CN103617646A

CN103617646A - 一种电力隧道环境的三维模型库建立方法

Info

Publication number: CN103617646A
Application number: CN201310503034.8A
Authority: CN
Inventors: 杨震威; 程勇; 吴建冬; 袁美英
Original assignee: Shandong Conwell Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Conway Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: CN103617646B

Abstract

本发明公开了一种电力隧道环境的三维模型库建立方法，包括模型分析、基础建模、模型处理、模型导出的步骤，通过本方法构建的三维模型库中的模型可以快速应用到不同的三维场景中，有效提高了三维场景创建效率。本发明如果需要更新模型信息，仅需要更新模型库中的对应模型文件即可，场景加载时可以自动使用新的模型文件，降低了系统的耦合度；模型文件在场景构建模块中仅需要加载一次，加载后的模型可以被复制成多个模型对象应用的场景中，复制后的模型对象仅保存模型的基础信息，大大减少了内存占用率；三维场景以配置文件为基础，修改配置文件就可以对三维场景进行调整，无需重新编译发布，大大提高了应用的灵活性。

Description

一种电力隧道环境的三维模型库建立方法

技术领域

本发明涉及一种电力隧道环境的三维模型库建立方法。

背景技术

三维技术已经在社会中得到了广泛的应用，尤其是在电力监控行业中，利用三维场景还原技术，可以逼真再现隧道内部的环境结构以及监控设备的运行状态，但电力隧道具有距离长、内部结构复杂、监控设备种类繁多的特点，如何能够高效的构建三维场景，提高模型的重复利用率，为用户提供更好的三维场景体验是我们需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，通过本方法构建的三维模型库中的模型可以快速应用到不同的三维场景中，有效提高了三维场景创建效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电力隧道环境的三维模型库建立方法，具体步骤为：

步骤一：根据现场隧道环境进行素材采集和建模分析；

步骤二：在建模分析的基础上，通过三维建模工具创建三维模型；

步骤三：将创建好的三维模型在模型处理组件中进行加工处理，将处理完毕的模型导出到指定模型目录中进行保存；

步骤四：创建三维场景配置文件，将处理好的模型导出到指定位置；

步骤五：根据配置文件动态加载指定目录中的三维模型信息，创建三维场景；

所述步骤一，根据现场隧道环境进行素材采集和建模分析。素材采集的对象主要有隧道基本信息、隧道走向、隧道内部结构、隧道内部各种工作设备等，例如：隧道整体长度、隧道宽高、隧道拐弯位置、设备摆放位置、电缆摆放位置、隧道中设备的种类以及数量等，隧道中终端设备的种类一般包括监测风机、水泵、温度、湿度、烟雾、水位、井盖、各种有毒有害气体以及电缆护层接地电流及故障电流的终端设备。素材的采集主要是根据隧道中拍摄的图片以及施工图纸进行分析采集。根据采集的素材对整个隧道环境进行分析，分析出在创建模型的过程中需要创建的三维模型组件，这些三维模型组件为组成整个模型的基础单元，即：整个三维模型是根据这些基础组件进行拼接。在创建的三维模型库中，三维模型被分为三种类型，分别是：隧道环境模型、辅助模型和监控设备模型。隧道环境模型用于构建电力隧道的整体走向，例如四周墙壁、电缆支架、输电电缆等；辅助模型用于隧道内辅助设备的展示，例如安全出口指示牌、输电电缆标识牌等；监控设备模型能够根据设备的工作状态和报警信息展示不同的三维动画效果，例如风机设备、水泵设备、门禁设备等。

所述步骤二，三维模型在完成基础建模之后，需要根据模型类型进行不同的加工处理。隧道环境模型为了实现快速拼接功能，需要在模型的前面和后面添加快速拼接组件，为了防止模型被穿透，需要添加刚体组件和碰撞检测组件等；辅助模型通常不需要添加处理操作；监控设备模型需要根据设备自身特点添加不同的组件信息，例如文本组件、动画组件、声音组件等。

所述步骤三，处理完毕的模型就可以进行导出操作，导出后的模型文件分别保存在不同的文件夹内方便场景构建模块调用显示。

所述步骤四，为了实现快速构建隧道三维场景的应用，整条隧道三维场景中用到的模型信息可以保存到一个配置文件中，配置文件记录了模型的名称、三维坐标信息和角度信息，其中针对隧道环境模型还需要配置模型的拼接个数。根据每个配置文件就可以创建不同的隧道三维场景。

