪里。

用“光点”来控制的沙盘有很多好处：

第一、使用者只需要拿着激光笔对“沙盘”发射一个光点就可以实现操作。这就意味着人可以拿着光笔在很大的空间内四处移动，只要能把“光点”发射到沙盘上和屏幕的地方都可以实现操作。该系统还支持多点触控，即可以容许很多人一起对沙盘直接进行精准操作。

第二、人们可以根据各种情况灵活安排。而沙盘和屏幕没有大小、位置的限制。不论是展示厅、办公室还是娱乐场所，甚至在大型舞台、虚拟现实等环境下也可以方便的部署。

第三、光移动的速度很快、很灵敏，操作更方便、更快捷。

使用中天智领自主研发的智能激光笔可以直接对超大屏幕中的任意信号内容进行远距离操作，例如控制光标移动、点击按钮、双击打开文件应用、打开菜单、文件翻页、浏览网页，也可以对监控云台进行镜头调控，还可以对屏幕预设的场景进行快速的切换，对信号窗体进行布局调整，例如放大缩小窗口、位置调整、全屏展示，并可以一键恢复到初始状态。中天智领电子沙盘交互系统，可实现多业务系统的同平台集成展示、多屏幕的人机智能交互、多屏幕的视频同步，实现信息的深度加工和研判，随时调取前端视频等信息，提高响应速度。

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