CN102819861B - 电力系统三维设备场景建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力系统三维设备场景建模方法，包括：采用虚拟现实技术建立三维场景中各分类的三维设备组件模型；通过客户端将所述三维设备组件模型上传至服务器端的三维组件库中；通过客户端访问服务器端，从三维组件库中获取三维场景建模所需的三维设备组件模型；利用三维设备组件模型搭建三维设备场景模型；将搭建的三维设备场景模型导入电力系统仿真系统中，并根据其进行仿真培训、可视化展示或虚拟试验。本发明的技术，将建模过程拆为组件建模阶段和场景装配阶段分别进行，降低了场景建模的难度，提高了场景建模效率，模型的可复用性高，特别有利于团队协同建模，设备组件在虚拟场景中位置准确率高，后期维护的工作量小、过程简单和难度低。

Description

电力系统三维设备场景建模方法

技术领域

本发明涉及电力设备仿真建模技术，特别是涉及一种电力系统三维设备场景建模方法。

背景技术

基于虚拟现实技术的三维图形技术可以大大提高用户视图显示的逼真程度，能够更加准确、逼真地反映现场设备及环境的状态，进一步改善交互式视觉效果，具有很好的真实感、临场感。目前三维虚拟现实技术已经广泛的应用于电力系统的仿真培训、可视化展示、虚拟试验等应用中，大大提升了用户的视觉效果和人机交互体验。

为了实现虚拟现实技术在电力系统中的各类应用，三维设备场景的建模是必不可少的工作，目前的三维设备场景的建模多采用基于商用三维建模软件对整个设备场景进行建模，然后通过相关的导出插件导出为适用于各类三维图形引擎的三维场景的图形文件。

采用上述的三维场景建模方式，导致电力系统三维场景建模是一项较为繁重的工作，该项工作对建模人员要求较高，不仅要求建模人员熟练掌握三维建模软件的使用，而且还要求建模人员对电力设备场景有较好的了解。三维设备场景经常由于现场设备运行调整而需要进行二次维护和编辑，建模效率低，而且，在后期局部场景修改中，需要在建模工具中对整个场景进行修改并重新导出，维护的工作量大、过程复杂和难度高。

发明内容

基于此，有必要针对上述现有技术的三维场景建模方式效率低，维护的工作量大、过程复杂和难度高的问题，提供一种电力系统三维设备场景建模方法。

一种电力系统三维设备场景建模方法，包括如下步骤：

组件建模阶段：

采用虚拟现实技术建立三维场景中各分类的三维设备组件模型，其中，所述三维设备组件包括一个设备主体和若干部件；

通过客户端将所述三维设备组件模型上传至服务器端的三维设备组件库中；

场景装配阶段：

通过客户端访问所述服务器端，从所述三维设备组件库中获取三维场景建模所需的三维设备组件模型；

利用所述三维设备组件模型搭建三维设备场景模型；

模型应用阶段：

将所述搭建的三维设备场景模型导入电力系统仿真系统中，并根据所述三维设备场景模型进行仿真培训、可视化展示或虚拟试验。

上述电力系统三维设备场景建模方法，将建模过程拆为组件建模阶段和场景装配阶段分别进行，降低了场景建模的难度，提高了场景建模效率，模型的可复用性高，特别有利于团队协同建模，设备组件在虚拟场景中位置准确率高，后期维护的工作量小、过程简单和难度低。

附图说明

图1为一个实施例的电力系统三维设备场景建模方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的电力系统三维设备场景建模方法的具体实施方式作详细描述。

图1示出了一个实施例的电力系统三维设备场景建模方法，包括如下步骤：

组件建模阶段：

步骤S101，采用虚拟现实技术建立三维场景中各分类的三维设备组件模型，其中，所述三维设备组件包括一个设备主体和若干部件；

在本步骤中，主要是由三维设备组件建模人员，利用商用建模软件来对电力系统中的各类设备组件进行建模，

需要说明的是，三维设备组件是构建三维场景的基本单位，一个三维设备组件包括一个设备主体和若干部件，例如，一个隔离开关设备组件包含一个设备的主框架和刀闸运动臂、绝缘瓷瓶等部件。

在一个实施例中，建模包括如下：

a、采用商用三维建模软件3dsmax SDK中的二次开发环境，建立三维设备组件的插件；具体地，三维模型建模人员根据现场拍摄的设备的各个角度的照片，启动商业建模软件对设备进行建模，在建模的过程中，需要将设备主体模型和部件模型分别聚合成为独立的几何体。

b、将所述插件无缝集成到3dsmax中的集成运行环境中进行建模；例如，利用集成于商用建模软件中的设备组件生产器进行建模；

c、将在所述3dsmax中建立的三维设备组件模型转换并导出为电力系统的三维设备组件模型；例如，将三维设备组件导出为多个磁盘文件形式的三维模型文件和组件的配置文件。

步骤S102，通过客户端将所述三维设备组件模型上传至服务器端的三维设备组件库中；

在本步骤中，三维模型建模人员调用三维设备组件库中的客户端程序，将导出的三维模型文件及其组件配置文件上传到服务器端的三维设备组件库中，在上传前，填写三维设备组件模型的各项电气参数信息。