所述步骤五，根据配置文件创建三维场景，场景构建模块首先获取到指定的配置文件信息，按照隧道环境模型、辅助模型和监控设备模型的顺序将外部的模型文件加载到场景构建模块中。根据环境模型的配置顺序和拼接个数进行自动拼接处理，快速构建隧道三维环境场景；根据辅助模型和监控设备模型的三维坐标和角度数据，自动创建到指定空间位置上。

所述场景构建模块，主要用于构建三维场景,实现了环境模型拼接、构建辅助模型、监控设备模型摆放、设备实时状态处理等。

所述监控设备安装在电力隧道内，是一种采用高集成度及超低功耗设计的硬件设备，对电力隧道中各种环境数据进行采集，可以检测隧道内温度、湿度、烟雾、水位、井盖、各种有毒有害气体，也可以对电缆护层接地电流及故障电流进行检测，以及终端控制设备：控制隧道照明、通风、排水终端。各监测终端均采用超低功耗设计，实现了常规功耗下无法实现的实时监测和数据采集。

本发明的有益效果：

通过本方法创建的三维模型库，可以快速应用到不同的三维场景中，提高了模型的利用率；快速拼接功能可以有效提高三维场景的制作效率，仅需要创建差异部分的模型就可以自动拼接成整条隧道的效果，节省了大量的建模时间；如果需要更新模型信息，仅需要更新模型库中的对应模型文件即可，场景加载时可以自动使用新的模型文件，降低了系统的耦合度；模型文件在场景构建模块中仅需要加载一次，加载后的模型可以被复制成多个模型对象应用的场景中，复制后的模型对象仅保存模型的基础信息，如坐标信息、角度信息等，大大减少了内存占用率；三维场景以配置文件为基础，修改配置文件就可以对三维场景进行调整，无需重新编译发布，大大提高了应用的灵活性。

附图说明

图1为三维模型库建立方法流程图；

图2为三维模型库使用方法流程图；

图3为三维模型处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，为三维模型库建立方法流程图,建立三维模型库主要步骤有：

（1）对现场隧道场景进行建模分析和素材采集，为基础建模做准备。

创建基础模型之前需要对现场的隧道环境进行实地勘察，针对环境模型需要掌握隧道整体走向，隧道内部结构，隧道宽度高度，电缆摆放位置等信息；针对辅助模型需要掌握辅助模型种类，模型的摆放位置摆放角度等信息；针对监控设备需要掌握设备的功能，设备各种工作状态，设备的操控方式等信息。根据以上的实地勘察后，对隧道环境进行素材采集整理和建模分析。素材的采集主要是根据隧道中拍摄的图片以及施工图纸进行分析采集。根据采集的素材对整个隧道环境进行分析，分析出在创建模型的过程中需要创建的模型种类，这些模型组件为组成整个模型的基础单元，即：整个三维模型是根据这些基础组件进行拼接。

在创建的三维模型库中，三维模型被分为三种类型，分别是：隧道环境模型、辅助模型和监控设备模型。隧道环境模型用于构建电力隧道的整体走向，例如四周墙壁、电缆支架、输电电缆等；辅助模型用于隧道内辅助设备的展示，例如安全出口指示牌、输电电缆标识牌等；监控设备模型能够根据设备的工作状态和报警信息展示不同的三维动画效果，例如风机设备、水泵设备、门禁设备等。

（2）在现有素材的基础上对，针对环境模型、辅助模型、设备模型创建独立的三维模型。

相同种类的辅助模型和设备模型仅需要创建一次基础模型即可；环境模型也只需要创建差异部分，例如长度为100米的隧道内部结构完全一样，则仅需要创建一个1米的基础模型，通过自动拼接功能，还原出100米的隧道效果。

三维模型在完成基础建模之后，需要根据模型类型进行不同的加工处理。隧道环境模型为了实现快速拼接功能，需要在模型的前面和后面添加快速拼接组件，为了防止模型被穿透，需要添加刚体组件和碰撞检测组件等；辅助模型通常不需要添加处理操作；监控设备模型需要根据设备自身特点添加不同的组件信息，例如文本组件、动画组件、声音组件等。

（3）将基础模型载入到模型处理模块中进行加工处理。

基础模型只是一个中间模型，只有经过模型加工处理之后才能够放入到模型库中进行使用。需要根据模型类型进行不同的加工处理。隧道环境模型为了实现快速拼接功能，需要在模型的前面和后面添加快速拼接组件，为了防止模型被穿透，需要添加刚体组件和碰撞检测组件等；辅助模型通常不需要添加处理操作；监控设备模型需要根据设备自身特点添加不同的组件信息，例如文本组件、动画组件、声音组件等。

