vr技術(shù)淺析論文2000字范文
VR是Virtual Reality的縮寫，中文的意思就是虛擬現(xiàn)實(shí)，那要怎么寫它的論文呢?這是學(xué)習(xí)啦小篇為大家整理的vr技術(shù)2000字論文，希望能對大家有所幫助!
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》
摘 要
由于無人值守變電站越來越多，這對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，對于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一個統(tǒng)一監(jiān)控平臺將電氣設(shè)備、環(huán)境、圖像、各種報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)時或歷史數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目即是針對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
1 引言
隨著電力自動化技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的常規(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和范圍越來越廣，成為未來發(fā)展的必然趨勢。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)行的自動化、精度化，確保了對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，提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，帶動了企業(yè)科技進(jìn)步。
但是無人值守的模式無論是在技術(shù)上還是管理上都對原有的模式帶來了新的挑戰(zhàn)。無人變電站的電壓等級各站有所不同，設(shè)備型號復(fù)雜，對于管理運(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)場景進(jìn)行統(tǒng)一、整合、分析，電氣設(shè)備、環(huán)境、圖像、各種報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)時或歷史數(shù)據(jù)。
2 項(xiàng)目內(nèi)容
本項(xiàng)目即是針對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(以下簡稱“平臺”)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 平臺的功能
2.1.1 真實(shí)三維再現(xiàn)變電站場景
直觀再現(xiàn)變電站的建筑、主控室、開關(guān)室及環(huán)境場景; 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)行歷史變化趨勢的對應(yīng)分析、判斷。
與Scada系統(tǒng)融合――實(shí)時展示電氣設(shè)備的Scada遙測、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)動作次數(shù);
與圖像監(jiān)測系統(tǒng)融合――實(shí)時顯示現(xiàn)場監(jiān)測圖像;
與在線測溫系統(tǒng)融合――實(shí)時顯示在線溫度;
與現(xiàn)場巡檢系統(tǒng)融合――展示設(shè)備巡檢歷史記錄。
2.1.3 自動靈活查看實(shí)時圖像
雙擊場景中的設(shè)備，圖像設(shè)備自動進(jìn)行轉(zhuǎn)向、對焦，顛覆傳統(tǒng)人工查找攝像機(jī)、轉(zhuǎn)動云臺、聚焦等一系列繁瑣動作;無需查找圖像設(shè)備，可快速、便捷、準(zhǔn)確地進(jìn)行對應(yīng)設(shè)備的遠(yuǎn)程外觀察看、拍照、熱紅外成像測溫、熱紅外拍照等一系列動作，并智能生成人性化的記錄、報告等。
2.1.4 設(shè)備異常告警
整個三維場景中，每個設(shè)備模型會隨著實(shí)時采集來的數(shù)據(jù)，智能判斷設(shè)備工作狀態(tài)是否正常;對于出現(xiàn)異常的，三維場景會自動將設(shè)備渲染成告警模式并定位，不斷提示操作人員及時排除故障;解警后，可在設(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)自動生成巡檢路徑;巡視人員通過平臺隨機(jī)或定時進(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，系統(tǒng)將相關(guān)的設(shè)備相關(guān)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中展示;對實(shí)時巡檢的結(jié)果、過去時間短的變化趨勢等進(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)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化、操作以及實(shí)時交互的環(huán)境。本平臺中將通過三維模型忠實(shí)逼真地再現(xiàn)了安陽市北郊變電站場景，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)控平臺可融合各種平臺系統(tǒng)，展示其相應(yīng)數(shù)據(jù)或圖像，如Scada電氣數(shù)據(jù)(遙信、遙測數(shù)據(jù))、在線測溫?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)控平臺融合數(shù)字視頻監(jiān)控、RFID無線識別、智能門禁、智能報警等多種監(jiān)控方式：
整個三維場景中，每個設(shè)備模型會隨著實(shí)時采集來的數(shù)據(jù)，智能判斷設(shè)備工作狀態(tài)是否正常。對于出現(xiàn)異常的，三維場景會自動將設(shè)備渲染成告警模式并定位，不斷提示操作人員及時排除故障;
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)場巡檢模式，通過在該平臺上設(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，巡視人員在定時或隨機(jī)通過該平臺上進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢，當(dāng)進(jìn)入巡檢設(shè)備點(diǎn)時，系統(tǒng)將相關(guān)的設(shè)備相關(guān)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中展示，并對實(shí)時巡檢的結(jié)果、過去時間短的變化趨勢等進(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)、跨平臺巡測，減少現(xiàn)場巡檢頻次，形成和現(xiàn)場巡檢的高度互補(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、物體動畫模型以及人物動畫模型等，可利用系統(tǒng)自帶的材質(zhì)庫，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)的引擎平臺加載，如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。
本平臺引擎所適用的模型有obj、3ds和ms3d。基本場景靜止模型采用obj文件格式;刀閘開合、門開合的動畫采用3ds格式;漫游人物動畫采用ms3d格式。
3.2 平臺引擎技術(shù)
由于本平臺采用B/S架構(gòu)，所以平臺引擎選擇用Java3D 來實(shí)現(xiàn)VR技術(shù)。Java 3D是Java語言在三維圖形領(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，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)場景，實(shí)現(xiàn)變電站復(fù)雜場景及電氣設(shè)備、屏柜等多視角三維展。
(2)針對三維變電站場景地形的復(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)雜三維場景自動尋徑的消耗時間。
(3)改進(jìn)了三維變電站復(fù)雜場景中地面高低的檢測算法，創(chuàng)新地增加了多維射線，來檢測路面的高度信息，提高檢驗(yàn)的精確性。
(4)根據(jù)變電站場景的復(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碰撞檢測算法，采用動態(tài)AABB碰撞檢測算法，大幅度提高碰撞檢測的準(zhǔn)確性。
(5)在變電站三維復(fù)雜場景中人物平滑移動，摒棄傳統(tǒng)的BSP樹，采用橢球體算法并添加滑動公式，實(shí)現(xiàn)碰撞后的平滑移動及電力巡檢人物碰撞后的橢球體滑動處理。
3.3 系統(tǒng)接口技術(shù)
本平臺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(簡單對象訪問協(xié)議)和 XML(Extensible Markup Language可擴(kuò)展標(biāo)記語言 )對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，是一種允許用戶對自己的標(biāo)記語言進(jìn)行定義的源語言，非常適合 Web 傳輸。
本平臺的一大功能是可以展示不同系統(tǒng)的實(shí)時參數(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、遙信數(shù)據(jù)，本平臺需要快速、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)是個難點(diǎn)
與變電站輔控系統(tǒng)接口：本平臺需要從輔控系統(tǒng)中要快速便捷地檢索出實(shí)時圖像、及智能報警信號，而圖像的文件一般比較大，快速流暢地在3D平臺中展示是個難點(diǎn)。
預(yù)留與其它系統(tǒng)的接口：因?yàn)楸酒脚_可以融合其它多種系統(tǒng)平臺的數(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)確及時的采集，電氣設(shè)備、各種監(jiān)控裝置等真實(shí)位置場景及實(shí)時狀態(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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