【摘要】：針對現(xiàn)有變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)存在的故障仿真不足、缺乏現(xiàn)場感、考核方式簡單以及系統(tǒng)功能不夠完善的問題,以110 kV變電站為仿真對象,利用Unity3D完善的交互功能以及HTC vive強(qiáng)大的硬件支持,提出了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的變電站仿真系統(tǒng)研究與設(shè)計方案。論文主要研究內(nèi)容如下。(1)通過收集變電站視頻以及圖片素材,查閱參考文獻(xiàn),利用三維建模軟件建立變電站戶外主要一次設(shè)備模型以及故障模型,設(shè)備建模以多邊形建模為主,并以粒子系統(tǒng)呈現(xiàn)變電站設(shè)備故障的視覺特效,同時將設(shè)備信息、故障信息等存入數(shù)據(jù)庫中。(2)根據(jù)系統(tǒng)仿真需要搭建沉浸式仿真平臺,通過系統(tǒng)軟件與硬件設(shè)備的對接,編寫交互控制程序,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)沉浸式漫游、沉浸式設(shè)備交互以及沉浸式故障仿真功能。(3)為加深學(xué)員對專業(yè)知識的認(rèn)知,系統(tǒng)設(shè)計引入視頻教學(xué)模塊,可根據(jù)學(xué)員需要選擇性的播放變電站技術(shù)視頻或者三維動畫視頻;為鞏固學(xué)員基礎(chǔ)知識體系,開發(fā)了系統(tǒng)考核模塊,以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基準(zhǔn),調(diào)用試題信息,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)考核功能。該系統(tǒng)集三維可視化、故障仿真、沉浸式教學(xué)、視頻展示、考核評價于一體,系統(tǒng)功能齊全,可移植性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性強(qiáng),打破變電站傳統(tǒng)的桌面式仿真模式,采取沉浸式技術(shù),為學(xué)員體驗帶來真實(shí)的現(xiàn)場感、沉浸感,激發(fā)學(xué)員興趣;加入故障仿真,彌補(bǔ)以往仿真系統(tǒng)不足;引入考核系統(tǒng),完善系統(tǒng)考評機(jī)制,為學(xué)員學(xué)習(xí)效果檢驗提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM63
【圖文】：

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，即 VR）也叫虛擬靈境技術(shù)，是以集成式真為基礎(chǔ)，以計算機(jī)圖形學(xué)、仿真學(xué)、人機(jī)交互、人工智能、傳感器等多門學(xué)為底蘊(yùn)而演變的高新技術(shù)[5]。它將現(xiàn)實(shí)生活中或者人主觀意識里的事物和場景通三維模型的方式展示出來，用戶通過交互設(shè)備進(jìn)入計算機(jī)所構(gòu)建的場景，在場中與模型在視覺、觸覺、聽覺等方面進(jìn)行交互，讓人感覺置身實(shí)地，獲得真實(shí)現(xiàn)場感、體驗感。由此也誕生了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三大主要特性（即 3I 特性）Imagination（構(gòu)想性）、 Interaction（交互性）、 Immersion（沉浸性），其構(gòu)想性主要指通過人的思維映射世界上存在或者不存在的事物或場景，并通過算機(jī)仿真表現(xiàn)出來；交互性指人能與仿真場景中的事物互動，通過手勢、姿勢方式展示事物預(yù)期的動作效果；沉浸性指人能完全置身場景中，從視覺、聽覺觸覺等方面，獲得與實(shí)際生活相同的體驗[6]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理以及 3I 特性分如下圖 1-1 和圖 1-2 所示。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，即 VR）也叫虛擬靈境技術(shù)，是以集成式真為基礎(chǔ)，以計算機(jī)圖形學(xué)、仿真學(xué)、人機(jī)交互、人工智能、傳感器等多門學(xué)為底蘊(yùn)而演變的高新技術(shù)[5]。它將現(xiàn)實(shí)生活中或者人主觀意識里的事物和場景通三維模型的方式展示出來，用戶通過交互設(shè)備進(jìn)入計算機(jī)所構(gòu)建的場景，在場中與模型在視覺、觸覺、聽覺等方面進(jìn)行交互，讓人感覺置身實(shí)地，獲得真實(shí)現(xiàn)場感、體驗感。由此也誕生了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三大主要特性（即 3I 特性）Imagination（構(gòu)想性）、 Interaction（交互性）、 Immersion（沉浸性），其構(gòu)想性主要指通過人的思維映射世界上存在或者不存在的事物或場景，并通過算機(jī)仿真表現(xiàn)出來；交互性指人能與仿真場景中的事物互動，通過手勢、姿勢方式展示事物預(yù)期的動作效果；沉浸性指人能完全置身場景中，從視覺、聽覺觸覺等方面，獲得與實(shí)際生活相同的體驗[6]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理以及 3I 特性分如下圖 1-1 和圖 1-2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2723571