（4）创建三维场景配置文件，将处理好的模型导出到指定位置。

为了实现快速构建隧道三维场景的应用，整条隧道三维场景中用到的模型信息可以保存到一个配置文件中，配置文件记录了模型的名称、三维坐标信息和角度信息，其中针对隧道环境模型还需要配置模型的拼接个数。根据每个配置文件就可以创建不同的隧道三维场景。

导出后的模型需要保存到模型库的指定位置，环境模型、辅助模型、以及监控设备模型被分别保存到不同的文件夹中。

如图2所示，为三维模型库使用方法流程图：

经过处理导出后的模型可以应用到不同的三维场景中，配置文件决定了隧道模型的三维走向，隧道中所使用监控设备和辅助设备，以及模型的摆放位置和旋转角度。

场景构建模块在运行时，首先读取到指定的配置文件，根据配置文件将外部的模型载入内存中，根据拼接信息、位置信息和角度信息自动构建三维场景。

只要是模型库中存在的模型就可以被应用的不同的三维场景中，模型库中不存在的模型仅需要不断地向模型库中添加即可，这样伴随着模型库中的模型不断丰富，就可以快速构建三维场景。

如图3所示，为三维模型处理流程：

环境模型、辅助模型和设备模型只有经过模型处理之后才能应用到模型场景中。环境模型需要根据现场隧道走向设置需要拼接的个数，同时需要添加拼接组件、碰撞检测组件等，拼接组件可用于模型的自动拼接功能，碰撞检测组件可用于防止被其他模型穿透功能。

监控设备模型应用三维场景中，需要根据设备自身特点进行不同的三维效果处理，主要包含文字、声音、动画、光照效果。处理好的模型应用到场景中，可以根据设备的实时状态展示不同的三维效果，例如：风机当前状态为开启，则可以控制风机模型中的扇叶不停地旋转；声光报警器发生告警时，控制声光报警器模型播放报警声音和发出报警指示灯光效果。

辅助模型通常不具备状态的展示，仅需要直接导出就可以应用到三维场景中。此类模型包含安全撤离标志、电缆信息标牌、隧道距离信息牌等。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种电力隧道环境的三维模型库建立方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一：根据现场隧道环境进行素材采集和建模分析；

步骤四：创建三维场景配置文件，将处理好的模型导出；

步骤五：根据配置文件动态加载指定目录中的三维模型信息，创建三维场景。

2.如权利要求1所述的电力隧道环境的三维模型库建立方法，其特征是，所述步骤一，素材的采集是根据隧道中拍摄的图片以及施工图纸进行采集。

3.如权利要求1所述的电力隧道环境的三维模型库建立方法，其特征是，所述建模分析是根据采集的素材对整个隧道环境进行分析，分析出在创建模型的过程中需要创建的三维模型组件，这些三维模型组件为组成整个模型的基础单元。

4.如权利要求3所述的电力隧道环境的三维模型库建立方法，其特征是，所述三维模型组件包括：隧道环境模型、辅助模型和监控设备模型；隧道环境模型用于构建电力隧道的整体走向；辅助模型用于隧道内辅助设备的展示；监控设备模型能够根据设备的工作状态和报警信息展示不同的三维动画效果。

5.如权利要求4所述的电力隧道环境的三维模型库建立方法，其特征是，所述步骤二，隧道环境模型在模型的前面和后面添加快速拼接组件或/和添加刚体组件和碰撞检测组件；监控设备模型根据设备自身特点添加不同的组件信息。

6.如权利要求1所述的电力隧道环境的三维模型库建立方法，其特征是，所述步骤三，处理完毕的模型就可以进行导出操作，导出后的模型文件分别保存在不同的文件夹内方便场景构建模块调用显示。

7.如权利要求1所述的电力隧道环境的三维模型库建立方法，其特征是，所述步骤四，整条隧道三维场景中用到的模型信息保存到一个配置文件中，配置文件记录了模型的名称、三维坐标信息和角度信息，其中针对隧道环境模型还配置模型的拼接个数。

8.如权利要求1所述的电力隧道环境的三维模型库建立方法，其特征是，所述步骤五，根据配置文件创建三维场景，首先获取到指定的配置文件信息，按照隧道环境模型、辅助模型和监控设备模型的顺序将外部的模型文件加载到场景构建模块中；根据环境模型的配置顺序和拼接个数进行自动拼接处理，构建隧道三维环境场景；根据辅助模型和监控设备模型的三维坐标和角度数据，自动创建到指定空间位置上。