CN103823935B - 一种风电场三维远程监控系统 - Google Patents

一种风电场三维远程监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种风电场三维远程监控系统,本发明所提出的技术方案内容包括建立风电场的三维物理模型,建立风电场的漫游功能模块、视角切换模块和实时数据查询模块,建立了系统的人机交互界面,为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码,建立用户和物理模型之间的交互,建立数据远程传输模型,并将实时信息用三维立体模型的行为、颜色表现出来。该技术方案可以同二维监控平台一样进行人机交互和信息查询,实时性非常高,区别于传统的平面数据,本系统的数据和实物的状态紧密联系,实现了风机参数的立体化展现,利用虚拟技术极大的还原了风场的实时状态,有利于提高监控的效率。

Description

一种风电场三维远程监控系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种三维远程监控系统,尤其是涉及一种风电场三维远程监控系统。
背景技术
[0002]风力发电是一种无污染的可再生能源,近年来增长速度位居各类能源之首。在发电、供电等传统领域得到广泛应用的监控与数据采集(Supervisory Control and DataAcquiSiti0n,SCADA)系统为解决大规模风电场的远程监控与数据采集提供了基本的技术途径。目前国内外风电场都有自己配套的SCADA系统。风电场SCADA系统主要完成数据采集与集中监控功能。采集系统通过多种通用接口,采集风机、变电站、测风塔、气象站等前端传感器中的信息,通过现场光纤网络,采用OPC技术将数据接入监控中心进行集中处理。监控中心负责监视现场装机容量、风机部件参数、气象数据等信息,并对风机开关机进行远程控制。
[0003]随着计算机技术的发展,风电场的运行维护人员已经不仅仅满足于SCADA软件所提供的现有的功能,对于软件的易用性和舒适性也提出了更高的要求。在风电场的SCADA系统中,运行维护人员操作最多的人机界面就是远程监控画面。传统的SCADA的远程监控界面大都以二维的平面数据展示为主。风电场现场海量的实时数据以这种形式呈现给运行人员,在反复多次使用以后,会降低使用人员的操作积极性,影响工作效率。探索一种新的数据展示方式,不仅能够提高人机交互界面的可操作性,而且数据显示直观明了,有利于提高运行维护的效率。
[0004]虚拟现实(Virtual Reality简称VR)是以计算机技术为核心,结合相关科学技术,生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境,用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响,可以产生亲临真实环境的感受和体验。
发明内容
[0005]本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题;提供了一种不仅可以同二维监控平台一样进行人机交互和信息查询,可以对在风电场中自由漫游,对风电场实体模型的状态、数据观测,且实时性非常高的一种风电场三维远程监控系统。
[0006]本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题;提供了一种区别于传统的平面数据,本系统的数据和实物的状态紧密联系,做到了数据实时的表现在三维实体上的情况,利用虚拟技术极大的还原了风场的实时状态的一种风电场三维远程监控系统。
[0007]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0008] —种风电场三维远程监控系统,其特征在于,包括以下步骤:
[0009]步骤I,由风电场实际环境的三维参数,利用虚拟现实建模单元,建立风电场的三维物理模型,并对模型进行渲染和着色,还原风电场的真实地貌;
[0010]步骤2,建立风电场三维远程监控系统的漫游功能模块、视角切换模块和实时数据查询模块,具体方法为:
[0011]步骤2.1,方便用户在虚拟风电场中自由观察,为用户在场景里自由行走设计自由漫游模块,利用虚拟现实建模单元自带的外设事件响应代码段,给镜头添加鼠标键盘事件响应代码,用Switch On Key为镜头添加前进后退向量和左右旋转角度,利用MouseWaiter和Mouse Camer Orbit的组合为鼠标右键添加镜头绕自身轴线旋转的事件响应,通过鼠标和键盘使镜头在空间内自由行走和旋转,达到使用者全景观察的效果;为固定线路的漫游设计自动漫游模块,利用虚拟现实建模单元的Pos i t1n On Curve的线路巡检功能模块自带的巡线功能,根据实际线路图形在虚拟现实建模单元等比例缩放后的位置和大小,在虚拟现实建模单元中连接建立好的Node节点生成线路Curve,将线路和镜头输入Posit1n On Curve中,在虚拟现实建模单元里生成按照固定线路的漫游效果;
[0012]步骤2.2,根据风电场实物多、分布广的特点,为便于用户迅速捕捉目标风机,设计了可以使镜头迅速切换到目标风机的视角切换功能模块,在虚拟现实建模单元中精确定位所有风机的视角坐标和方向,并用Vector数组变量存储;为所有风机编号;将用户输入的风机编号赋值给Switch On Parament模块的变量,将所有风机编号赋值给Switch OnParament模块的常量;将风机的坐标和方向赋值给Paramrnt Selector模块的常量;SwitchOn Parament和Paramrnt Selector联合使用,得到被鼠标选中的风机坐标和方向;将鼠标选中的风机坐标和方向导入Move To模块里可以将镜头立即移动到目标风机;
[0013]步骤2.3,在三维的界面中查询风电场现场的实时数据,开发了实时数据查询模块,利用虚拟现实建模单元和SQL数据库的接口,将SQL数据库存储的实时数据以数组变量的形式存储到虚拟现实建模单元中;为数据查询模块设置数据查询按钮,为按钮添加鼠标单击事件响应,其响应为弹出查询子菜单和Open Html File;0pen Html File使系统界面跳转到风电场管理网站的相应数据界面;
[0014]步骤3,在虚拟现实的场景里建立风电场三维远程监控系统的人机交互界面;
[0015]步骤4,由三维场景的特殊视觉效果和体现三维场景在监控和数据展示方面的优势,为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码,建立了用户和虚拟场景中物理模型之间的交互;
[0016]步骤5,由风电场的监控与数据采集系统(SCADA)的远程操作需求,数据远程传输模块,为步骤3和步骤4的数据展示提供远程实时数据,具体方法如下:
[0017]步骤5.1,为风机每一项参数建立一个数组变量,数组大小为风机数,用来储存所有风机参数的实时数据;
[0018]步骤5.2,定义主线程用来连接PI数据库,指定默认的PI数据库,使PI数据库接口PISDK指向默认的服务器,设置默认PI登录名和密码,以上作为PI连接字符串;
[0019]步骤5.3,建立风机每一项参数的PI数据读取函数,函数参变量为风机编号,将风机编号和风机该参数的测点一一对应,用该风机参数的测点函数给风机参量赋值;
[0020]步骤5.4,定义一个循环分支线程,按照风机编号的顺序,利用步骤5.3的读取函数,向步骤5.1建立的数组写入实时数据;
[0021 ]步骤5.5,定义一个XML文件,除根节点外一级节点储存风机编号,一级节点数目为风机个数,二级节点储存参数名和参数值;
[0022]步骤5.6,定义一个循环分支线程,按照风机编号的顺序,将所有风机的各个参数值通过步骤5.1建立的参数数组写入步骤5.5定义的XML文件的二级节点的属性之中;
[0023]步骤5.7,在虚拟现实建模单元中定义二维数组变量,一维用来定义风机参数名,二维定义风机编号;
[0024] 步骤5.8,在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里,设计步骤5.5的XML节点遍历模块,并按照风机编号的顺序,将XML 二级节点上的属性值存储到步骤5.7里二维数组的相应单元里;
[0025]步骤6,由三维远程监控系统的立体数据表达的要求,在虚拟现实环境中,将一部分实时信息利用三维立体模型的动作、颜色表达出来。
[0026]在上述的一种风电场三维远程监控系统,所述的步骤I中利用虚拟现实建模技术建立风电场的三维物理模型,并对模型进行渲染和着色,具体方法为:
