Rheinenergie testet 3D-Visualisierung in Umspannwerk

Die Rheinenergie AG hat im Umspannwerk Westhoven erstmals eine Technologie zur 3D-Visualisierung ihrer Anlagen und Betriebsmittel eingesetzt. Integriert in das Betriebsmittel-Informationssystem ACOS NMS der IDS GmbH lassen sich damit wichtige Kernprozesse vereinfachen.

Anlagen und Betriebsmittel digital zu erfassen ist grundsätzlich nichts Neues. Dafür bietet beispielsweise die NavVis GmbH einen Scan-Trolley an. Die IDS GmbH geht jedoch noch einen Schritt weiter: Die digital erfassten Daten werden in das Betriebsmittel-Informationssystem ACOS NMS importiert und können so zur dreidimensionalen Anlagenvisualisierung verwendet werden. So lässt sich mit der 3D-Visualisierung ein genaues, digitales Abbild – ein digitaler Zwilling – von Anlagen und Gebäuden erstellen. Ein erstes Pilotprojekt hat IDS jetzt mit der Rheinenergie im Umspannwerk Westhoven gestartet (Bild 1). »Wir sind auf der Hausmesse der IDS auf die innovative Lösung aufmerksam geworden«, so Michael Schmidt, Projektleiter der Rheinenergie. »Besonders interessant ist die Möglichkeit, die Anlagen genau zu dokumentieren. Außerdem erhoffen wir uns durch die Kombination der 3D-Bilder mit dem Betriebsmittel-Informationssystem, unseren Instandhaltungsprozess weiter zu optimieren.«

Rheinenergie testet 3D-Visualisierung in Umspannwerk
Bild 1. Das Projektteam für die 3D-Visualisierung im Umspannwerk Westhoven: Manuel Schmidt, Vertriebsleiter West, IDS GmbH; Michael Schmidt, Leiter Primärtechnik, Rheinenergie AG; Thomas Eckert, Projektleiter, Rheinenergie AG; Marcel Kirchner, Fachvertrieb ACOS NMS, IDS GmbH

3D-Visualisierung: Datenaufnahme mit Scan-Trolley

Rheinenergie testet 3D-Visualisierung in Umspannwerk
Bild 2. Für die Datenerfassung nutzt IDS einen Scan-Trolley, der mit sechs hochauflösenden Kameras, einem Multilayer- sowie drei Single-Layer-Scannern ausgestattet ist. Bei Bedarf können zusätzlich das Magnetfeld, die WLAN-Verfügbarkeit sowie die Bluetooth-Stärke erfasst werden.

Mit einem Scan-Trolley von NavVis scannt IDS dabei zunächst die zwei Stockwerke mit je 236,5 m2 ein. Das verwendete Scanner-Modell M6 (Bild 2) ist dafür mit sechs hochauflösenden Kameras für die visuelle Darstellung ausgestattet. So sind 360°-Aufnahmen in 6×16 Megapixel-Qualität möglich. Die Daten zeichnet der Scan-Trolley mit einem Multi-Layer- und drei Single-Layer-Lasern auf (Bild 3). Doch der Scan-Trolley kann noch mehr: Bei Bedarf misst er über Sensoren auch die Magnetfeldstärke, die WLAN-Verfügbarkeit und Bluetooth-Stärke.

Der Zeitaufwand eines solchen Scans ist überschaubar: Je nach Gegebenheit kann der Scanner bis zu 30.000 m2 am Tag aufzeichnen. Bei dem Pilotprojekt der Rheinenergie wurden rund zwei Stunden für den Scan veranschlagt.

Aus den eingescannten Daten entsteht im Nachgang zunächst eine Punktwolke in den Formaten LAS, PRTS, PLY, XYZ und E57. Zusätzlich werden exakte 2D-Grundrisse, CAD-Pläne und BIM-Modelle aufbereitet. Das Gebäudemodell und die digitalen Pläne (im dfx-Format) stehen dann über die Webanwendung NavVis-Indoor-Viewer zur Verfügung.

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Bild 3. Die Datenaufnahme kann bei dem Scan vor Ort überprüft und gesteuert werden.

Umspannwerk virtuell durchlaufen

Nach der Datenaufbereitung kann die Rheinenergie – ähnlich wie bei Google-Street-View – über diese integrierte Webanwendung alle 360°-Bilder betrachten und das Umspannwerk virtuell durchlaufen. Der zuständige Mitarbeiter kann mit nur einem Klick das Stockwerk wechseln, virtuell Schränke und Türen öffnen und Vermessungen vornehmen (Bild 4). So lassen sich zum Beispiel (Um-)Baumaßnahmen exakt planen, ohne das Büro verlassen zu müssen. Auch die Abstimmung mit externen Planungsbüros wird so erleichtert.

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Bild 4. Nicht nur der Grundriss des Umspannwerks wurde erfasst, sondern auch die einzelnen Betriebsmittel.

Digitales Asset Management vereinfacht Kernprozesse

Aber das Projekt und das Angebot der IDS beschränken sich nicht auf die reine Datenerfassung und 3D-Visualisierung. Bestandteil des Auftrags ist außer dem Scan die Einbettung der Aufnahmen in das Betriebsmittel-Informationssystem ACOS NMS. Modular aufgebaut vereinfacht das digitale Asset Management somit wichtige Kernprozesse wie Umbau- und Instandhaltungsmaßnahmen sowie Entstörungstätigkeiten.

