虛擬現(xiàn)實(shí)的論文

我的計(jì)算機(jī)作業(yè)也是這個(gè)題目……一模一樣…… =_=b 現(xiàn)在正在努力趕論文中……

vr技術(shù)淺析論文2000字范文

vr技術(shù)2000字論文篇一：《試談基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)的電力統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)》

摘 要

由于無人值守變電站越來越多,，這對(duì)電力管理部門在技術(shù)和管理上都帶來了新的挑戰(zhàn),。無人值守變電站的自動(dòng)化、智能化的程度越來越高,，各種在線監(jiān)控系統(tǒng)也越來越多,，對(duì)于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一個(gè)統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)將電氣設(shè)備,、環(huán)境,、圖像、各種報(bào)警裝置全方位直觀展現(xiàn),，以便管理操作人員能快速,、直觀、便捷的查看到所需的實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù),。本項(xiàng)目即是針對(duì)以上所列出的無人值守變電站運(yùn)行管理的新挑戰(zhàn),，通過基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)的變電站遠(yuǎn)程統(tǒng)一智能監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用研究，來提高無人值守變電站的運(yùn)行管理水平,。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí) 電力 智能 監(jiān)控平臺(tái)

1 引言

隨著電力自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展,，越來越多檔御的常規(guī)變電站改造為無人值守變電站，無人值守變電站的電壓等級(jí)和范圍越來越廣,，成為未來發(fā)展的必然趨勢(shì),。在常規(guī)變電站改造為無人值守變電站以后,，它實(shí)現(xiàn)了變電站運(yùn)行的自動(dòng)化、精度化,，確保了對(duì)變電站事故的處理效率和準(zhǔn)確性,，進(jìn)一步保障了 系統(tǒng)安全 ，減少了人員的誤操作,，減少了大量的運(yùn)行值班人員,，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,，降低了成本,，帶動(dòng)了企業(yè)科技進(jìn)步。

但是無人值守的模式無論是在技術(shù)上還是管理上都對(duì)原有的模式帶來了新的挑戰(zhàn),。無人變電站的電壓等級(jí)各站有所不同,，設(shè)備型號(hào)復(fù)雜，對(duì)于管理運(yùn)行人員熟悉設(shè)備的運(yùn)行,、維護(hù)和操作的要求高,。并且無人值守變電站的自動(dòng)化、智能化的程度越來越高,，各種在線監(jiān)控系統(tǒng)也越來越多,，對(duì)于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要將不同監(jiān)控系統(tǒng)按照設(shè)備的真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行統(tǒng)一,、整合,、分析，電氣設(shè)備,、環(huán)境,、圖像、各種報(bào)警裝置能全方位直觀展現(xiàn),，以便管理操作人員能快速,、直觀、便捷的查看到所需的實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù),。

2 項(xiàng)目?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目即是針對(duì)以上所列出的無人值守變電站運(yùn)行管理的新挑戰(zhàn),，通過基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)的變電站遠(yuǎn)程統(tǒng)一智能監(jiān)控平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”)的應(yīng)用研究，來提高無人值守變電站的運(yùn)行管理水平,，如圖1所示,。

2.1 平臺(tái)的功能

2.1.1 真實(shí)三維再現(xiàn)變電站場(chǎng)景

直觀再現(xiàn)變電站的建筑、主控室,、開關(guān)室及環(huán)境場(chǎng)景; 直觀顯示電氣一次部分以及電氣部分的實(shí)際連接;直觀顯示開關(guān)柜的位置,、外觀 ; 直觀顯示輔控設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝位置。

2.1.2 集中展示設(shè)備工況

3D實(shí)景中沉浸,、快速,、便捷地查看任意電氣設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù),、數(shù)值、圖像,，并可進(jìn)行歷史變化趨勢(shì)的對(duì)應(yīng)分析,、判斷。

與Scada系統(tǒng)融合――實(shí)時(shí)展示電氣設(shè)備的Scada遙測(cè),、遙信數(shù)據(jù),，并統(tǒng)計(jì)開關(guān)跳閘次數(shù)、變壓器調(diào)檔次數(shù)及瓦斯保護(hù)動(dòng)作次數(shù);

與圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)融合――實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)圖像;

與在線測(cè)溫系統(tǒng)融合――實(shí)時(shí)顯示在線溫度;

與現(xiàn)場(chǎng)巡檢系統(tǒng)融合――展示設(shè)備巡檢歷史記錄,。

2.1.3 自動(dòng)靈活查看實(shí)時(shí)圖像

雙擊場(chǎng)景中的設(shè)備,，圖像設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向、對(duì)焦,，顛覆傳統(tǒng)人工查找攝像機(jī),、轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)、聚焦等一系列繁瑣動(dòng)作;無需查找圖像設(shè)備,，可快速,、便捷、準(zhǔn)確地進(jìn)行對(duì)應(yīng)設(shè)備的遠(yuǎn)程外觀察看,、拍照,、熱紅外成像測(cè)溫、熱紅外拍照等一系列動(dòng)作,，并智能生成人性化的記錄,、 報(bào)告 等。

2.1.4 設(shè)備異常告警

整個(gè)三維場(chǎng)景中,，每個(gè)設(shè)備模型會(huì)隨著實(shí)時(shí)采集來的數(shù)據(jù),，智能判斷設(shè)備工作狀態(tài)是否正常;對(duì)于出現(xiàn)異常的，三維場(chǎng)景會(huì)自動(dòng)將設(shè)備渲染成告警模式并定位,，不斷提示操作人員及時(shí)排除故障;解警后,，可在純畝設(shè)備數(shù)據(jù)面板中查看歷史告警記錄。

2.1.5 遠(yuǎn)程巡視

設(shè)定所需巡檢的設(shè)備點(diǎn)以及關(guān)注的數(shù)據(jù)量,、視頻圖像外觀,、熱紅外成像等必要的巡檢信息，系統(tǒng)自動(dòng)生成巡檢路徑;巡視人員通過平臺(tái)隨機(jī)或定做蠢森時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢,，當(dāng)進(jìn)入已設(shè)定的巡檢設(shè)備點(diǎn)時(shí),，系統(tǒng)將相關(guān)的設(shè)備相關(guān)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中展示;對(duì)實(shí)時(shí)巡檢的結(jié)果,、過去時(shí)間短的變化趨勢(shì)等進(jìn)行正常與否進(jìn)行巡視,、判定，形成遠(yuǎn)程綜合分析巡檢結(jié)果記錄，如圖2所示,。

2.2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的變電站遠(yuǎn)程統(tǒng)一智能監(jiān)控平臺(tái)的特點(diǎn)

2.2.1 直觀逼真

虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化,、操作以及實(shí)時(shí)交互的環(huán)境。本平臺(tái)中將通過三維模型忠實(shí)逼真地再現(xiàn)了安陽(yáng)市北郊變電站場(chǎng)景,，產(chǎn)生了沉浸式的交互環(huán)境,。

2.2.2 統(tǒng)一管理

基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的變電站遠(yuǎn)程統(tǒng)一智能監(jiān)控平臺(tái)可融合各種平臺(tái)系統(tǒng)，展示其相應(yīng)數(shù)據(jù)或圖像,，如Scada電氣數(shù)據(jù)(遙信,、遙測(cè)數(shù)據(jù))、在線測(cè)溫?cái)?shù)據(jù),、輔助監(jiān)控系統(tǒng)的視頻圖像等,。

2.2.3 智能監(jiān)控

基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的變電站遠(yuǎn)程統(tǒng)一智能監(jiān)控平臺(tái)融合數(shù)字視頻監(jiān)控、RFID無線識(shí)別,、智能門禁,、智能報(bào)警等多種監(jiān)控方式：

整個(gè)三維場(chǎng)景中,，每個(gè)設(shè)備模型會(huì)隨著實(shí)時(shí)采集來的數(shù)據(jù),，智能判斷設(shè)備工作狀態(tài)是否正常。對(duì)于出現(xiàn)異常的,，三維場(chǎng)景會(huì)自動(dòng)將設(shè)備渲染成告警模式并定位,，不斷提示操作人員及時(shí)排除故障;

