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微景虚拟现实技术应用于南方电网换流站预案演练系统
2010年4月12日    评论:    分享:

    来源:广州市微景信息科技有限公司

    来源: 广州市微景信息科技有限公司

    由广州市微景信息科技有限公司采用全球知名3D引擎OGRE开发,项目历时一年多,期间微景科技技术人员克服种种困难,尽管项目要求苛刻,但微景科技以勇于创新,积极挑战的态度创造了虚拟现实行业应用的多个国内第一,完满完成了南方电网项目组的要求.

 

    项目需求

 

    在电力行业培训工作中应用虚拟现实技术已经成为了新的趋势,变电站是电力系统的重要组成部分, 提高变电 站操作人员的技术水平对保证电力系统安全、 经济、优质地运行十分重要。而变电站运行的特点决定了 不能通过实际设备的直接操作进行人员培训。故很有必要建立一个与实际变电站运行状况相似的仿真变电站来进行培训

 

    ±500kV**换流站于20041024双极投运,是±500kV贵广Ⅰ回直流输电系统的受端站,作为逆变站运行。±500kV贵广Ⅰ回直流输电系统是国家“西电东送”重点建设项目,是我国目前输送容量最大的高压直流输电系统之一

 

    为此微景信息科技有限公司联合南方电网超高压公司开发了<<南方电网超高压公司**换流站三维虚拟现实预案演练系统>>虚拟变电站实际工作环境和工作流程,使运行人员熟悉现场环境, 熟练 地进行各种操作, 处理各种模拟事故  

 

    系统结构

 

    该系统为多用户虚拟变电站的协作训练系统。采用 OGRE+VC技术实现,通过网络编程实现了一个 C l i e n t / S e r v e r模式下的分布式虚拟现实预案演练系统.

进入操作软件

 

    场景数据 以及 应用技术

 

    该项目场景包括整个换流站交流场、直流场、控制中心等数以十万级的设备、线路、刀闸、地刀、电塔等真实场景三维数据,总面数接近1000万三角面,贴图数量达到400M,为此我们采用三维数据压缩技术、显存动态加载技术,镜头裁切技术等,以适应换流站超大场景的渲染,使该系统在普通机器下面能达到顺畅浏览。

 

     功能介绍

 

    预案管理系统

 

    实现对电网预案的输入、编辑、查找、导入等功能

 

    场景编辑器

 

    实现用户智能搭建三维场景,根据图纸,从三维虚拟现实元素模型库中拖动三维虚拟现实元素模型至地图内相应位置,实现换流(变电)站内所有实物的三维虚拟现实场景布置,并可要求地图尺寸可调整,也可以通过输入参数的方式实现在地图中对元素的定位放置,同时操作科学、方便、简单。对三维虚拟现实元素模型库作了出分类,如房屋类、开关类等,单击其中元素,对元件做旋转三维展示,并对主要参数(巡检项目)打出说明。室内布置同。要求严格按照实物的真实特点、参数建模,对室内部件完成了元素内部的联动逻辑设计,比如换流变冷却风扇及对其切换进行控制的小开关SII均包含在换流变元素中,完成对换流变元素模型设计的同时要求实现两者之间的联动逻辑;如当完成巡检小车元素模型的同时,实现乘车与步行速度差异的设计,缺省设置与正常运行方式相同。另涉及电气接线显示的工作站接线界面、6MD66液晶屏等设计成可重绘,以实现开关、刀闸等设备的增删,减少模型库中元素数量;把SER及控制保护自动装置中用于显示信息的液晶屏设计成可输入;并对一些大量使用的小开关、继电器进行建模,预留配合今后对于设备实际的改造。完成后换流(变电)站内所有实物的三维虚拟现实场景布置后即生成地图。地图编辑器还具备粒子编辑器功能,可以方便地编辑出火焰、浓烟、下雨、爆炸、漏油、放电等效果,粒子编辑器编辑出的效果,可通过地图编辑器方便地拖动到场景的任意地方。


重要设备起火,客户可以任意编辑粒子系统

放在场景中任意位置,包括漏油 爆炸等故障模拟通过关系编辑器,

编辑故障发生时间,触发事件,编辑粒子系统启动 关闭时间

 

    关系编辑器

 

    通过关系编辑器(可对时间响应、动作响应等所需关系进行编辑),对单个元素进行命名、赋值,并作出判断,实现了三维虚拟现实地图换流(变电)站内设备间的对应、传动和联锁等设计

 

