虚拟现实电力培训仿真系统

Iloy

目前高压电气设备的操作培训是基于实物进行的，由于高压导致一定的危险性存在，且无法记录操作者的每一步操作是否都符合规范，交互式虚拟操作技术与电路仿真技术相结合可以建立虚拟的电气设备和各种仪表，操作者可以交互地选择不同的仪表来，通过动态连线来进行各类试验，前台的虚拟仿真将操作者的连接反馈给后台的电路计算仿真，计算结果数据实时传输到前台，前台根据计算结果显示操作者的操作应该引起的结果，包括指针仪表、数字式仪表等仪表显示数据、由于电流电压过大导致的过热、电火花等现象，从而实现高压试验的实时交互式操作仿真。同时操作者的每一步操作动作均可以以数据和视频的方式保存下来，供随后的考核和评估，也可以用于其他学员学习。

随着单元发电机组容量越来越大，系统越来越复杂，对它的经济运行、安全生产提出了更高的要求，仿真系统是实现这个目的的最佳途径。通过仿真系统可以优化运行过程，可以培训操作人员。电力培训仿真系统己成为电站建设与运行中必须配套的装备。早期培训用仿真机大都包含对DCS系统的仿真，但往往比较简单，基本都是“黑盒子”模型，与实际系统有着很大的差别。其主要作用是对机组运行人员的培训。现代的仿真系统，不但可用于对运行人员培训，而且可对热控人员进行DCS组态与培训。

电力培训仿真系统，是将仿真技术应用于电站所构建的仿真系统，目前主要用于人员培训。其称呼还有很多，比如电厂仿真系统，电站仿真培训系统，电厂仿真培训系统，电站模拟培训器，电厂模拟培训器，电站仿真机，电厂仿真机，等等。

方案核心：
系统同时采用多种系统架构，整合数据库信息、三维模型。

方案特色：
1、逼真的虚拟演练环境，是操作者完全沉浸其中
2、不受地理位置限制，只要通过网络即可进入虚拟演练场所进行实时的集中化演练
3、可以方便的模拟任何培训科目，置身于各种虚拟的复杂环境中，进行针对性训练
4、可以根据自身实际需求在任何时间、任何地点组织相关培训指导，受训者等相关人员进行演练，并快速取得演练结果，进行演练评估和改进
5、虚拟的演练环境远比现实中安全，培训与受训人员可以大胆的在虚拟环境中尝试各种演练方案，即使创下“大祸”，也不会造成“恶果”

系统集成：
整套系统可以细分为三个部分
一、虚拟现实支撑平台
虚拟现实软件系统是通过专门的虚拟现实系统开发平台，开发出来一套软件系统，是虚拟现实电力培训仿真系统的灵魂部分，负责整个系统中的数据运算。
1、unity3d
Unity3D是由Unity Technologies开发的一个让你轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型开发工具，是一款跨平台的虚拟现实系统开发平台，其开发的内容可发布至Windows、Mac、Wii、iPhone和Android平台等。
2、Virtools
Virtools是一套整合软件，可以将现有常用的档案格式整合在一起，如3D的模型、2D图形或是音效等。Virtools是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境虚拟实境编辑软件，可以制作出许多不同用途的3D产品，如网际网络、计算机游戏、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示等 。
二、立体显示部分
立体显示部分为虚拟现实电力培训仿真系统的显示端，为用户提供高度逼真、高度清晰、高度沉浸的虚拟环境，使用户直接置身于三维信息空间中，可以自由地使用各种信息，并由此控制计算机。在立体显示部分，常用的立体显示部分有：多通道立体显示系统、桌面型立体显示系统、头戴式立体系统，不同类型的显示系统适合不同的应用领域，下面分别简单介绍这几种不同类型的显示系统。
1、多通道立体显示系统
多通道立体显示系统是指采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕展示系统，它比普通的标准投影系统具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率。
推荐：多通道环幕投影、沉浸式CAVE系统
2、桌面型立体显示系统
桌面型立体显示系统通常指3D立体显示器，3D立体显示器常用的有裸眼立体显示器和偏振立体显示器两类。
推荐品牌：推荐品牌：Exceptional3D裸眼立体显示器、Miracube偏振立体显示器。
3、头戴式立体显示系统
头戴式立体显示系统即数字头盔，是虚拟现实应用中3DVR图形显示与观察设备，可单独与主机相连以接受来自主机的3DVR图形信号。使用方式为头戴式，辅以三个自由度的空间跟踪定位器可进行VR输出效果观察，同时观察者可做空间上的自由移动。
推荐产品：eMagin Z800 3D Visor头戴立体显示器、Virtual Research VR1280 虚拟现实头戴式显示器、5DT HMD 800-40 3D 虚拟现实头戴式显示器。
三、3D实时交互部分
互动系统是基于传统的显示设备及功能，结合实时动作捕捉系统（参考：A.R.T.系统解决方案）、数据手套（参考：CyberGlove II - 22 Sensors）、位置追踪器（参考：Polhemus PATRIOT Wireless 电磁式无线追踪系统）、力反馈设备（参考：HAPTION-Virtuose 6D Desktop）等设备。
1、实时动作捕捉系统
实时动作捕捉技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由动作捕捉系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向系统提交交互数据，实现人机交互。
推荐产品：A.R.T.系统解决方案、Xsens Moven惯性运动捕捉系统、新版3DSuit惯性动作捕捉系统。
2、数据手套
数据手套是虚拟仿真中最常用的交互工具。数据手套设有弯曲传感器。
推荐品牌：CyberGlove数据手套、DGTech数据数据手套、5DT数据手套。
3、位置追踪器
位置追踪器又称位置跟踪器，是指作用于空间跟踪与定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等，使参与者在空间上能够自由移动、旋转。
推荐品牌：Polhemus 电磁式无线追踪系统、Xsens惯性位置追踪器、Ascension电磁式位置追踪器。
4、力反馈设备
所谓力反馈（Force Feedback），本来是应用于军事上的一种虚拟现实技术，它利用机械表现出的反作用力。
推荐品牌：HAPTION力反馈设备、Sensable力反馈设备。

应用领域：
适用于电厂建设、电力教学培训及应急演练等。