所有的圖像、安防,、消防,、周界、門禁,、溫濕度,、各種傳感設(shè)備、三維一次電氣設(shè)備及其附件的各種屬性,、數(shù)據(jù),、動(dòng)作、變化規(guī)律,，均可以作為告警條件,，進(jìn)行告警及組合告警觸發(fā)。

2.2.4 智能遠(yuǎn)程巡檢

優(yōu)化目前傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)巡檢模式,，通過在該平臺(tái)上設(shè)定巡檢路線,、巡檢設(shè)備、巡檢數(shù)據(jù)量,、設(shè)備外觀等不同巡檢內(nèi)容,，巡視人員在定時(shí)或隨機(jī)通過該平臺(tái)上進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢，當(dāng)進(jìn)入巡檢設(shè)備點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)將相關(guān)的設(shè)備相關(guān)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),，進(jìn)行集中展示,，并對(duì)實(shí)時(shí)巡檢的結(jié)果、過去時(shí)間短的變化趨勢(shì)等進(jìn)行正常與否進(jìn)行巡視,、判定,，形成綜合分析結(jié)果記錄，能遠(yuǎn)程,、高效進(jìn)行電氣設(shè)備多系統(tǒng),、跨平臺(tái)巡測(cè)，減少現(xiàn)場(chǎng)巡檢頻次,，形成和現(xiàn)場(chǎng)巡檢的高度互補(bǔ),、統(tǒng)一。

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn) 3.1 3D建模技術(shù)

三維建模軟件為3dMax,，它是Autodesk公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件,，它功能強(qiáng)大，擴(kuò)展性好,。它適合制作建筑模型,、物體動(dòng)畫模型以及人物動(dòng)畫模型等，可利用系統(tǒng)自帶的材質(zhì)庫(kù),，或自制的貼圖,，來達(dá)到逼真的效果。

3DMax還可以將模型文件導(dǎo)出多種格式的文件,，可用于 Java3D開發(fā)的引擎平臺(tái)加載,，如obj文件、3ds文件,、mdl文件和smd文件等,。

本平臺(tái)引擎所適用的模型有obj、3ds和ms3d,?；緢?chǎng)景靜止模型采用obj文件格式;刀閘開合、門開合的動(dòng)畫采用3ds格式;漫游人物動(dòng)畫采用ms3d格式,。

3.2 平臺(tái)引擎技術(shù)

由于本平臺(tái)采用B/S架構(gòu),，所以平臺(tái)引擎選擇用Java3D 來實(shí)現(xiàn)VR技術(shù)。Java 3D是Java語(yǔ)言在三維圖形領(lǐng)域的擴(kuò)展,，是一組應(yīng)用編程接口(API),。客戶端只需要使用標(biāo)準(zhǔn)的Java虛擬機(jī)就可以瀏覽,，因此具有不需要安裝插件的優(yōu)點(diǎn),。而且Java3D是基于Internet的軟件開發(fā)平臺(tái)，它能將圖形功能與Internet很好地集成在一起，因此它非常適用于開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的VR系統(tǒng),。

本平臺(tái)算法有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

(1)創(chuàng)新采用雙視野模式展示變電站復(fù)雜場(chǎng)景中的人物/眼睛視野模式;更加直觀,，沉浸地再現(xiàn)變電站復(fù)雜真實(shí)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)變電站復(fù)雜場(chǎng)景及電氣設(shè)備,、屏柜等多視角三維展,。

(2)針對(duì)三維變電站場(chǎng)景地形的復(fù)雜性，改進(jìn)傳統(tǒng)2D啟發(fā)式搜索A*算法,，大幅度提升變電站復(fù)雜三維場(chǎng)景自動(dòng)尋徑的消耗時(shí)間,。

(3)改進(jìn)了三維變電站復(fù)雜場(chǎng)景中地面高低的檢測(cè)算法，創(chuàng)新地增加了多維射線,，來檢測(cè)路面的高度信息,，提高檢驗(yàn)的***性。

(4)根據(jù)變電站場(chǎng)景的復(fù)雜性,、電氣設(shè)備的布局復(fù)雜以及空間局限性,，改進(jìn)傳統(tǒng)的AABB碰撞檢測(cè)算法，采用動(dòng)態(tài)AABB碰撞檢測(cè)算法,，大幅度提高碰撞檢測(cè)的準(zhǔn)確性,。