[0027]根据风电场真实大小和地形地貌,在虚拟现实建模单元里建立风电场的三维物理模型,进行等比例缩放和局部简化,以期达最大化还原真实场景的效果,建模和渲染方法如下:
[0028]步骤1.1,在三维建模单元中,建立风电场的三维物理模型;
[0029]步骤1.2,在三维着色单元中,为模型渲染和着色;
[0030]步骤1.3,将处理好的三维模型整体导入到虚拟现实建模单元中。
[0031]在上述的一种风电场三维远程监控系统,所述的步骤3中,在虚拟现实的场景里建立风电场三维远程监控系统的人机交互界面,其具体方法如下:
[0032]步骤3.1,依据传统的SCADA人机交互界面的二维设计风格,在虚拟现实建模单元中用二维帧设计界面菜单;
[0033]步骤3.2,在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里为每条菜单添加鼠标单击事件代码,响应为处理菜单的功能或显示下一级子菜单。
[0034]在上述的一种风电场三维远程监控系统,所述的步骤4中,为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码,建立了用户和虚拟场景中物理模型之间的交互,其具体方法如下:
[0035]步骤4.1,在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里为Mouse模块设置变量参数,设置鼠标右键控制镜头旋转,设置旋转轴为镜头的Z轴;
[0036]步骤4.2,在在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里为Key模块设置变量参数,设置方向键控制镜头移动的方向;
[0037]步骤4.3,给场景的所有实体编号,导入数据库中,在数据库中利用Parament OnSwith检索2D Piking模块的鼠标点击的实体,将检索到的实体的参数以二维数据的形式展示出来;
[0038]步骤4.4,为系统设置快捷键,将人机交互界面的展示和小地图的展示以快捷键的形式呼出呼入。
[0039]在上述的一种风电场三维远程监控系统,所述的步骤6中,在虚拟现实建模单元中,将一部分实时信息利用三维立体模型的动作、颜色表达出来,其具体方法为:
[0040]步骤6.1,为三维实体添加动作事件,为风机叶片添加循环旋转事件;为风机机舱添加偏航事件;为机舱主轴添加旋转事件;为机舱内的轴承温度添加颜色改变时间;为机舱制动夹盘添加夹紧和松开动作事件;为机舱发电机的电流数据添加数据显示;为风速风向添加信息显示;[0041 ]步骤6.2,为三维实体添加可变参量,将参量和实体的动作关联,步骤5的数据远程传输模块将实时数据从PI数据库中写入步骤5.7的二维数组单元里,对虚拟现实建模单元进行数据实时更新,将更新过的数据通过Get Array传递给和三维实体动作相关联的参量,将参量叶片的转速同PI数据库的转速实时关联;将参量的偏航角同PI数据库的偏航角实时关联;将参量机舱的主轴转速同PI数据库的主轴转速实时关联;将参量机舱轴承温度同PI数据库的机舱轴承温度实时关联;将参量机舱制动夹盘的状态同PI数据库的夹盘状态实时关联;将参量机舱发电机三相电流的大小同PI数据库的发电机三相电流实时关联;将参量风速风向的信息同PI数据库的风速风向实时关联。
[0042]因此,本发明具有如下优点:1.不仅可以同二维监控平台一样进行人机交互和信息查询,可以在风电场中自由漫游,对风电场实体模型的状态、数据观测,且实时性非常高;2区别于传统的平面数据,本系统的数据和实物的状态紧密联系,做到了数据实时的表现在三维实体上的情况,利用虚拟技术极大的还原了风场的实时状态。
附图说明
[0043]附图1是本发明的方法流程示意图。
[0044]附图2是本发明中视角切换功能实现流程图。
具体实施方式
[0045]下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0046] 实施例:
[0047 ]本发明的风电场三维远程监控系统的技术方案,包括以下步骤:
[0048] 步骤I,根据风电场真实大小和地形地貌,对虚拟现实单元里建立风电场的三维物理模型,进行等比例缩放和局部简化,以期达最大化还原真实场景的效果。该虚拟现实单元是基于Virtools软件构建的一个处理单元。建模和清染方法如下:
[0049]步骤1.1,在三维建模单元中,建立风电场的三维物理模型;
[0050]步骤1.2,在三维着色单元中,为模型渲染和着色;
[0051 ]步骤1.3,将处理好的三维模型整体导入到虚拟现实单元中。
[0052]步骤2,综合考虑三维场景的遍历、实时数据的采集和数据的远程传输,建立风电场三维远程监控系统的漫游功能模块、视角切换模块和实时数据查询模块,其具体方法为:
[0053] I)方便用户在虚拟风电场中自由观察,为用户在场景里自由行走设计自由漫游模块,利用虚拟现实单元自带的外设事件响应代码段,给镜头添加鼠标键盘事件响应代码,用Switch On Key为镜头添加前进后退向量和左右旋转角度,利用Mouse Waiter和MouseCamer Orbit的组合为鼠标右键添加镜头绕自身轴线旋转的事件响应,通过鼠标和键盘使镜头在空间内自由行走和旋转,达到使用者全景观察的效果;为固定线路的漫游设计自动漫游模块,利用虚拟现实单元的Posit1n On Curve的线路巡检功能模块自带的巡线功能,根据实际线路图形在虚拟现实单元等比例缩放后的位置和大小,在虚拟现实单元中连接建立好的Node节点生成线路Curve,将线路和镜头输入Posit1n On Curve中,在虚拟现实单元里生成按照固定线路的漫游效果;
[0054] 2)根据风电场实物多、分布广的特点,为便于用户迅速捕捉目标风机,设计了可以使镜头迅速切换到目标风机的视角切换功能模块。在虚拟现实单元中精确定位所有风机的视角坐标和方向,并用Vector数组变量存储;为所有风机编号;将用户输入的风机编号赋值给Switch On Parament模块的变量,将所有风机编号赋值给Switch On Parament模块的常量;将风机的坐标和方向赋值给Paramrnt Selector模块的常量;Switch On Parament和Paramrnt Selector联合使用,得到被鼠标选中的风机坐标和方向;将鼠标选中的风机坐标和方向导入Move To模块里可以将镜头立即移动到目标风机;
[0055]本步骤中,基于风电场风机数量多的特点,设计了66个风机输入编号,用户输入风机编号,可以将视角立即变换到该风机所在位置并检索参数。
[0056] 3)在三维的界面中查询风电场现场的实时数据,开发了实时数据查询模块。利用虚拟现实单元和SQL数据库的接口,将SQL数据库存储的实时数据以数组变量的形式存储到虚拟现实单元中;为数据查询模块设置数据查询按钮,为按钮添加鼠标单击事件响应,其响应为弹出查询子菜单和Open Html File;0pen Html File使系统界面跳转到风电场管理网站的相应数据界面。
[0057]步骤3,考虑到传统的SCADA人机交互界面的二维设计风格目前得到普遍的使用,利用虚拟现实单元二维帧的平面展示效果,设计三维展示系统的二维人机交互界面,继承了二维界面优点的同时开拓了新的三维展示效果,其具体方法为:
[0058]步骤3.1,依据传统的SCADA人机交互界面的二维设计风格,在虚拟现实单元中用二维帧设计界面菜单。
[0059]步骤3.2,在虚拟现实单元的脚本编辑器里为每条菜单添加鼠标单击事件代码,响应为处理菜单的功能或显示下一级子菜单。
[0060]以整体界面大小限制为依据,利用虚拟现实技术重新渲染传统的二维信息单元,得到在三维立体界面中的二维人机交互单元。为了使得单元具有事件响应的功能,建立单元的响应事件,是基于虚拟现实单元的脚本功能实现的。为信息单元设计鼠标点击事件响应,设计其它信息单元的相互关联。设计信息单元的信息实时更新,是基于步骤2的数据通信模块实现的。
[0061]在本实施例中,显示了电量查询、负荷曲线、风功率预测、风速出力图和功率曲线五个查询按钮,点击各个按钮,会弹出相应的数据查询界面。步骤4,建立用户和虚拟场景中物理模型之间的交互,为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码,其具体方法为:
[0062]步骤4.1,在虚拟现实单元Virtools的脚本编辑器里为Mouse模块设置变量参数,设置鼠标右键控制镜头旋转,设置旋转轴为镜头的Z轴;
[0063]步骤4.2,在在虚拟现实单元Virtools的脚本编辑器里为Key模块设置变量参数,设置方向键U—控制镜头移动的方向;
