Asset 12 Asset 10 Asset 15 Asset 15 - - - - autodesk_icon_font_04_06_16_kl Asset 11 autodesk_icon_font_04_06_16_kl autodesk_icon_font_1_18_17_start_over-01
  • Česká republika

    Přesměrovali jsme vás na místní stránky, kde můžete vidět promo nabídky v místních cenách a provádět nákupy online.

    Stay on our U.S. site

Keyboard ALT + g to toggle grid overlay

Úřad pro rekultivaci

Zachycení skutečnosti a 3D modelování pomáhá chránit kritickou infrastrukturu

BUDOUCNOST NOVÉ TVORBY

SDÍLET TUTO STUDII

Fotografie publikovány se svolením úřadu pro rekultivaci.

Špičkové technologické nástroje tvoří základ budoucnosti přehrady Glen Canyon

Arizonská přehrada Glen Canyon poskytuje životně důležitou vodu a energii západním Spojeným státům. Po padesáti letech provozu si však stáří a kolísání vodního toku způsobené extrémním počasím vybírají svou daň. Funkce zachycení skutečnosti a 3D modelování pomáhají úřadu pro rekultivaci posoudit stav přehrady a ochránit ji pro další generace. V průběhu procesu tato vládní agentura USA ukázala, jak mohou nové technologie pomáhat chránit kritickou infrastrukturu na celém světě.

David Winslow (vpravo) v elektrárně přehrady Glen Canyon. Fotografie publikována se svolením úřadu pro rekultivaci / společnosti Autodesk.

Voda a energie pro západ

Americký Kongres založil úřad pro rekultivaci v roce 1902 s cílem rekultivace vyprahlé půdy pro využití lidmi prostřednictvím zavlažování. Agentura nyní spravuje 492 přehrad v 17 západních státech a zajišťuje 10 bilionů galonů vody pro více než 31 milionů lidí každý rok. Jedná se o druhého největšího tvůrce obnovitelné vodní energie v zemi, který generuje 40 miliard kilowatthodin elektrické energie ročně.

Dnes, více než století od jejího založení, se poslání agentury vyvíjí. Kromě zajišťování zdrojů pro komunity na západě Spojených států je jejím cílem obnovení vlastního majetku zdevastovaného v průběhu času. „Tato zařízení jsou pro národ velmi důležitá,“ říká David Winslow, správce CAD a stavební inženýr úřadu pro rekultivaci v Salt Lake City v Utahu. „Naším úkolem je spravovat něco, co tu bude stovky let v budoucnosti. I když my už tu dávno nebudeme, tyto stavby budou dále stát. Ale je třeba je správně provozovat a spravovat.“

David Winslow (vpravo) v elektrárně přehrady Glen Canyon. Fotografie publikována se svolením úřadu pro rekultivaci / společnosti Autodesk.

Údržba infrastruktury: globální výzva

Přehrada Glen Canyon byla dokončena v roce 1963, v průběhu celosvětového rozmachu výstavby přehrad od 50. do 70. let 20. století. V tomto období bylo každý rok dokončeno asi tisíc přehrad, včetně Vysoké Asuánské přehrady na egyptském Nilu, přehrady Kurobe v Japonsku, Idukki v Indii, přehrady Ilha Solteira v Brazílii a Contra Dam ve Švýcarsku, které zajišťují dodávku elektrické energie, vody a regulace povodní pro různé oblasti na celém světě.

V této éře neexistovaly žádné programy CAD pro vytváření těchto obrovských infrastrukturních projektů. Glen Canyon, jedna z největších betonových přehrad na světě, „byla vybudována pomocí logaritmického pravítka a trigonometrických tabulek,“ říká Winslow. „Všechny výkresy byly vytvořeny ručně na kreslicím prkně.“ Úřad pro rekultivaci se mohl spoléhat pouze na výkresové plány a kopie, takže jen velmi obtížně mohl odhadovat dopad stáří, počasí a extrémních změn vodního toku na stav přehrady.

Tento problém není pouze problémem přehrady Glen Canyon: Podle Světové banky je větší polovina z více než 58 000 velkých přehrad na světě v provozu déle než 50 let. Potřeba najít lepší nástroje pro údržbu a odolnost přehrady je globální výzvou.

Přehrada Glen Canyon v 60. letech 20. století. Fotografie publikována se svolením úřadu pro rekultivaci.

