输电线路运检三维仿真培训系统的设计与开发探讨

在保证人员安全的前提下,为进一步提升培训效果,提出了一种应用于输电线路运行与检修的三维仿真培训系统.该系统基于虚拟现实技术开发,利用三维建模技术以及线路元件参数还原了输电线路的虚拟场景,采用可视化交互技术使培训人员与虚拟场景进行交互,使用Quest?3D搭建平台实现了培训系统的各功能模块.主要介绍系统的特征、功能以及系统开发与实现过程中的关键技术.该系统电力企业培训带来了一种有效的方式,弥补了传统培训的不足,提升了培训效果.     

输电线路虚拟三维场景建模方法研究与实现

输电线路稳定性对电网可靠运行具有重要影响,实现输电线路可视化管理有助于维护输电线路安全稳定运行。首先详细介绍了虚拟三维场景的主要建模方法及优缺点。在分析输电线路自身特点基础上,设计并实现输电线路虚拟三维场景。其次采用了基于虚拟现实建模语言的输电线路模型优化方法,实验结果表明优化后模型数据量大大减少。最后借助第三方编程语言,初步完成输电线路可视化管理系统主界面的搭建,该系统在输电线路安全运行管理上具有良好的应用前景。     

基于数字高程模型的输电线路虚拟地形绘制优化算法

针对现有输电线路仿真培训系统复杂地形和大规模场景的建模问题,研究了基于数字高程模型(DEM)的虚拟地形绘制优化算法.通过采集输电线路走廊位置和范围内的地形高程数据,结合分治算法和流水线技术实现Delaunay三角网的并行构建.并针对高斯曲面方程拟合三角形表面中的参数问题,提出了基于遗传算法的最优参数选择方法,降低了地形表面的整体误差.在Qt平台上实现了输电线路真实场景的三维可视化重构.仿真结果表明,本算法有效实现了输电线路真实地形的虚拟可视化,提高了虚拟场景的还原度和沉浸感.     

基于虚拟现实技术的风电仿真培训系统

目前风电场工作人员的培训仍存在培训内容单一、培训形式单调等问题,为了提高培训效率和质量,研究开发了基于虚拟现实技术的风电仿真培训系统。该系统采用三维建模、摄像机分层距离剔除等技术搭建了风电虚拟场景;通过虚拟现实技术实现了风电设备的虚拟拆装;采用三维交互技术实现了虚拟场景漫游及图片大小的控制。最后对系统功能进行了简要的介绍。利用该培训系统,受培训人员能在虚拟场景中直观地了解风电设备的构造和工作原理,有助于增强培训效果,同时能大大缩短企业的培训周期,有效节约公司培训成本。     

虚拟现实头盔变电站仿真培训系统设计

针对现有变电站仿真培训系统现场感缺乏和用户体验不足的缺点,提出一种沉浸式变电站仿真培训系统方案,阐述了系统的软硬件系统结构,重点介绍该系统采用的三维图形引擎、三维立体显示和自然交互技术。现场应用证明,该系统以逼真的三维场景和高度的沉浸感使培训人员完全沉浸于变电站一二次设备虚拟场景,使培训方式更加生动形象,从而提高培训的效果。     

头盔式沉浸式虚拟现实技术的变电站仿真培训系统设计与实现

针对现有变电站仿真培训系统现场感缺乏和用户体验不足的缺点,提出一种沉浸式变电站仿真培训系统方案,阐述了系统的软硬件系统结构,重点介绍该系统采用的三维图形引擎、三维立体显示和自然交互技术。现场应用证明,该系统以逼真的三维场景和高度的沉浸感使培训人员完全沉浸于变电站一二次设备虚拟场景,使培训方式更加生动形象,从而提高培训的效果。     

