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
  • Sverige

    Vi har skickat dig till en motsvarande sida på din lokala webbplats där du kan se lokala priser och erbjudanden och där du kan handla online.

    Stay on our U.S. site

Keyboard ALT + g to toggle grid overlay

Bureau of Reclamation

Verklighetstrogen återgivning och 3D-modeller hjälper till att skydda kritisk infrastruktur

BYGG FÖR FRAMTIDEN

Foto med benäget tillstånd av Bureau of Reclamation

Högteknologiska verktyg lägger grunden för Glen Canyon-dammens framtid

Glen Canyon-dammen ger livsviktigt vatten och energi till västra USA. Men efter att ha brukats i ett halvt sekel har åldern och de vattenflödesfluktuationer som orsakas av extremt väder tagit ut sin rätt. Verklighetstrogen återgivning och 3D-modellering hjälper Bureau of Reclamation att bedöma dammens skick och skydda den åt kommande generationer. Den amerikanska statliga myndigheten visar på detta sätt hur ny teknologi kan hjälpa till att bevara kritisk infrastruktur.

David Winslow (till höger) vid Glen Canyon-dammens kraftanläggning. Foto med benäget tillstånd av BOR/Autodesk.

Tar vatten och energi västerut

USA:s kongress bildade Bureau of Reclamation 1902 med målsättningen att ”nyodla” karg mark för användning genom bevattning. Byrån underhåller nu 492 dammar i 17 stater i västra USA och producerar närmare 38 biljoner liter vatten till mer än 31 miljoner människor varje år. Den är landets näst största producent av förnybar vattenkraft och genererar 40 miljarder kilowatttimmar el årligen.

Idag, mer än ett sekel efter att den grundades, utvecklas byråns uppdrag. Utöver att förse allmänheten i västra USA med vatten och el är målet nu att bevara de egna tillgångarna från tidens härjningar. ”De här anläggningarna är så viktiga för landet”, säger David Winslow, CAD-chef och väg- och vattenbyggnadsingenjör vid Bureau of Reclamation i Salt Lake City i Utah. ”Och vi har fått i uppdrag att ta hand om något som kommer att finnas kvar hundratals år in i framtiden. Långt efter det att vi är borta kommer dessa anläggningar att finnas kvar. Men de måste drivas och skötas ordentligt.”

David Winslow (till höger) vid Glen Canyon-dammens kraftanläggning. Foto med benäget tillstånd av BOR/Autodesk.

Underhåll av infrastruktur: en global utmaning

Glen Canyon-dammen färdigställdes 1963, mitt under den världsomspännande dammbyggnadsboomen från 1950-talet till 1970-talet. Ungefär ett tusental dammar per år färdigställdes under den perioden – inklusive Assuandammen för Nilen i Egypten, Kurobe-dammen i Japan, Idukki-dammen i Indien, Ilha Solteira-dammen in Brasilien, och Contra Verzasca-dammen i Schweiz – för att förse områden över hela världen med elektricitet och vatten samt skydd mot översvämningar.

På den tiden fanns ingen CAD som hjälp för att skapa dessa massiva infrastrukturprojekt. Glen Canyon, en av de största betongdammarna i världen, ”byggdes med räknestickor och trigonometriska tabeller”, säger Winslow. ”Alla ritningar gjordes för hand vid ritborden.” Med endast pappersskisser och blåkopior att förlita sig på hade Bureau of Reclamation begränsad insyn i hur åldrande, väder och extrema förändringar i vattenflöde skulle påverka dammens skick.

Detta problem är inte unikt för Glen Canyon: av fler än 58 000 stora dammar i världen har över hälften av dem varit i drift i minst 50 år enligt Världsbanken. Behovet att hitta bättre verktyg för dammunderhåll och resiliens är helt klart en global utmaning.

Glen Canyon-dammen på 1960-talet. Foto med benäget tillstånd av Bureau of Reclamation.

”Vi behövde sluta hantera anläggningen med tusentals 2D-ritningar. Det vi verkligen behövde för Glen Canyon var en utförlig 3D-modell över dammen, ravinväggarna, reservoarområdet uppströms från dammen, floden nedströms och kraftanläggningen – inifrån och ut.”