„Potřebovali jsme ukončit správu tohoto zařízení prostřednictvím tisíců dvojrozměrných výkresů. Pro Glen Canyon jsme potřebovali komplexní 3D model přehrady, stěn kaňonu, nádrže proti proudu od přehrady, řeky po jejím proudu a elektrárny – uvnitř i venku.“

– David Winslow, správce CAD a stavební inženýr, úřad pro rekultivaci

 

Nové technologické nástroje pro diagnostiku stárnoucí přehrady

Pracovníci úřadu pro rekultivaci a společnosti Autodesk společně vybrali ty nejlepší nástroje a techniky pro vytvoření podrobného 3D digitálního modelu stavby: „virtuální“ přehrady Glen Canyon. Trojrozměrná data nabízí hloubku a kontext, jaký 2D tištěné dokumenty úřadu poskytnout nemohou. Digitální data jsou navíc dynamická. Nejsou zamrzlá v čase jako staré kopie výkresů. Digitální modely lze aktualizovat, nové scénáře simulovat a změny měřit oproti původním datovým sadám pro nadcházející staletí.

3D model poskytuje úřadu pro rekultivaci obrovské množství nových funkcí, které mu pomohou se správou a údržbou přehrady Glen Canyon. Usnadňuje zjišťování, diagnostiky a opravy aktuálních škod – a umožňuje předvídat a zabránit budoucím škodám.

Ale jak vytvořit počítačový model pro stavbu, která byla vybudována před programem CAD? Odpovědí je zachycení skutečnosti.

„Potřebovali jsme přestat spravovat toto zařízení pomocí tisíců 2D výkresů. Pro Glen Canyon jsme potřebovali komplexní 3D model přehrady, stěn kaňonu, nádrže proti proudu od přehrady, proudu řeky a elektrárny – uvnitř i venku.“

– David Winslow, správce CAD a stavební inženýr, úřad pro rekultivaci

 

Zachycení rozsáhlých dat z velké stavby

Funkce Zachycení skutečnosti zahrnuje shromáždění dat o objektu – vizuály a měření velikosti, tvaru a umístění – a jejich spojení do počítačového modelu. Úřad pro rekultivaci s pomocí finančních zdrojů z programu Věda a technologie požádal společnost Autodesk, aby shromáždila požadovaná data a vytvořila 3D modely, zatímco zaměstnanci úřadu sledovali postupy a procesy. V srpnu 2016 začal úřad pro rekultivaci a společnost Autodesk shromažďovat data pomocí laserových skenerů (známých jako lidar), sonarů a kamer, aby stavbu zdokumentovaly.

Tým společnosti Autodesk přehradu a její okolí nafotil a naskenoval. Jednalo se o velký projekt, který trval celý týden s 12hodinovými pracovními dny. Členové týmu pořídili snímky a míry vnitřní i vnější části vodní elektrárny, plochy přehrady po proudu i proti proudu, hřebenu přehrady, okolní krajiny a dokonce i části centra pro návštěvníky. Shromáždili 700 snímků ze skeneru lidar a tisíce fotografií a videí pořízených ze země, vody a vzduchu pomocí celého arzenálu pokročilých nástrojů.

Fotografie publikovány se svolením úřadu pro rekultivaci / společnosti Autodesk.

Winslow (vlevo) sleduje projektový tým, který pomocí laserového skeneru zachycuje velmi přesné 3D míry a vizuály přehrady a stěn kaňonu.

1/6

Laserová technologie neboli lidar zachycuje míry obrovské stavby přehrady tak, že vysílá světelné impulzy a měří dobu, za kterou se impulz vrátí zpět do zdroje.

2/6

Z nádrže jezera Lake Powell pak partner společnosti Autodesk – e-Trac – řídí dálkově ovládané vozidlo (ROV), které pomocí sonaru skenuje povrch přehrady pod vodou.

3/6

Členové týmu společnosti Autodesk pořídili překrývající se letecké fotografie krajiny z vrtulníku, aby je pak bylo možné převést na 3D digitální modely v procesu označovaném jako fotogrammetrie.

4/6

Členové týmu společnosti Autodesk naskenovali interiér hlavní místnost vodní elektrárny pomocí dronu s kamerou.

5/6

Členové týmu společnosti Autodesk naskenovali interiér hlavní místnost vodní elektrárny pomocí dronu s kamerou.

6/6

Fotografie publikovány se svolením úřadu pro rekultivaci / společnosti Autodesk.

Model přehrady Glen Canyon vytvořený pomocí nástroje Autodesk ReMake.