[0064]步骤4.3,给场景的所有实体编号,导入数据库中。在数据库中利用Parament OnSwith检索2D Piking模块的鼠标点击的实体,将检索到的实体的参数以二维数据的形式展示出来;
[0065]步骤4.4,为系统设置快捷键,将人机交互界面的展示和小地图的展示以快捷键的形式呼出呼入。
[0066] 本步骤中,运用到虚拟现实脚本编写技术,具体为实现小地图上地图标示和用户当前位置的实时统一,设计了大量复杂的数学坐标转换,以实现坐标和方向的统一。
[0067]步骤5中,建立了数据远程传输模型,为步骤3和步骤4的数据展示提供远程实时数据,是基于VC#高级编程语言,其具体方法为:
[0068]步骤5.1,为风机每一项参数建立一个数组变量,数组大小为风机数,用来储存所有风机参数的实时数据;
[0069]步骤5.2,定义主线程用来连接PI数据库,指定默认的PI数据库,使PI数据库接口PISDK指向默认的服务器,设置默认PI登录名和密码,以上作为PI连接字符串;
[0070]步骤5,3,建立风机每一项参数的PI数据读取函数,函数参变量为风机编号,将风机编号和风机该参数的测点一一对应,用该风机参数的测点函数给风机参量赋值;
[0071]步骤5.4,定义一个循环分支线程,按照风机编号的顺序,利用步骤5.3的读取函数,向步骤5.1建立的数组写入实时数据;
[0072]步骤5.5,定义一个XML文件,除根节点外一级节点储存风机编号,一级节点数目为风机个数,二级节点储存参数名和参数值;
[0073]步骤5.6,定义一个循环分支线程,按照风机编号的顺序,将所有风机的各个参数值通过步骤5.1建立的参数数组写入步骤5.5定义的XML文件的二级节点的属性之中;
[0074]步骤5.7,在虚拟现实单元中定义二维数组变量,一维用来定义风机参数名,二维定义风机编号;
[0075] 步骤5.8,在虚拟现实单元的脚本编辑器里,设计步骤5.5的XML节点遍历模块,并按照风机编号的顺序,将XML 二级节点上的属性值存储到步骤5.7里二维数组的相应单元里。
[0076]在本实施例中,XML文件作为数据库和虚拟现实单元的中间接口,承担了实施数据存储和传送的媒介。XML具有良好的数据兼容性,支持多种编码,不必使用传统的字符串解析或拆解过程,在数据传送过程中,XML始终保留了诸如父/子关系这样的数据结构,使用元素和属性来描述数据,以使应用程序更具有弹性,因为可以用位置(与普通文件一样)或用元素名(从数据库)来存取XML数据。基于XML的优点,利用VC#编写PI数据远程读取代码,将PI数据库的数据按照树形结构存入XML文件中,再将XML文件的格式转变为ASCII,便于一般虚拟现实软件识别。在虚拟现编写XML遍历脚本,将数据从XML节点里提取出来。
[0077]步骤6,在虚拟现实环境中,将一部分实时信息利用三维立体模型的动作、颜色表达出来,其具体方法为:
[0078]步骤6.1,为三维实体添加动作事件。为风机叶片添加循环旋转事件;为风机机舱添加偏航事件;为机舱主轴添加旋转事件;为机舱内的轴承温度添加颜色改变时间;为机舱制动夹盘添加夹紧和松开动作事件;为机舱发电机的电流数据添加数据显示;为风速风向添加信息显示;
[0079]步骤6.2,为三维实体添加可变参量,将参量和实体的动作关联,步骤5的数据远程传输模块将实时数据从PI数据库中写入步骤5.7的二维数组单元里,对虚拟现实建模单元进行数据实时更新,将更新过的数据通过Get Array传递给和三维实体动作相关联的参量,将参量叶片的转速同PI数据库的转速实时关联;将参量的偏航角同PI数据库的偏航角实时关联;将参量机舱的主轴转速同PI数据库的主轴转速实时关联;将参量机舱轴承温度同PI数据库的机舱轴承温度实时关联;将参量机舱制动夹盘的状态同PI数据库的夹盘状态实时关联;将参量机舱发电机三相电流的大小同PI数据库的发电机三相电流实时关联;将参量风速风向的信息同PI数据库的风速风向实时关联。
[0080]在本实施例中,三维实体的动作和颜色的改变均由数据库的实时数据决定,数据库的数据来自监控中心的PI实时数据库,实时数据经过数据通信模块的传输,最后被反映在三维实体的动作和颜色的改变上。数据从现场传感器到本系统展示的数据流程是:现场传感器数据采集送到监控中心PI数据库,客户端远程连接PI数据库获取数据到客户端XML文件,虚拟现实软件获取XML文件上的信息并存入Array类型的变量中。用户操作镜头,当运行到靠近风机机舱的位置时视角自动切换到机舱内部,同时会显示增速齿轮的旋转运动、高速轴轴承温度的颜色,用户点击机舱会弹出该风机的实时状态参数。
