变电站三维可视化培训平台的实现

针对当前变电站培训领域存在的:内容和形式枯燥单调、缺少必要的操作演练与效果评价、投入较高但效果不佳等问题,设计了变电站三维可视化培训平台。基于JME(JMonkey Engine)3D引擎以及Maya三维建模软件完成对变电站设备模型库及知识库的构建;并对平台中模型格式优化、场景动态搭建、场景存储与复用等功能进行设计。实践证明,该平台实用性强且具有较好的扩展性,能够根据实际变电站场景及任务的需要对设备模型及知识进行扩充,对场景进行动态构建。     

应用GPU编程的水声对抗视景系统关键技术

针对水声对抗复杂环境的实时细致再现问题,应用图形处理器(GPU)编程技术,基于开放场景图(OSG)视景引擎研究开发了一套通用的视景仿真系统.设计了系统的体系结构和场景组织,利用投影网格模型和GPU上快速傅里叶变换的方法生成海浪网格;采用纹理映射技术实现了海面的反射和折射效果;并实现了海底的光束、浮帘粒子和模糊效果;依据后续渲染技术模拟了场景的高动态范围(HDR)效果;基于FMOD音频引擎开发了OSG声音节点类,实现了物体三维声音、事件声音和背景声音的播放;基于多播组通信方式,提出了一种同步性较好、可自由拼接和拆分的多通道组合显示方法.实际应用结果表明,该系统具有较好的实时性和更好的显示效果.     

虚拟场景中片理颗粒的碰撞仿真

片理颗粒的碰撞在工业生产中占有很大比重,但是由于其混合碰撞的过程不可视,这就使得对它的观察和研究非常困难。文章采用图形引擎OSG和物理引擎Bullet,设计了片理颗粒混合碰撞仿真系统。操作人员通过使用本系统,可以获得重要参数,以便对实际生产进行指导。本系统通过解决图形场景中3DS模型和片理颗粒的控制、碰撞检测、OSG图形引擎与Bullet物理引擎结合以及场景渲染优化等关键技术问题,最后实现仿真模拟程序。操作人员可以通过对系统的信息交互,从而可以观察相应数据所产生的颗粒混合碰撞的过程。     

基于Irrlicht引擎的草绘三维场景生成研究

现有的WIMP风格的三维设计软件需要用户对点、线、面通过复杂的造型和交互才能组合、拼装成符合现实需求的三维实体,不利于普通用户的掌握和应用.结合Qt平台及Irrlicht三维渲染引擎,采用C++编程可以实现二维草图和三维场景的集成与交互,从而通过绘制二维草图创建三维虚拟场景.该系统可简便、直观地创建处于同一水平面的三维虚拟场景,适用于普通用户室内设备管理和场景展示.     

基于OSG的三维场景管理及实时绘制技术研究与实现

基于OSG（OpenSceneGraph）实现了三维场景管理及实时绘制系统,提供场景及其物体模型的编辑、以各种方式漫游场景,具有良好的交互性。结合OSG技术阐述了其系统功能结构及实时绘制加速技术。该系统在PC机上运行流畅,图形生成速度快、质量高。     

基于虚拟现实技术的变电站三维场景仿真技术

介绍了变电站的三维场景建模方法,采用虚拟现实建模语言（VRML）建立了三维虚拟电气设备及虚拟变电站,并且通过VRML的Script节点调用Java程序实现了交互功能。应用三维图形技术为变电站仿真系统构造虚拟环境能大大提高变电站场景的真实感,同时,将电力系统仿真软件与虚拟变电站连接起来模拟变电站的各种运行状态,为变电站仿真培训工作带来技术飞跃。该系统不仅具有三维显示、实时交互及动态仿真等特点,还可以在PC机和Windows操作系统环境下运行,因此具有经济、高效、便于使用等优点。     

基于Arc Objects和Vega的综合仿真研究

基于三维虚拟仿真平台和二维GIS平台研究开发了交互综合仿真系统.通过研究二维Arc Objects和三维Vega系统平台,分析了集成开发综合仿真系统架构,探讨了二维GIS和三维仿真系统数据一致性和交互性问题,实现了基于两个平台的交互综合仿真系统解决方案;在三维虚拟现实仿真平台中,提出了三维对象细节层次调用机制和场景分割调度机制的解决方案,从而解决大规模模型数据的实时渲染时存在的计算机内存资源有限和速度问题.研究结果已成功应用于实际视景仿真系统之中,并取得较好的效果.     

