變電站虛擬仿真與運(yùn)維實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
變電站仿真就是運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)真實(shí)再現(xiàn)變電站及其各部分的操作環(huán)境，該環(huán)境具有高度的沉浸性，使進(jìn)入環(huán)境的操作人員能夠身臨其境的進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)訓(xùn)，從而達(dá)到對(duì)環(huán)境及受訓(xùn)人員的仿真實(shí)訓(xùn)、培訓(xùn)與考核。
變電站三維場(chǎng)景模型教學(xué)資源庫(kù)
變電站三維場(chǎng)景模型庫(kù)
系統(tǒng)內(nèi)置多個(gè)完整的變電站三維場(chǎng)景模型教學(xué)資源庫(kù)，用戶可實(shí)時(shí)調(diào)取相關(guān)場(chǎng)景案例用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)訓(xùn)，同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)置功能強(qiáng)大的三維場(chǎng)景模型編輯器模塊，用戶可以根據(jù)需要，實(shí)時(shí)導(dǎo)入由第三方CAD工具軟件構(gòu)建的完整的變電站三維場(chǎng)景模型。
變電站“構(gòu)成要素"模型庫(kù)
系統(tǒng)內(nèi)置一個(gè)內(nèi)容豐富的“變電站要素模型庫(kù)"，教師和學(xué)生可以利用這些變電站構(gòu)成素材庫(kù)模型快速搭建一個(gè)模擬變電站，為教學(xué)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)訓(xùn)提供3D場(chǎng)景環(huán)境。該素材庫(kù)中包含大量的變電站通用3D模型，如：
一次設(shè)備：
變壓器、電壓互感器、電流互感器、隔離開關(guān)、高壓斷路器、接地開關(guān)、母線、電容器、電抗器、放電線圈、避雷器、組合電氣（組合互感器）、開關(guān)柜等；
二次設(shè)備：
主要是繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置、測(cè)控裝置（電流互感器、電壓互感器）、計(jì)量裝置、自動(dòng)化系、直流電源設(shè)備等；
配套設(shè)施：
建筑及配套設(shè)施、消防系統(tǒng)和工具、安全工具、運(yùn)維工具等；
同時(shí)，用戶可利用“三維場(chǎng)景模型編輯器"，快速搭建一個(gè)初步的變電站三維環(huán)境，并對(duì)3D場(chǎng)景和變電站3D要素模型進(jìn)行實(shí)時(shí)編輯、修改和保存，如：物理數(shù)據(jù)、邏輯關(guān)系、應(yīng)用屬性、坐標(biāo)位置、功能用途等，每個(gè)要素模型的信息數(shù)據(jù)與模型本身一一對(duì)應(yīng)，并被保存在一個(gè)內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備用戶實(shí)時(shí)調(diào)用、查詢讀取和程序驅(qū)動(dòng)（編程控制）。
場(chǎng)景交互控制
系統(tǒng)基于虛擬現(xiàn)實(shí)與實(shí)時(shí)交互技術(shù)開發(fā)，內(nèi)置功能強(qiáng)大的多維交互模式，如：漫游、行走、駕駛、飛行（鳥瞰）等模式，用戶可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)選擇不同的模式和三維變電站虛擬場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。同時(shí)系統(tǒng)支持多個(gè)外置交互設(shè)備接口，如：數(shù)據(jù)手套、六自由度位置追蹤系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)力反饋系統(tǒng)、操縱桿、方向盤等，用戶可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)接入不同的交互設(shè)備與虛擬仿真場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)。
變電站裝備可視化管理
系統(tǒng)內(nèi)置“裝備可視化管理模塊"，包括一個(gè)功能完備的多功能視景瀏覽器和一個(gè)小型數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)成變電站三維場(chǎng)景的各種要素模型都被存儲(chǔ)在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)行分層管理。用戶可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)瀏覽各種3D要素模型，如：變壓器、電壓互感器、電流互感器、隔離開關(guān)、高壓斷路器、接地開關(guān)、母線、電容器、電抗器、放電線圈、避雷器、組合電氣以及配套設(shè)施、安全防護(hù)設(shè)備、運(yùn)維工具設(shè)施等。