高压输电线路防污闪仿真培训系统的设计和实现

为对生产、运行检修和管理人员进行高压输电线路防污闪技术的岗前培训和职业培训,提高运行维护人员的防污专业技术和技能操作水平,满足电力工程建设管理需要,研制开发了高压输电线路防污闪仿真培训系统。该培训系统汇总已有的输电线路外绝缘科研成果、防污闪技术和运行经验,采用现代计算机多媒体技术和虚拟技术,辅以多种表现形式实现培训。该系统设计了污秽外绝缘理论培训、污秽度测量和现场检测等操作培训、清扫和带电水冲洗等技能仿真培训、技能考核等四部分功能。通过该软件系统,可适用于输电线路专业技术人员的培训,满足电网快速建设与运行维护对线路工技能培训的需要。     

核电站三维动态仿真系统

为提高核电站仿真培训系统的真实感,设计了基于虚拟现实技术的核电站三维动态仿真系统。系统采用三维建模技术构建核电站的主要厂房和设备,通过三维场景交互技术实现对核电站虚拟场景的自主和固定路径漫游,采用三维动画技术对设备拆装、冷却系统和堆芯工作原理进行模拟。提出了基于参数关联的时序动画生成方法,用以实现设备的虚拟拆装;利用纹理法实现了冷却系统中的水流效果;提出了模型叠加法,用以表现反应堆内部的反应速率。利用该系统,受培训人员能够在核电站虚拟场景中直观了解核电站的构造和工作原理,从而增强了培训的效果。     

虚拟现实技术在输电网络GIS中的应用

为克服电力系统中应用的二维GIS的不足,在研究了输电线路GIS中不同模型的构造方法后,设计并实现了输电线路结合虚拟现实的三维地理信息系统(GIS)。系统虚拟现实的三维输电线路场景采用VRML语言建立,用JAVA语言控制,用JDBC-ODBC与空间数据库和电力设备属性数据库的连接。从而实现可交互的三维输电网络。研究表明此系统解决了三维模型与数据库中输电设备的关联问题,并具有三维设计、查询和分析功能,满足了输电线路GIS的各类要求。     

基于三维GIS的输电线路路径全景智能规划方法

传统方法在输电线路路径全景智能规划中应用效果不佳,不仅规划耗时较长,而且规划的输电线路路径也 较长,无法达到预期的智能规划效果,为此提出基于三维GIS的输电线路路径全景智能规划方法.利用无人机搭载采 集器采集现场GIS数据,利用三维GIS技术对数据进行转换、映射以及平差,生成输电线路三维场景,利用加权栅格 矩阵在三维场景内对路径进行规划,以此完成基于三维GIS的输电线路路径全景智能规划.实验证明,该设计方法的 输电线路路径规划耗时较短,而且规划路径长度也较短,在输电线路路径全景智能规划方面具有良好的应用前景.     

基于CAVE的配电仿真培训系统的实现

针对传统配电仿真培训时场景沉浸感差、操作体验不理想的不足,设计了一种基于CAVE(Cave Automatic Virtual Environment)的配电仿真培训系统。系统采用虚拟建模技术构建仿真的配电三维虚拟场景,并通过高分辨率的三维立体显示方式输出,同时使用虚拟现实互动设备,实现学员与虚拟场景的交互。现场测试结果表明,系统能够使学员产生身临其境的沉浸感受和现场真实操作的体验。     

基于虚拟现实头盔的沉浸式变电站仿真培训系统设计与实现

针对传统变电站安全教育培训工作存在交互欠缺和体验性弱的问题,基于虚拟现实技术设计一种沉浸式变电站仿真培训系统方案,详细介绍系统的软硬件设计,重点介绍采用的沉浸式立体显示、自然人机交互和变电站多人协同操作等技术。现场应用证明,该系统以逼真的三维场景和高度的沉浸感使培训人员完全沉浸于变电站一、二次设备虚拟场景,使培训方式更加生动形象,从而提高培训的效果。     

基于Skyline技术的三维输电线路信息管理系统的构建

基于Skyline技术开发三维输电线路信息管理系统,已完成主要功能的开发、硬件设备的部署和服务平台的搭建,实现了输电杆塔的设备参数、影像图片以及运行状态记录,输电线路任意杆塔任意地形的洪水淹没情况分析等应用功能,实际应用效果较好。该系统能为复杂的输电线路结构提供强大的可视化管理及空间分析能力,为实现电网三维可视化管理打下了良好基础。     