Im Modul ACOS NMS REAL werden Betriebsmittel über Points of Interest (POI) mit den gescannten Aufnahmen verknüpft. Über diese Verweise kann der Mitarbeiter jederzeit relevante Informationen aufrufen, zum Beispiel Anleitungen, Schaltpläne oder anlagenspezifische Besonderheiten. Dadurch ist Wissen personenunabhängig gespeichert und jederzeit verfügbar. Über einen Klick wechselt der Mitarbeiter von der 3D-Visualisierung in die ACOS NMS Listenansicht oder umgekehrt (Bild 5).

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Bild 5. Der Anwender kann die gescannten Daten zum einen im NavVis-Indoor-Viewer betrachten (links) oder im Betriebsmittelinformationssystem ACOS NMS, wo weitere relevante Informationen der Betriebsmittel hinterlegt sind (rechts)

Die Mitarbeiter können nun sowohl in der Zentrale als auch vor Ort über ihr mobiles Endgerät direkt auf die relevanten Daten zugreifen. Die räumliche Entfernung zwischen den Anlagen spielt somit keine Rolle mehr. Damit eignet sich das System vor allem für große Versorgungsgebiete und weit verteilte Infrastrukturen. Die Anwendungsszenarien sind dabei vielfältig.

Anwendungsszenarien

Prozessoptimierung bei Wartung und Instandhaltung

Eine digitalisierte Datenbank verbessert die Kernprozesse der Wartung und Instandhaltung. Das Betriebsmittelinformationssystem speichert routinemäßige oder außerplanmäßige Wartungsmaßnahmen und gibt zum gegebenen Zeitpunkt automatisiert eine Meldung aus. Aus den Meldungen werden Aufgaben geplant und Arbeitsaufträge erstellt. Nun können die Mitarbeiter Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen durchführen und dokumentieren. Sind die Anlagen und Geräte zusätzlich über den 3D-Scanner erfasst, lassen sich Maßnahmen bereits vorab visuell planen und sofort virtuell darstellen. Es kommt zu keinen ungewollten Überraschungseffekten. Fragen zum Beispiel zur Leitungsführung oder der exakten Lage einzelner Betriebsmitteln sind direkt von der Zentrale aus zu beantworten, ohne vor Ort sein zu müssen (Bild 6).

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Bild 6. Sind die Anlagen und Betriebsmittel über den 3D-Scanner erfasst, können Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen bereits vorab visuell geplant werden.
Vereinfachung von Bau- und Planungsmaßnahmen

Bei Bau- und Planungsmaßnahmen ist eine digitale Betriebsmittel-Datenbank sehr hilfreich. Die gescannten Daten sind bis auf 5 mm genau erfasst. Dadurch müssen Abmessungen nicht mehr vor Ort, sondern können auch im virtuellen Abbild durchgeführt werden (Bild 7). Zum Beispiel die Frage, ob das Fernwirkgerät noch in den Schaltschrank passt, lässt sich vom Bildschirm aus genauso exakt und detailliert beantworten wie vor Ort. Zeitaufwendige Messungen vor Ort entfallen somit. Ein weiterer Vorteil: Jede (Um-)Baumaßnahme wird über Scans exakt dokumentiert.

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Bild 7. Die gescannten Daten sind bis auf 5 mm genau: Abmessungen müssen nicht mehr vor Ort, sondern können auch virtuell durchgeführt werden.
Auf Störungen schnell reagieren

Auch die Reaktion auf eine Störung, zum Beispiel ein Kurzschluss, wird über eine digitale Betriebsmittelverwaltung vereinfacht. Meldungen werden entweder über das Netzleitsystem direkt eingespielt oder über Checklisten aufgenommen. Bei der anschließenden Aufgabenplanung unterstützt das digitale Asset Management, indem es alle wichtigen Daten zur Verfügung stellt und über Formulare Arbeitsaufträge anlegt. So kann der Mitarbeiter gezielt und ohne weitere Vorbereitungsmaßnahmen mit der Behebung der Störung beginnen. Ihm hilft die verbesserte Übersichtlichkeit – wo finde ich die betroffene Betriebsmittelkomponente? – und die hinterlegten Daten. Auch hier ist es möglich, jede Maßnahme wie das Anlegen der erforderlichen Schutzkleidung direkt und zum Beispiel entsprechend der DVGW- oder FNN-Richtlinien zu dokumentieren.

Innovativ und zukunftsfähig

Die Vorteile einer digitalen Betriebsmittel-Datenbank sind offensichtlich: Sie vereinfacht alltägliche Aufgaben, automatisiert Prozessschritte und macht damit die Arbeit schneller und effektiver, speichert Wissen und hilft bei der Dokumentation. Das alles spart viel Zeit und Geld. IDS geht mit ihrem ganzheitlichen Ansatz jedoch einen Schritt weiter: Sie bietet nicht nur den 3D-Scan als Dienstleistung an. Mit ACOS NMS REAL hat sie auch die passende Lösung für die Integration der dreidimensionalen Anlagenvisualisierung in das Betriebsmittel-Informationssystem ACOS NMS. So entsteht ein lebendiges Abbild der Realität, in dem aktiv gearbeitet werden kann und Entfernungen keine Rolle mehr spielen.

Fachbeitrag aus ew 7-8/2018

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