基于OSG的倾斜摄影测量建模漫游技术的应用研究

随着倾斜摄影测量技术的飞速发展,三维实景建模技术的应用需求量越来越大。以倾斜摄影测量建模为基础,采用OSG三维渲染引擎设计与创建图形窗口,通过软件研发实现人机交互自助漫游应用功能。本软件可由用户自行设定路径,模型浏览更为顺畅,与传统漫游路径设置相比,操作更为简单、便捷、直观,能进一步增强游客对实景三维模型浏览沉浸感的情感体验,通过自助漫游操作,感受漫游视点运动自然流畅的真实感。     

大坝浇筑进度可视化系统

讨论了基于Qt应用程序开发框架和OSG图形引擎应用程序设计接口的浇筑仿真系统的开发方法,实现了某混凝土坝浇筑过程的可视化仿真.在技术层面上,提出了对大坝整体模型进行三维裁剪来得到不同浇筑时期大坝的模型的方法,避免了以往工程仿真中手工对不同时期分别进行建模的方法.此方法完全根据施工采集的高程数据来生成对应的浇筑情况;二维可视化也是用同样的思路来动态模拟浇筑状况,同时将温度、应力场散乱点数据重建为网格,与二维仿真有机的融合在一起.最后给出了研究结果.     

基于OSG虚拟漫游的设计与实现

结合OpenSceneGraph（OSG）阐述大型场景的虚拟漫游系统的功能结构,及其实现该系统所需要的软件工具,设计漫游场景指定的漫游路径,并对系统所需的环境进行了配置设计.     

面向对象三维图形引擎的设计与实现

提出并实现了一种面向对象的三维图形渲染引擎Gingko,对引擎的体系结构、各模块之间的关系以及关键技术进行了分析说明。该引擎提供可扩展的软件体系结构、高效的场景处理方法、方便易用的应用程序接口,为三维图形应用的快速开发和高效运行提供了支撑。实验证明,该引擎具有运行稳定、渲染速度快的特点,对于大规模室外场景的渲染速度能保持在20 fps以上。     

