CN103310053A - 基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法 - Google Patents

基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法 Download PDF

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朱金花
陈向光
席风沛
陈铮
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Xuzhou Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Xuzhou Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法，涉及电力设备检修操作三维交互仿真技术领域。首先根据图纸或实物对电力设备模型进行建模，每一个设备都采用零件级建模，每个部件都能够单独拆卸；模型建好后导入到基于openGL图形库标准的三维引擎中，将变压器、断路器、隔离开关、互感器模型全部放入220kV变电站环境模型中，编写数学逻辑关系，赋予模型交互操作基础；通过脚本引擎和逻辑引擎，对电力设备模型进行动画制作，配合声音引擎的语言播放，具有对电力设备的结构组成和原理展示的教学演示模块以及交互检修模块。优点：通过三维仿真技术来模拟的虚拟检修教学，而且可以大大的节约成本，大大提高学员的学习兴趣和效率。

Description

基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法
技术领域
本发明涉及电力设备检修操作三维交互仿真技术领域，具体是一种基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法。
背景技术
电力行业在国家现代建设中起着举足轻重的作用，是国名经济发展的动脉。培养高精尖的技术人才，是电力行业建设的重要部分。变电站检修教学受到场地、实物设备条件的制约，教学效果有限。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法，从设置检修任务到多工种协同完成检修都通过三维虚拟来进行模拟，使学员在计算机上即可模拟电力设备检修，大大降低对实物设备和场地的需求，大幅提高教学质量和学习效率。
本发明是以如下技术方案来实现的：一种基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法，首先根据图纸或实物对电力设备模型进行建模，本系统需要建模的设备有变压器、断路器、隔离开关、互感器，以及220KV变电站环境场景，每一个设备都采用零件级建模，每个部件都能够单独拆卸；
       模型建好后导入到基于openGL图形库标准的三维引擎中，将变压器、断路器、隔离开关、互感器模型全部放入220KV变电站环境模型中，按照真实连接方式排列整齐，编写数学逻辑关系，赋予模型交互操作基础；
通过脚本引擎和逻辑引擎，对电力设备模型进行动画制作，配合声音引擎的语言播放，具有对电力设备的结构组成和原理展示的教学演示模块以及交互检修模块。
本发明的有益效果是：1、使用虚拟现实的手段将电力设备内部结构展现在用户，并且为用户搭建虚拟场景可以在此场景中进行检修操作；为从事电力设备检修的技术人员提供了一种全新的、先进的、理想的培训手段。
2、可在较短时间内提高电力设备检修人员的技术能力，同时可以承担各种级别的电力设备专业的技术比赛、技能考核，另外还可以有效的促进检修人员技能水平的提高和故障操作处理的训练。
3、相比传统实物教学方式，通过三维仿真技术来模拟的虚拟教学，不仅有传统教学的大部分特点，而且可以大大的节约成本，突破传统上因为设备数量的限制造成的教学瓶颈。对学员来说，也是一种新鲜并附有乐趣的学习经历，大大提高学员的学习兴趣和效率。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明原理框图；
图2是交互检修模块原理图；
图3是交互检修工作流程图。
具体实施方式
       如图1所示，基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法，首先根据图纸或实物对电力设备模型进行建模，本系统需要建模的设备有变压器、断路器、隔离开关、互感器，以及220KV变电站环境场景。每一个设备都采用零件级建模，每个部件都能够单独拆卸，方便后期制作结构原理和交互检修内容。
       模型建好后导入到基于openGL图形库标准的三维引擎中，编写数学逻辑关系，赋予模型交互操作基础；为了更好的显示模型，可以给模型进行贴图上色等美化工作。将变压器、断路器、隔离开关、互感器模型全部放入220KV变电站环境模型中，按照真实连接方式排列整齐，当用户在使用的时候，就仿佛是置身在真实的220KV变电站环境中，具有极其的代入感。
  通过脚本引擎和逻辑引擎，对电力设备模型进行动画制作，配合声音引擎的语言播放，具有对电力设备的结构组成和原理展示的教学演示模块以及交互检修模块。
教学演示模块包含以下内容：
变压器组成结构说明；
断路器组成结构说明；
隔离开关组成结构说明；
互感器组成结构说明；
变压器工作原理说明；
断路器工作原理说明；
隔离开关工作原理说明；
互感器工作原理说明。
如图2所示，交互检修模块包括以下内容：
变压器检修交互操作；
断路器检修交互操作；
隔离开关检修交互操作；
互感器检修交互操作。
设备全部采用solidworks按照实物1:1建模。
本方法以TCP/IP协议搭建系统网络框架，整个系统分为教员机和学员机两种，教员机指派任务，用户在学员机上交互操作完成检修任务，学员机又分多种工种，每个工种负责的检修内容不同，用户之间能够协同配合完成检修任务，所有用户都处于一个大的变电站环境下工作，变电站内的全局信息全用户共享。同一种工种可以由多个学员共同参与。整套系统基于openGL图形标准来进行开发，具有良好的兼容性和扩展性。
如图3所示，在交互检修开始前，教员机需要设置检修内容和检修故障点并创建服务器，创建好服务器以后，学员机连接服务器，然后选择自己的检修角色，即可进行交互检修。在检修过程中，教员机能够对学员机进行监视，观察学员的操作步骤。整个检修是在一个整体的大环境下进行的，所有学员之间的数据共享，一起协同操作，共同协作来完成检修任务。检修完成后，学员的操作数据可以上传到服务器，以便日后考察审阅。

Claims (4)

1.一种基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法，其特征在于：首先根据图纸或实物对电力设备模型进行建模，本系统需要建模的设备有变压器、断路器、隔离开关、互感器，以及220KV变电站环境场景，每一个设备都采用零件级建模，每个部件都能够单独拆卸；
    模型建好后导入到基于openGL图形库标准的三维引擎中，将变压器、断路器、隔离开关、互感器模型全部放入220KV变电站环境模型中，按照真实连接方式排列整齐，编写数学逻辑关系，赋予模型交互操作基础；
通过脚本引擎和逻辑引擎，对电力设备模型进行动画制作，配合声音引擎的语言播放，具有对电力设备的结构组成和原理展示的教学演示模块以及交互检修模块。
2.根据权利要求1所述的基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法，其特征在于：教学演示模块包含以下内容：
变压器组成结构说明；
断路器组成结构说明；
隔离开关组成结构说明；
互感器组成结构说明；
变压器工作原理说明；
断路器工作原理说明；
隔离开关工作原理说明；
互感器工作原理说明；
交互检修模块包括以下内容：
变压器检修交互操作；
断路器检修交互操作；
隔离开关检修交互操作；
互感器检修交互操作。
3.根据权利要求1或2所述的基于基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法，其特征在于：设备全部采用solidworks按照实物1:1建模。
4.根据权利要求1或2所述的基于基于openGL的电力设备交互检修三维仿真方法，其特征在于：本方法以TCP/IP协议搭建系统网络框架，整个系统分为教员机和学员机两种，教员机指派任务，用户在学员机上交互操作完成检修任务，学员机又分多种工种，每个工种负责的检修内容不同，用户之间能够协同配合完成检修任务，所有用户都处于一个大的变电站环境下工作，变电站内的全局信息全用户共享。
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