变电站开关设备检修虚拟仿真培训系统开发与应用

:通过搭建变电站开关设备检修虚拟仿真培训系统,以典型变电站开关设备为原型,利用虚拟现实技术对作业场景、检修流程和安全要点进行模拟仿真,实现设备巡检、结构拆装、操作考核等培训功能.实际应用效果表明,该系统可有效提升运检人员的实操技能水平。     

仿真系统在运维一体化人才培养中的探索与应用

仿真培训系统可以针对运维人员工作特点及岗位技能要求,对输电线路、变电站、配电站及配电线路、设备检修过程进行全场景仿真,采用标准化作业流程设计,帮助学员掌握工作技能、提高技术水平、规范作业流程,是一种非常切实有效地提高运维人员业务能力的培训工具。     

基于虚拟现实的输电线路巡视仿真培训系统设计与实现

输电线路巡视培训是确保输电线路安全运行和建设坚强智能电网的重要保障.尽管现在已经形成了课堂讲授配合现场教学的培训模式,但由于场地、资金、时间等原因的制约,导致传统培训方式有很大局限性.为了提高培训效率和质量,利用虚拟现实技术设计开发了一套基于C/S网络架构的输电线路巡视仿真培训系统.通过局部光照模型算法和Sweep and Prune算法提高了三维引擎的效率,增强真实感和训练人员的沉浸感.最后结合实例分析该仿真系统在电力培训中的实用价值.     

变电站开关设备检修虚拟仿真培训系统开发与应用

通过搭建变电站开关设备检修虚拟仿真培训系统,以典型变电站开关设备为原型,利用虚拟现实技术对作业场景、检修流程和安全要点进行模拟仿真,实现设备巡检、结构拆装、操作考核等培训功能。实际应用效果表明,该系统可有效提升运检人员的实操技能水平。     

海底电缆敷设三维交互式仿真培训平台设计与实现

针对海底电缆敷设施工业务培训的迫切需求,提出了一种海底电缆敷设三维交互式仿真培训系统方案,充分利用Unity3D引擎优势,搭建了海缆敷设三维动态仿真平台,建立了海缆敷设仿真培训所需的工具模型库、人物模型库及三维场景库,实现了仿真教学、操作训练与考核评价等培训功能。基于HTC虚拟现实设备,开发实现了设备仿真操作、漫游行走等人机交互功能,增强了用户体验。应用结果表明,该系统不仅能规范海底电缆敷设施工流程,还有效指导海缆敷设施工现场标准化作业,为海缆线路管理及运维人员全维度掌握海底电缆运维技术提供理论与作业培训平台。     

面向电力培训的三维交互仿真平台的设计与实现

针对电力三维交互仿真培训系统的运行和开发需求,设计和开发了基于XNA Framework的三维交互仿真平台PowerX.PowerX支持大规模三维虚拟场景实时渲染,能够很好地呈现具有仿真对象数量众多、虚拟设备三维模型精细以及操作状态实时动态变化等特点的电力仿真培训三维虚拟场景;同时PowerX设计并实现了支持操作者开放式操作行为的复杂操作交互过程逻辑控制,允许操作者根据自我认知进行自由的模拟操作,使电力仿真培训系统更加符合真实操作情境及满足培训要求.配电运行仿真培训系统的开发实例表明,PowerX能够简化系统三维视景仿真的开发复杂度,并且支持复杂操作过程控制逻辑的实现,使系统的仿真功能更符合现场实际状况、更贴近培训需求.     

基于三维全景系统的智能化生产管理

在国家电网公司建设坚强智能电网战略目标的指引下,华北电网结合三维虚拟地球技术、海拉瓦技术、2.5 m卫星影像技术和网络并发优化技术建立了输电线路三维全景系统,实现了企业级GIS在华北电网500 kV输电线路上的应用。基于该系统建立了输电线路智能化生产管理模式,实现了智能输电网信息展示、智能化生产管理及辅助决策、智能化防灾减灾及应急指挥管理、智能化应急抢修支持和智能化在线监测图形化平台等功能,完成了相关标准化信息管理制度,实现了项目成果面向输电生产管理不同环节的应用。