用戶不僅可實(shí)時(shí)瀏覽3D模型，也可以讀取每個(gè)3D要素模型的各種數(shù)據(jù)，包括它們的邏輯關(guān)系和位置等，可以對(duì)“變電站3D設(shè)備模型"進(jìn)行定位查詢、數(shù)據(jù)顯示、分層管理，逐級(jí)展示裝備零部件的組成和結(jié)構(gòu)關(guān)系。同時(shí)，可以利用“3D編輯"功能實(shí)時(shí)修改、更新相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并保存。
變電站工藝流程仿真
系統(tǒng)內(nèi)置典型變電站運(yùn)行工藝流程教學(xué)資源庫(kù)，可以逼真地模擬整個(gè)“變電站系統(tǒng)的工藝流程"，再現(xiàn)不同的環(huán)節(jié)、部件和子系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)組成、邏輯關(guān)系、機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)和系統(tǒng)工作過程，多視角、多維度地呈現(xiàn)整個(gè)“變電站系統(tǒng)"的運(yùn)行原理和工藝流程。用戶可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)打開相變電站運(yùn)維場(chǎng)景案例用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)訓(xùn)。
整體工藝流程仿真
系統(tǒng)以三維仿真交互的方式模擬整個(gè)變電站的生產(chǎn)運(yùn)行全過程，用戶可以在虛擬場(chǎng)景中漫游，進(jìn)入各個(gè)生產(chǎn)空間，查看每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，觀察期運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，利用六自由度交互設(shè)備進(jìn)行操作交互，同時(shí)實(shí)時(shí)打開相應(yīng)的技術(shù)資料，如圖片、文字或視頻資料詳細(xì)了解變電站不同環(huán)節(jié)的運(yùn)行原理。生產(chǎn)工藝過程包括：
“裝備工作原理"可視化仿真
除了基礎(chǔ)的變電站3D場(chǎng)景環(huán)境，為適應(yīng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)需要，系統(tǒng)為整個(gè)“變電站3D場(chǎng)景和運(yùn)維過程"提供分層管理、逐級(jí)展示功能，用戶可以根據(jù)需要選擇顯示整個(gè)變電站或一個(gè)裝備、一個(gè)部分、一個(gè)環(huán)節(jié)或一個(gè)流程。對(duì)具體的環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，以互動(dòng)教學(xué)的方式多角度、的展現(xiàn)變電站的裝備工作原理和系統(tǒng)工作流程。如：設(shè)備的工作原理、工作過程中的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)工藝流程、變電站原理機(jī)的模擬運(yùn)行過程等等。
每一個(gè)裝備、系統(tǒng)原理的仿真過程或工藝流程，均配套相應(yīng)的“文字、圖片和視頻講解"，用戶可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)閱、參考不同的技術(shù)資料，為3D場(chǎng)景仿真教學(xué)過程提供詳細(xì)的技術(shù)信息支撐。
運(yùn)行數(shù)據(jù)與控制軟件驅(qū)動(dòng)接口
控制數(shù)據(jù)接口
系統(tǒng)提供一個(gè)面向?qū)ο蟮?、靈活開放的模塊化數(shù)據(jù)接口，用戶可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)接入各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)或控制軟件數(shù)據(jù)，以驅(qū)動(dòng)控制變電站三維場(chǎng)景模型，接入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)后的三維場(chǎng)景會(huì)按照驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)的屬性，真實(shí)模擬整個(gè)變電站的生產(chǎn)仿真過程。
編程驅(qū)動(dòng)控制