– David Winslow, CAD-chef och väg- och vatteningenjör, Bureau of Reclamation

 

Nya teknikverktyg för att diagnostisera en åldrande damm

Bureau of Reclamation konsulterade Autodesk för att välja ut de bästa verktygen och teknikerna för att skapa en detaljerad digital modell i 3D av anläggningen: en ”virtuell” Glen Canyon-damm. Tredimensionella data ger oändligt bättre djup och kontext jämfört med vad pappersdokumenten i 2D kan erbjuda. Och digitala data är dynamiska: de är inte frusna i tiden som gamla blåkopior. Digitala modeller kan uppdateras, nya scenarion kan simuleras och förändringar kan mätas mot den ursprungliga datauppsättningen i århundraden framöver.

En 3D-modell skulle förse Bureau of Reclamation med en enorm ny uppsättning möjligheter att sköta och underhålla Glen Canyon-dammen. Den skulle göra det enklare att hitta, diagnostisera och reparera nuvarande skador – och förutse och förhindra framtida skador.

Men hur skapar du en datormodell av en konstruktion som byggdes innan CAD? Svaret är verklighetstrogen återgivning.

”Vi behövde sluta hantera anläggningen med tusentals 2D-ritningar. Det vi verkligen behövde för Glen Canyon var en utförlig 3D-modell över dammen, ravinväggarna, reservoarområdet uppströms från dammen, floden nedströms och kraftanläggningen – inifrån och ut."

– David Winslow, CAD-chef och väg- och vatteningenjör, Bureau of Reclamation

 

Samla in massiva data från en massiv anläggning

Verklighetstrogen återgivning innebär att samla data om ett objekt – bilder av och mått på storlek, form och läge – och kompilera dessa data i en datormodell. Bureau of Reclamation kontrakterade, med medel från sitt Science and Technology-program, Autodesk för att samla in nödvändiga data och producera 3D-modeller under uppsikt av Reclamations anställda som observerade procedurer och processer. I augusti 2016 började Bureau of Reclamation och Autodesk att samla in data om dammen, med hjälp av laserbaserade skannrar (så kallade lidar), ekolod och kameror för att dokumentera anläggningen.

Autodesk-teamet skannade och fotograferade dammen och dess omgivningar, ett enormt projekt som tog en hel vecka med 12 timmar långa arbetsdagar. Teammedlemmarna tog bilder och mått på vattenkraftsanläggningens insida och utsida, dammens utsida nedströms och uppströms, dammens högsta punk, det omgivande landskapet samt delar av besökscentrumet. De samlade 700 lidarskanningar och tusentals foton och videor som tagits från land, vatten och luften med en hel arsenal av avancerade verktyg.

Foton med benäget tillstånd av BOR/Autodesk.

Winslow (till vänster) betraktar hur projektteamet använder en laserskanner för att göra högprecisionsmätningar i 3D och visuellt dokumentera dammen och ravinväggarna.

1/6

Med laserbaserad teknik, så kallad lidar, tar de mått på det enorma dammområdet genom att sända ut ljuspulser och mäta tiden det tar för dessa att komma tillbaka till källan.

2/6

Från Lake Powell-reservoaren styr Autodesks partner e-Trac ett fjärrstyrt undervattensfordon (ROV) som använder ekolod för att skanna dammens ytor under vatten.

3/6

Autodesks teammedlemmar tog överlappande foton av landskapet från en medevac-helikopter för att konvertera till digitala 3D-modeller i en process som kallas fotogrammetri.

4/6

Autodesks teammedlemmar skannade insidan av vattenkraftsanläggningens primära genereringsrum med hjälp av en kameraförsedd drönare som kunde nå det höga taket.

5/6

Autodesks teammedlemmar skannade insidan av vattenkraftsanläggningens primära genereringsrum med hjälp av en kameraförsedd drönare som kunde nå det höga taket.

6/6

Foton med benäget tillstånd av BOR/Autodesk.

Modell av Glen Canyon-dammen, skapad med Autodesk ReMake.