对于三维设备组件库，采用关系数据库的形式进行管理，各个分类的三维设备组件模型通过分配的表格进行数据存储，其中，所述表格的字段包括设备电压等级、设备型号、设备子型号、建模者名称、建模日期等信息和模型实体。在本实施例中，三维设备组件库提供了对三维设备组件模型的存储、编辑和检索功能，通过服务器端提供存储和检索服务功能；客户端则提供了访问功能，建模人员可以通过客户端提交建好的三维设备组件模型，再采用高效的数据压缩算法将每个三维设备组件模型的相关文件和配置文件压缩到一个存储数据包中。

场景装配阶段：

步骤S103，通过客户端访问所述服务器端，从所述三维设备组件库中获取三维场景建模所需的三维设备组件模型；

在本步骤中，三维模型建模人员对所述三维设备组件库中的表格进行检索，确定三维场景建模所需的三维设备组件模型；具体地，可以对上述设备电压等级、设备型号、设备子型号、建模者名称、建模日期等信息进行检索，以搜索到相关的三维设备组件模型；然后将所检索到的三维设备组件模型下载至客户端本地进行存储，供装配使用。

在一个实施例中，三维场景装配人员启动场景装配器，对照场景的实际照片，了解场景的布局和设备构成后，通过设备组件库的客户端输入设备的电气参数检索出三维设备组件模型，并下载到本地。

步骤S104，利用所述三维设备组件模型搭建三维设备场景模型；

在本步骤中，主要是三维场景装配人员通过鼠标和键盘，选择三维设备组件模型添加到场景中去，并通过选中三维设备组件模型，对三维设备组件模型的位置、方位、比例等空间参数进行调整，使得三维设备组件模型位于正确的位置。

在一个实施例中，搭建三维设备场景模型过程具体包括如下：

通过虚拟装配的搭建方式，将所述三维设备组件模型放置在场景的预设位置；根据用户输入指令，对所述三维设备组件模型进行相应的三维拾取、移动处理；将所述三维设备组件模型与装配背景进行碰撞检测；对所述三维设备组件模型进行约束导航定位，释放所述三维设备组件模型。

通过上述方式，实现了搭建三维设备场景模型，搭建的过程只需要通过界面进行简单的虚拟装配操作，操作简单，降低了建模的复杂度。

模型应用阶段：

步骤S105，将所述搭建的三维设备场景模型导入电力系统仿真系统中，并根据所述三维设备场景模型进行仿真培训、可视化展示或虚拟试验；

具体地，利用本发明的技术获得的三维设备场景模型来进行仿真应用，如进行仿真培训、可视化展示、虚拟试验等，在这些应用当中，可以减少前期建模的工作量，降低建模成本，同时在后维护中，也可以减轻维护的工作量，降低维护工作的难度和复杂度。

综上所述，相对于现有技术，本发明的电力系统三维设备场景建模方法，具有以下明显优点：

(1)降低了场景建模的整体难度，提高了场景建模的工作效率，三维模型建模人员可以专注与建立三维设备模型，无需了解电气设备场景，而且基于设备组件库，使得电力系统专业人员可以发挥专业特长，无需学习复杂的建模软件的操作即可高效的装配出三维设备场景模型。

(2)设备组件库的使用，大大提高了三维设备组件模型的复用性，而且，基于网络数据库的架构设计有利于多人团队协同工作。

(3)基于虚拟装配策略的虚拟场景组装技术，提高了三维设备组件模型在虚拟场景中位置的正确率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种电力系统三维设备场景建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

组件建模阶段：

采用虚拟现实技术建立三维场景中各分类的三维设备组件模型，其中，所述三维设备组件包括一个设备主体和若干部件；

通过客户端将所述三维设备组件模型上传至服务器端的三维设备组件库中，其中，所述三维设备组件库的管理形式为关系数据库，各个分类的三维设备组件模型通过分配的表格进行数据存储，其中，所述表格的字段包括设备电压等级、设备型号、建模者名称、建模日期和模型实体；

场景装配阶段：

通过客户端访问所述服务器端，从所述三维设备组件库中获取三维场景建模所需的三维设备组件模型，具体包括：根据设备电压等级、设备型号、建模者名称、建模日期对所述三维设备组件库中的表格进行检索，搜索相关的三维设备组件模型，确定三维场景建模所需的三维设备组件模型；将所述三维设备组件模型下载至客户端本地进行存储；

利用所述三维设备组件模型搭建三维设备场景模型；具体包括：通过虚拟装配的搭建方式，将所述三维设备组件模型放置在场景的预设位置；根据用户输入指令，对所述三维设备组件模型进行相应的三维拾取、移动处理；将所述三维设备组件模型与装配背景进行碰撞检测；对所述三维设备组件模型进行约束导航定位，释放所述三维设备组件模型；

模型应用阶段：

将所述搭建的三维设备场景模型导入电力系统仿真系统中，并根据所述三维设备场景模型进行仿真培训、可视化展示或虚拟试验。

2.根据权利要求1所述的电力系统三维设备场景建模方法，其特征在于，所述采用虚拟现实技术建立三维场景中的各类三维设备组件模型步骤包括：

采用商用三维建模软件3dsmax SDK中的二次开发环境，建立三维设备组件的插件；

将所述插件无缝集成到3dsmax中的集成运行环境中进行建模；

将在所述3dsmax中建立的三维设备组件模型转换并导出为电力系统的三维设备组件模型。