[0081]本发明所涉及到的风电场三维远程实时监控系统的技术方案已经在部分风电企业得到应用,取得了良好的效果,该技术方案融合和传统风电企业SCADA的技术优势,能够实现风电场信息实时监控的同时,三维场景的立体化展示以及三维人机交互的使用给用户全新的操作体验,在提高了用户办公效率的同时,为风电企业SCADA系统革新提供了理论参考。
[0082]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种风电场三维远程监控系统,其特征在于,包括以下步骤: 步骤I,由风电场实际环境的三维参数,利用虚拟现实建模单元,建立风电场的三维物理模型,并对模型进行渲染和着色,还原风电场的真实地貌; 步骤2,建立风电场三维远程监控系统的漫游功能模块、视角切换模块和实时数据查询模块,具体方法为: 步骤2.1,方便用户在虚拟风电场中自由观察,为用户在场景里自由行走设计自由漫游模块,利用虚拟现实建模单元自带的外设事件响应代码段,给镜头添加鼠标键盘事件响应代码,用Switch On Key为镜头添加前进后退向量和左右旋转角度,利用Mouse Waiter和Mouse Camer Orbit的组合为鼠标右键添加镜头绕自身轴线旋转的事件响应,通过鼠标和键盘使镜头在空间内自由行走和旋转,达到使用者全景观察的效果;为固定线路的漫游设计自动漫游模块,利用虚拟现实建模单元的Posit1n On Curve的线路巡检功能模块自带的巡线功能,根据实际线路图形在虚拟现实建模单元等比例缩放后的位置和大小,在虚拟现实建模单元中连接建立好的Node节点生成线路Curve,将线路和镜头输入Posit1n OnCurve中,在虚拟现实建模单元里生成按照固定线路的漫游效果; 步骤2.2,根据风电场实物多、分布广的特点,为便于用户迅速捕捉目标风机,设计了可以使镜头迅速切换到目标风机的视角切换功能模块,在虚拟现实建模单元中精确定位所有风机的视角坐标和方向,并用Vector数组变量存储;为所有风机编号;将用户输入的风机编号赋值给Switch On Parament模块的变量,将所有风机编号赋值给Switch On Parament模块的常量;将风机的坐标和方向赋值给Paramrnt Selector模块的常量;Switch OnParament和Paramrnt Se lector联合使用,得到被鼠标选中的风机坐标和方向;将鼠标选中的风机坐标和方向导入Move To模块里可以将镜头立即移动到目标风机; 步骤2.3,在三维的界面中查询风电场现场的实时数据,开发了实时数据查询模块,利用虚拟现实建模单元和SQL数据库的接口,将SQL数据库存储的实时数据以数组变量的形式存储到虚拟现实建模单元中;为数据查询模块设置数据查询按钮,为按钮添加鼠标单击事件响应,其响应为弹出查询子菜单和Open Html File;0pen Html File使系统界面跳转到风电场管理网站的相应数据界面; 步骤3,在虚拟现实的场景里建立风电场三维远程监控系统的人机交互界面; 步骤4,由三维场景的特殊视觉效果和体现三维场景在监控和数据展示方面的优势,为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码,建立了用户和虚拟场景中物理模型之间的交互; 步骤5,由风电场的监控与数据采集系统(SCADA)的远程操作需求,数据远程传输模块,为步骤3和步骤4的数据展示提供远程实时数据,具体方法如下: 步骤5.1,为风机每一项参数建立一个数组变量,数组大小为风机数,用来储存所有风机参数的实时数据; 步骤5.2,定义主线程用来连接PI数据库,指定默认的PI数据库,使PI数据库接口PISDK指向默认的服务器,设置默认PI登录名和密码,所述指定默认的PI数据库,使PI数据库接口PISDK指向默认的服务器,设置默认PI登录名和密码共同作为PI连接字符串; 步骤5.3,建立风机每一项参数的PI数据读取函数,函数参变量为风机编号,将风机编号和风机该参数的测点一一对应,用该风机参数的测点函数给风机参量赋值; 步骤5.4,定义一个循环分支线程,按照风机编号的顺序,利用步骤5.3的读取函数,向步骤5.1建立的数组写入实时数据; 