Transformera data till digitala modeller

Skanningarna av Glen Canyon fångade överväldigande bilder och miljoner datapunkter i utförliga, fotorealistiska 3D-punktmoln. Fotografimodellerna utformades utifrån teamets foton genom att sammanfoga överlappande bilder i en process som kallas fotogrammetri. För att sammanföra alla dessa rådata använde teamet ReCap Pro för att kompilera ett större, mer omfattande punktmoln.

Efter att ha importerat punktmolnet i Revit byggde teamet en teknisk modell i 3D som fylldes med dammens individuella komponenter, från stålkonstruktionen till vattenkraftsgeneratorerna. I den här modellen kombineras gammalt och nytt. De gamla 2D-ritningarna samordnas med det avancerade punktdatamolnet, så att användare kan förstå inte bara dammens olika delar, utan även hur de hänger ihop som system.

I projektets slutfas kommer teamet att importera den tekniska modellen i InfraWorks och lägga till dataströmmar i realtid om dammens prestanda – hur mycket vatten som släpps ut till exempel, och hur mycket el som genereras. Resultatet blir en dynamisk virtuell representation av dammen som hjälper de ansvariga att identifiera risker som måste tas itu med och möjligheter att utnyttja.

Modell av Glen Canyon-dammen, skapad med Autodesk ReMake.

Förutse framtiden

Bureau of Reclamation kommer att använda sin 3D-modell av Glen Canyon-dammen som ett verktyg för chefer och anställda på alla kompetensnivåer. ”Detta kommer att bli en modell med många användningsområden”, säger Winslow. Den erbjuder även nya sätt att utbilda allmänheten: till exempel genom att dela videoguidningar av den virtuella dammen, särskilt av de delar som besökare annars inte kan besöka eftersom det vore för riskfyllt. Byrån planerar att skapa liknande 3D-modeller av sina övriga anläggningar, eventuellt även Hoover-dammen i Nevada och Grand Coulee-dammen i staten Washington.

Framför allt är modellen ett viktigt verktyg för att förbereda för osäkra tider som ligger framför oss. ”Från år till år varierar vattenflödet och vädret och vi vet inte exakt vilket inflöde vi kommer att få i reservoaren”, säger Winslow. ”Vi försöker förstå hur vi bäst kan förse landet med vatten i framtiden – inte bara för resten av det här århundradet, utan även efter det.” Den dynamiska 3D-modellen är, fortsätter han, ”ett verktyg som kan användas inom många olika discipliner för att hjälpa oss driva anläggningen på ett ännu bättre sätt i framtiden”.

3D-modellen, som baseras på miljoner datapunkter, ger en exakt visualisering av dammen och dess omgivningar.

En teammedlem dokumenterar det vidsträckta Glen Canyon-dammområdet med en lidar-enhet. Foto med benäget tillstånd av BOR/Autodesk.

Teknikverktyg med global påverkan

Idag måste dammchefer över hela världen förbereda sig inför en osäker framtid. Initiativ har tagits för att restaurera dammar av liknande ålder som Glen Canyon. Bland dem finns Afrikas Kariba-damm som färdigställdes 1959, Kaliforniens Oroville-damm som färdigställdes 1968 och Australiens Burdekin Falls-damm som färdigställdes 1987, tillsammans med nationella program för att uppgradera dammar i Indonesien, Indien, Armenien och Vietnam. Processen med en utarbetad 3D-modell som först användes vid Glen Canyon-dammen kan, säger Winslow, ”hjälpa dammägare och -chefer i hela världen att bli bättre på att driva och sköta sina anläggningar i framtiden.”

För Glen Canyon och andra åldrande dammar – för att inte tala om åldrande kraftanläggningar, broar, hamnar och andra delar av kritisk infrastruktur – är verklighetstrogen återgivning och digitala modeller i 3D dynamiska verktyg för att visualisera anläggningar, övervaka deras skick och förutsäga framtida prestanda. Resultatet: bättre, mer kostnadseffektivt underhåll som gör infrastrukturen mer hållbar.

En teammedlem dokumenterar det vidsträckta Glen Canyon-dammområdet med en lidar-enhet. Foto med benäget tillstånd av BOR/Autodesk.