(5)在變電站三維復(fù)雜場(chǎng)景中人物平滑移動(dòng)，摒棄傳統(tǒng)的BSP樹,，采用橢球體算法并添加滑動(dòng)公式,，實(shí)現(xiàn)碰撞后的平滑移動(dòng)及電力巡檢人物碰撞后的橢球體滑動(dòng)處理。

3.3 系統(tǒng)接口技術(shù)

本平臺(tái)與 其它 所需展示的系統(tǒng)接口程序采用Web Service模式,。它是基于網(wǎng)絡(luò)的、分布式的模塊化組件,，它執(zhí)行特定的任務(wù),，遵守具體的技術(shù)規(guī)范，這些規(guī)范使得Web Service能與其他兼容的組件進(jìn)行互操作,。Web Services 利用 SOAP(簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議)和 XML(Extensible Markup Language可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言 )對(duì)這些模型在通訊方面作了進(jìn)一步的擴(kuò)展以消除特殊對(duì)象模型的障礙,。XML是用于標(biāo)記電子文件使其具有結(jié)構(gòu)性的標(biāo)記語(yǔ)言，提供統(tǒng)一的 方法 來描述和交換獨(dú)立于應(yīng)用程序或供應(yīng)商的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),，可以用來標(biāo)記數(shù)據(jù),、定義數(shù)據(jù)類型，是一種允許用戶對(duì)自己的標(biāo)記語(yǔ)言進(jìn)行定義的源語(yǔ)言,，非常適合 Web 傳輸,。

本平臺(tái)的一大功能是可以展示不同系統(tǒng)的實(shí)時(shí)參數(shù)，不同的系統(tǒng)有不同的編程方式,，而且像Scada系統(tǒng),，數(shù)據(jù)量大，且實(shí)時(shí)性要求很高，接口程序需要設(shè)計(jì)的靈活,、高效,，擴(kuò)展性好。

與Scada系統(tǒng)接口：Scada系統(tǒng)中有所有電力設(shè)備所有遙測(cè),、遙信數(shù)據(jù),，本平臺(tái)需要快速、便捷的從如此龐大的數(shù)據(jù)量中檢索出所需的數(shù)據(jù)是個(gè)難點(diǎn)

與變電站輔控系統(tǒng)接口：本平臺(tái)需要從輔控系統(tǒng)中要快速便捷地檢索出實(shí)時(shí)圖像,、及智能報(bào)警信號(hào),，而圖像的文件一般比較大，快速流暢地在3D平臺(tái)中展示是個(gè)難點(diǎn),。

預(yù)留與其它系統(tǒng)的接口：因?yàn)楸酒脚_(tái)可以融合其它多種系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù),，所以要求它在擴(kuò)展性上做到有足夠的冗余設(shè)計(jì),。

4 結(jié)論

基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)的統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)三維系統(tǒng)采用先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，在系統(tǒng)功能方面立足電力變電站智能化管理和安全運(yùn)行的實(shí)際情況，解決了傳統(tǒng)管理中很多人工難以解決的問題,，同時(shí)面向變電站整體模塊，克服過去各系統(tǒng)數(shù)據(jù)條塊分割,、人工關(guān)聯(lián)的弊端,，從變電站實(shí)際指揮、運(yùn)行診斷,、檢修操作等實(shí)際使用的角度出發(fā),，實(shí)現(xiàn)變電運(yùn)行設(shè)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)的采集，電氣設(shè)備,、各種監(jiān)控裝置等真實(shí)位置場(chǎng)景及實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行直觀,、立體、逼真的集中再現(xiàn)及變電站三維巡視的漫游,、數(shù)據(jù)記錄,、外觀記錄、巡視分析報(bào)告錄入等數(shù)據(jù)的直觀,、統(tǒng)一再現(xiàn),。規(guī)范了業(yè)務(wù)流程的管理，減少了人工和材料損耗,，實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)及分析的自動(dòng)生成,，實(shí)現(xiàn)了變電運(yùn)行的智能及集中化管理。

參考文獻(xiàn)

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