Převod dat na digitální modely

Snímky Glen Canyonu zachytily překrásné vizuály a miliony datových bodů v bohatých fotorealistických 3D mračnech bodů. Fotografické modely byly vytvořeny z fotografií, které tým pořídil, sloučením překrývajících se obrázků v procesu označovaném jako fotogrammetrie. Aby bylo možné všechna tato data spojit, tým použil nástroj ReCap Pro ke kompilaci většího a komplexnějšího mračna bodů.

Po importování mračna bodů do aplikace Revit tým vytvořil 3D technický model, do kterého byly začleněny jednotlivé komponenty přehrady, od konstrukční oceli až po generátory vodní elektrárny. Tento model kombinuje staré a nové prvky a mapuje společně staré 2D výkresy pomocí rozšířených dat mračna bodů. To pomáhá uživatelům pochopit nejen součásti a díly přehrady, ale také způsob, jak do sebe jako systémy zapadají.

V konečné fázi projektu tým naimportuje technický model do aplikace InfraWorks a přidá datové proudy o výkonu přehrady v reálném čase – například kolik vody se uvolňuje a kolik energie se generuje. Výsledkem bude dynamické virtuální znázornění přehrady, které operátorům pomůže identifikovat rizika, která je třeba řešit, a příležitosti, které je možné využít.

Model přehrady Glen Canyon vytvořený pomocí nástroje Autodesk ReMake.

Předvídání budoucnosti

Úřad pro rekultivaci využije dynamický 3D model přehrady Glen Canyon jako nástroj pro obsluhu a zaměstnance na všech úrovních dovedností. „Tento model nabízí několik možností využití,“ říká Winslow. Také nabízí nové možnosti vzdělávání veřejnosti: například sdílením video prohlídek virtuální přehrady, zejména v oblastech, kde se návštěvníci běžně nemohou bezpečně procházet. Agentura plánuje vytvořit podobné 3D modely také pro své další budovy, například Hooverovu přehradu v Nevadě a Grand Coulee ve Washingtonu.

Ze všeho nejdůležitější však je, že model je zásadním nástrojem k přípravě na nejistoty, která před námi leží. „Rok co rok se tok vody a počasí mění a nevíme přesně, co nás čeká v souvislosti s přítokem vody do nádrže,“ říká Winslow. „Snažíme se pochopit, jak můžeme nejlépe přivádět vodu pro budoucnost národa – ne pouze pro zbytek tohoto století, ale mnohem déle.“ Dynamický 3D model je, dle jeho dalších slov, „nástrojem, který lze použít v mnoha různých oborech, abychom v nadcházejících letech naše zařízení lépe spravovali.“

3D model založený na milionech datových bodů poskytuje přesnou vizualizaci přehrady a jejího okolí.

Člen týmu zachycuje rozsáhlou stavbu přehrady Glen Canyon pomocí zařízení lidar. Fotografie publikována se svolením úřadu pro rekultivaci / společnosti Autodesk.

Technologické nástroje s globálním dopadem

V dnešní době se obsluha přehrad po celém světě potřebuje připravit na nejistou budoucnost. Vznikají tedy programy na obnovu přehrad podobného roku výroby jako Glen Canyon. Patří mezi ně například africká přehrada Kariba dokončená v roce 1959, kalifornská Oroville Dam dokončená v roce 1968 a australská Burdekin Falls Dam dokončená v roce 1987. Další vládní programy na rekonstrukce přehrad probíhají v Indonésii, Indii, Arménii a Vietnamu. Proces vytvoření 3D modelu, který se poprvé uskutečnil na přehradě Glen Canyon, dle Winslowa „může pomoci vlastníkům a obsluze přehrad po celém světě odvádět lepší práci při provozu a správě jejich zařízení pro budoucnost.“

Pro Glen Canyon a další stárnoucí přehrady, nemluvě o stárnoucích elektrárnách, mostech, přístavech a dalších součástech kritické infrastruktury, patří zachycení skutečnosti a 3D digitální modely mezi dynamické nástroje, které pomáhají vizualizovat zařízení, sledovat jejich stav a předvídat budoucí výkon. Výsledkem je lepší, cenově výhodnější údržba, která pomáhá prodloužit životnost infrastruktury.

Člen týmu zachycuje rozsáhlou stavbu přehrady Glen Canyon pomocí zařízení lidar. Fotografie publikována se svolením úřadu pro rekultivaci / společnosti Autodesk.