数字孪生变电站框架设计与关键技术研究

随着智能电网快速推进与新技术领域的出现，以变电站为代表的能源互联网系统拓扑结构趋于复杂，传统运维管理模式已经难以满足变电站规划设计、监测分析和运行优化的要求。数字孪生（Digital Twin, DT）技术的发展给电力系统的智能化管理带来诸多便利。然而作为推动能源电力行业数字化、智能化的关键技术，相关研究与应用处于初期起步阶段，将数字孪生技术工程应用于能源电力各业务环节依然存在诸多挑战，亟需开展系统性研究，以突破适应能源电力行业特殊性的数字孪生关键技术。为此，本文以变电站作为应用场景，首先对变电站运维管理现状进行了分析，指出现阶段变电站巡检模式缺陷、模型精度不够、感知参量单一、缺乏对数据的深度挖掘等问题。以此设计了一套涵盖空间信息与设备建模、变电主设备机理建模、智能反馈控制、设备感知网络、基于数据驱动的数字孪生体模型的仿真，以及三维可视化渲染与应用的数字孪生变电站模型框架。然后讨论了变电站数字孪生技术面临的问题与挑战，包括：高性能、低成本、高精度、低功耗、高集成度与智能化的变电站专用传感器研制；海量多源异构数据存储管理与计算资源优化分配；孪生模型精度亟待提升与可解释性缺乏论证；“数据安全”与“数据孤岛”给数据驱动的模型训练带来挑战；高精度实景三维重建与虚拟实体动态更新算法的研究。针对提出的问题与挑战，进而探讨了解决问题的关键技术研究，包括基于压缩感知理论的新工艺、新材料的智能传感器技术；海量多源异构数据分布式云存储技术与以安全私有云为核心的数据管理体系；云边协同计算技术；数据驱动与机理知识融合建模技术；满足隐私保护和数据安全前提下的模型训练技术——可信联邦学习；实景三维重建、点云语义分割、点云动态可视化、虚拟现实等计算机视觉相关技术。结合数字孪生模型设计与关键技术问题的探讨，给出了一套面向工程应用的数字孪生变电站系统设计方案，重点阐述了包括变电站设备实时监测、设备故障诊断与故障预测、运维决策优化与智能反馈控制等典型的应用场景。数字孪生技术与变电业务各环节的深度结合，有助于智慧变电站运维管理发展与效能提升、开辟数字化智能变电站运维管理新模式。进一步，数字孪生技术的发展成熟必将推动整个能源电力行业打破数据、技术壁垒，实现电力全产业链上下游企业的价值、技术协同，构建更大范围的数字孪生系统，具有显著社会效益和战略意义。     

Infrared image simulation of ground maneuver target and scene

Infrared scene simulation has extensive applications in military and civil fields. Based on a certain experimental environment, object-oriented graphics rendering engine (OGRE) is utilized to simulate a real three-dimensional infrared complex scene. First, the target radiation of each part is calculated based on our experimental data. Then through the analysis of the radiation characteristics of targets and related material, an infrared texture library is established and the 3ds Max software is applied to establish an infrared radiation model. Finally, a real complex infrared scene is created by using the OGRE engine image rendering technology and graphic processing unit (GPU) programmable pipeline technology. The results show that the simulation images are very similar to real images and are good supplements to real data.     

延迟光照算法对Hadoop集群渲染系统的改进与实现

针对集群渲染系统在三维场景文件输出过程中,海量数据处理以及存储的问题,利用Hadoop框架对现有系统进行分布式模型改造,以基于延迟光照算法的处理方式,对分布式存储和计算的业务逻辑结构部署,实现改进Hadoop集群渲染系统对任务的处理策略,提供高容错、可靠的存储和海量计算数据的方式.通过实验证明改进的Hadoop集群渲染系统可以提高系统利用率和任务处理能力.     

基于HLA的OGRE引擎的实现及应用研究

简述了当前可视化仿真技术的应用,并分析了其中存在的一些问题。利用HLA架构在分布式系统设计中可扩展、可重用的特点,结合流行的场景渲染技术,构建了基于网络训练的协同仿真原型系统,有效地解决了仿真系统中存在的场景同步、资料发布和三维场景重构问题,对构建大型仿真系统大有裨益。     

三维数字地图在设备管理系统中的应用

通过对设备管理中数字地图的研究,将三维数字地图技术应用于设备管理。利用设备管理数据库中的记录,将单个的实体模型组合成设备场景地图;利用OpenGL处理场景的绘制及场景与用户交互的方法．提升管理系统的人机界面,增强数据表现力,实现了设备的可视化管理。     

基于Virtools的虚拟商场漫游系统的设计与实现

介绍了3DS Max结合Virtools开发工具的虚拟现实设计方法及整个三维虚拟商场的制作流程,采用3DS Max构建3D模型,制作3D动画,在模型构建中,采用层次细节技术和纹理贴图技术相结合的方式,在节省创作时间的基础上,提高了场景的实时渲染速度。在场景的交互设计中,本系统利用碰撞检测技术来保证系统漫游的真实感,最终实现了具有沉浸感、现实感、交互感的商场漫游系统。