    在三维关系编辑器中双击开关元件后弹出编辑对话框,可填写、选择参数。其中“联锁”项下拉菜单中所包含为操作开关所需满足的联锁条件项数,具体条件通过之后的选项卡编辑。“合闸”项下拉菜单中所包含为操作该开关合闸的方式数目(比如:若某开关可进行工作站操作、6MD66有联锁操作、6MD66解除联锁操作、就地操作,则此栏中选择4),各操作方式的相应定义也将通过之后的选项卡编辑。该步实现了与开关元件有关的函数,初步考虑最终向外界传送两个参数:一、开关当前状态;二、是否满足联锁条件(有联锁操作默认满足,无联锁操作则需判断,该参数需按危害程度设级。


支持第一人称、第三人称、开车、自动漫游等各种方式,多人在线

 

      1)关系编辑器实现对开关、刀闸、按钮、指示灯等元素的重命名,以便人员、程序对不同的元素进行识别。比如对机柜中不同的指示灯分别命名。

 


在设备间跑动训查

 

      2)关系编辑器要求支持编辑场景元素(包括所生成地图内所有三维虚拟现实元素,如开关、刀闸等设备元素及如工作站软件、粒子系统等非实物元素)之间的对应关系。

 

         ●比如支持单对单的场景元素关系编辑。比如,可编辑机柜中单个按钮与指示灯之间的联动关系,通过点击按钮实现指示灯的状态转换。

 

         ●支持多对多的场景元素关系编辑。比如,机柜中有多个按钮,需按照一定逻辑协同操作控制一处开关,可对上述逻辑、关系进行编辑,实现按钮的相应操作与开关状态之间的联动。

 

         ●支持对实物元素与非实物元素间的关系编辑。比如,编辑一处水喷淋系统与火焰粒子系统的关系,一旦水喷淋系统启动,火焰熄灭。

 


 

      3)编辑的关系支持单人操作或多人的协同操作。

 

      编辑的关系保存在服务器内,各客户端可分别激活单个或者多个关系。支持多人协同操作,比如三人使用本软件配合进行一次三维虚拟现实预案演练,设通过关系编辑器设计排除其中一处故障需按下三个按钮,则该故障的排除可由一人按下三个按钮实现,也可由三人分别按下三个按钮实现。

 


换流设备 用户可以编辑设备中任意冷却风扇的启动和停止,以模拟冷却系统故障,
然后按动相应按钮开关切换备用设备 

      方案编辑器

 

      方案编辑功能,利用关系编辑器、地图编辑器、粒子编辑器,进行预案编辑,实现对人员进行三维虚拟现实预案演练的表现评分的功能,并最终生成三维虚拟现实预案演练任务。

 

      软件界面编辑器

 

      在虚拟场景中点击场景中的管理中心,点击场景中的电脑屏幕,弹出该站日常应用的西门子管理操作软件,通过该软件,可以以软件方式控制场站内所有开关刀闸的开合,控制显示主控楼的压力表等等,实现在虚拟场景中通过操作相关软件,操控虚拟场景中的虚拟设备. 同时该编辑器实现可编辑超做,对界面,控制哪一类型设备进行编辑.

 

      虚拟演练系统

 

    所有设置结束后,选择扮演的角色,进入三维虚拟现实预案演习。进行单机版三维虚拟现实预案演习时,其余角色由电脑充当,与电脑的交互以选择题形式实现,进行网络版多人(不超过八人)协同的三维虚拟现实预案演习时,角色可以约定,通过软件中嵌入的实时通讯程序实现汇报沟通。

 

      1)软件支持各客户端通过服务器互联,以对预案进行协同的三维虚拟现实演习。

 

      2)软件具备网络聊天功能,以在协同演习时对汇报指示等沟通行为进行模拟。

 

      3)软件具备网络同步功能,多人协同作业时彼此间的行为可通过服务器调度同步。

 

      4)软件具备网络任务系统,类似网络游戏的任务系统,可同时允许多人对预案进行协同的三维虚拟现实演习。

 

      5)三维人物可在换流站各办公室、继保室及室外行走、漫游。

 

      6)三维人物可实现厂站日常演习及事故处理时需用的动作,比如拿取钥匙等特定道具,按下开关等。

 

      7)可对三维人物的漫游进行切换,比如使用巡检小车后自动转为对巡检小车的漫游控制。

 

    网络功能

 

      1)软件系统需支持客户端通过网络自动更新。

 

      2)软件系统所有资源以及场景文件由服务器保存,客户端借助下载模块进行更新。

 

      3)软件系统可有效解决客户端之间资源版本不兼容的问题。

 

      4)有效节省管理成本,软件系统所有资源归服务器管理,不需对客户端做单独管理。

 

      5)更新最终生成的三维虚拟现实预案演练任务或配套文件时,只须更新服务器即可。

 

      部分预案演练录像:

 

      优酷视频链接:http://v.youku.com/v_show/id_XMTU3MDc4ODgw.html

 

标签:微景电网演练OGRE
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