系統(tǒng)按照變電站工業(yè)裝備和電氣電路的邏輯關(guān)系模擬高度逼真的變電站三維仿真場(chǎng)景，每一個(gè)裝備、部件和生產(chǎn)環(huán)節(jié)均為矢量化、可交互、可編程的三維模型節(jié)點(diǎn)，用戶可以根據(jù)變電站的生產(chǎn)和邏輯關(guān)系通過“編程控制"來驅(qū)動(dòng)和控制三維電力系統(tǒng)或裝備的工作過程。
變電站運(yùn)維管理與操作仿真實(shí)訓(xùn)
系統(tǒng)基于虛擬現(xiàn)實(shí)與實(shí)時(shí)交互技術(shù)開發(fā)，內(nèi)置功能強(qiáng)大的多維交互模式，如：漫游、行走、駕駛、飛行（鳥瞰）等模式，用戶可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)選擇不同的模式和三維虛擬場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。同時(shí)系統(tǒng)支持多個(gè)外置交互設(shè)備接口，如：數(shù)據(jù)手套、六自由度位置追蹤系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)力反饋系統(tǒng)、操縱桿、方向盤等，用戶可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)接入不同的交互設(shè)備與虛擬仿真場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)。
基于上述交互功能，用戶可以進(jìn)入變電站虛擬三維仿真場(chǎng)景進(jìn)行“運(yùn)維管理和交互操作仿真實(shí)訓(xùn)"。用戶佩戴頭盔顯示器或6自由度交互設(shè)備，進(jìn)入虛擬廠區(qū)、車間和大型裝備的內(nèi)部，對(duì)設(shè)備裝備、儀器儀表、電氣電路等進(jìn)行巡檢查看、瀏覽檢修，如：表針指示是否正常，設(shè)備的聲音是否正常，設(shè)備溫度是否正常。過程中，用戶可以實(shí)時(shí)調(diào)閱系統(tǒng)內(nèi)置的“運(yùn)維指南"，運(yùn)維指南將以多窗口的形式將文字、圖片或視頻顯示在用戶的眼前，用戶按照生產(chǎn)和技術(shù)要求進(jìn)行閱讀、參考和比對(duì)分析，從而完成正確的“運(yùn)維過程"，達(dá)到教學(xué)實(shí)訓(xùn)的目的。
突發(fā)事故仿真與應(yīng)急處置演練
應(yīng)急教學(xué)管理
系統(tǒng)內(nèi)置典型的變電站事故情景模擬仿真內(nèi)容，當(dāng)用戶啟動(dòng)“變電站事故應(yīng)急管理"情景模式后，系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)完整的三維事故場(chǎng)景和情景模式，如火災(zāi)或停電等突發(fā)事故。教師利用該情景模式，結(jié)合理論大綱和行業(yè)要求，多視角、多維度地教授學(xué)生的變電站突發(fā)事故應(yīng)急管理知識(shí)。如：事故類型、成因、可能導(dǎo)致的后果，應(yīng)急處置的流程、步驟和方法等。過程中，教師可實(shí)時(shí)調(diào)閱相關(guān)的應(yīng)急管理指南和教學(xué)資源庫(kù)，如圖片、文字或視頻等進(jìn)行輔助教學(xué)。
控制室應(yīng)急處置演練
系統(tǒng)內(nèi)置“變電站虛擬控制室"系統(tǒng)，該系統(tǒng)按照1:1的真實(shí)物理數(shù)據(jù)構(gòu)建，并與整個(gè)虛擬變電站的三維場(chǎng)景和生產(chǎn)環(huán)節(jié)相連，動(dòng)態(tài)模擬“變電站控制室"的邏輯過程和控制功能。
用戶開啟“控制室應(yīng)急處置"情景模式后，可以根據(jù)已掌握的理論知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通過配鍵盤鼠標(biāo)，迅速模擬操作“虛擬控制室"中的各種儀器設(shè)備和控制開關(guān)，并可以實(shí)時(shí)調(diào)閱系統(tǒng)內(nèi)置的“應(yīng)急處置指南"，瀏覽、查看和分析，確保操作的正確性，直到“警報(bào)"解除，從而正確完成突發(fā)事故的應(yīng)急處置過程。
用戶也可以配套用戶佩戴頭盔顯示器或6自由度交互設(shè)備，走進(jìn)虛擬的三維控制室，根據(jù)已有的理論知識(shí)和應(yīng)急處置要求，進(jìn)行應(yīng)急處置模擬操作，包括：檢查各類儀器儀表，按照應(yīng)急處置操作流程指南，模擬操作各類控制開關(guān)等，完成應(yīng)急處置和仿真實(shí)訓(xùn)過程，達(dá)到模擬演練的目的。應(yīng)急處置和模擬演練過程可以是單人操作，也可以是多人協(xié)同操作。應(yīng)急模擬操作的過程中，用戶可以實(shí)時(shí)調(diào)閱系統(tǒng)內(nèi)置的“應(yīng)急處置指南"，瀏覽、查看和分析，確保操作的正確性，直到“警報(bào)"解除；
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