步骤5.5,定义一个XML文件,除根节点外一级节点储存风机编号,一级节点数目为风机个数,二级节点储存参数名和参数值; 步骤5.6,定义一个循环分支线程,按照风机编号的顺序,将所有风机的各个参数值通过步骤5.1建立的参数数组写入步骤5.5定义的XML文件的二级节点的属性之中; 步骤5.7,在虚拟现实建模单元中定义二维数组变量,一维用来定义风机参数名,二维定义风机编号; 步骤5.8,在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里,设计步骤5.5的XML节点遍历模块,并按照风机编号的顺序,将XML 二级节点上的属性值存储到步骤5.7里二维数组的相应单元里; 步骤6,由三维远程监控系统的立体数据表达的要求,在虚拟现实环境中,将一部分实时信息利用三维立体模型的动作、颜色表达出来。
2.根据权利要求1所述的一种风电场三维远程监控系统,所述的步骤I中利用虚拟现实建模单元建立风电场的三维物理模型,并对模型进行渲染和着色,具体方法为: 根据风电场真实大小和地形地貌,在虚拟现实建模单元里建立风电场的三维物理模型,进行等比例缩放和局部简化,以期达最大化还原真实场景的效果,建模和渲染方法如下: 步骤1.1,在三维建模单元中,建立风电场的三维物理模型; 步骤1.2,在三维着色单元中,为模型渲染和着色; 步骤1.3,将处理好的三维模型整体导入到虚拟现实建模单元中。
3.根据权利要求1所述的一种风电场三维远程监控系统,所述的步骤3中,在虚拟现实的场景里建立风电场三维远程监控系统的人机交互界面,其具体方法如下: 步骤3.1,依据传统的SCADA人机交互界面的二维设计风格,在虚拟现实建模单元中用二维帧设计界面菜单; 步骤3.2,在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里为每条菜单添加鼠标单击事件代码,响应为处理菜单的功能或显示下一级子菜单。
4.根据权利要求1所述的一种风电场三维远程监控系统,所述的步骤4中,为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码,建立了用户和虚拟场景中物理模型之间的交互,其具体方法如下: 步骤4.1,在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里为Mouse模块设置变量参数,设置鼠标右键控制镜头旋转,设置旋转轴为镜头的Z轴; 步骤4.2,在在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里为Key模块设置变量参数,设置方向键控制镜头移动的方向; 步骤4.3,给场景的所有实体编号,导入数据库中,在数据库中利用Parament On Swith检索2D Piking模块的鼠标点击的实体,将检索到的实体的参数以二维数据的形式展示出来; 步骤4.4,为系统设置快捷键,将人机交互界面的展示和小地图的展示以快捷键的形式呼出呼入。
5.根据权利要求1所述的一种风电场三维远程监控系统,所述的步骤6中,在虚拟现实建模单元中,将一部分实时信息利用三维立体模型的动作、颜色表达出来,其具体方法为:步骤6.1,为三维实体添加动作事件,为风机叶片添加循环旋转事件;为风机机舱添加偏航事件;为机舱主轴添加旋转事件;为机舱内的轴承温度添加颜色改变时间;为机舱制动夹盘添加夹紧和松开动作事件;为机舱发电机的电流数据添加数据显示;为风速风向添加f目息显不; 步骤6.2,为三维实体添加可变参量,将参量和实体的动作关联,步骤5的数据远程传输模块将实时数据从PI数据库中写入步骤5.7的二维数组变量里,对虚拟现实建模单元进行数据实时更新,将更新过的数据通过Get Array传递给和三维实体动作相关联的参量,将参量叶片的转速同PI数据库的转速实时关联;将参量的偏航角同PI数据库的偏航角实时关联;将参量机舱的主轴转速同PI数据库的主轴转速实时关联;将参量机舱轴承温度同PI数据库的机舱轴承温度实时关联;将参量机舱制动夹盘的状态同PI数据库的夹盘状态实时关联;将参量机舱发电机三相电流的大小同PI数据库的发电机三相电流实时关联;将参量风速风向的信息同PI数据库的风速风向实时关联。
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