發(fā)布時間：2017-06-06 10:20

  本文關(guān)鍵詞：牽引變電站3D培訓(xùn)仿真系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：牽引變電站是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分,負責(zé)將電力系統(tǒng)中的三相電通過牽引變壓器轉(zhuǎn)化為電力機車取流所需的單相電,牽引變電站的安全可靠運行對整個牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要意義。由于運行中的牽引變電站具有高壓帶電、設(shè)備昂貴等特點,傳統(tǒng)的值班人員培訓(xùn)方法主要基于教材、視頻、現(xiàn)場參觀等展示手段,培訓(xùn)的直觀性和可操作性都受到很大限制。本文將三維仿真技術(shù)引入到牽引變電站培訓(xùn)方式研究工作中,對于實際工程應(yīng)用具有重要意義。本文研究從牽引變電站日常工作規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程入手,詳細分析了牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的功能需求和擴展需求,確定了研究方向和具體研究內(nèi)容——通過三維模型構(gòu)建具備真實感的牽引變電站虛擬場景,通過腳本解析機制構(gòu)建具備通用性的業(yè)務(wù)流程模擬方式。最后通過三維仿真系統(tǒng)模擬牽引變電站的日常操作。在需求分析的基礎(chǔ)上本文選擇了三維建模軟件3ds Max、三維仿真引擎Unity來進行牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)。在牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)方面,首先充分考慮系統(tǒng)的功能需求和拓展需求,按照模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計思想將三維仿真系統(tǒng)設(shè)計為數(shù)據(jù)資源層、系統(tǒng)實現(xiàn)層、界面交互層三層結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了底層資源、模塊實現(xiàn)和用戶交互的有效分離。然后本文就系統(tǒng)開發(fā)過程中的相關(guān)技術(shù)進行了詳細介紹。在場景組織中采用樹狀結(jié)構(gòu),對牽引變電站內(nèi)的一次設(shè)備、二次設(shè)備、場景環(huán)境、虛擬人物、操作工具分別進行了模型、材質(zhì)和動畫設(shè)計,設(shè)計過程中充分考慮各模型局部細節(jié)和建模注意事項,模型詳略得當(dāng),效果逼真。在地形方面采用真實地形,設(shè)計了基于視角位置的地形塊動態(tài)調(diào)度算法,在大地形仿真中節(jié)省了地形塊渲染在計算機內(nèi)存中的資源占用。在界面設(shè)計方面,充分考慮程序運行機制和用戶操作習(xí)慣,通過數(shù)據(jù)庫動態(tài)讀取,設(shè)計了多場景、多任務(wù)的程序接口,引入異步加載機制有效實現(xiàn)了場景加載過渡,整體界面設(shè)計多樣,過渡銜接自然。在培訓(xùn)任務(wù)程序模擬過程中,本文對標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程進行分步解析,對其中關(guān)鍵操作步驟設(shè)計程序語言解析機制,設(shè)計業(yè)務(wù)腳本數(shù)據(jù)庫模擬實際操作中的具體業(yè)務(wù)。在虛擬人物控制方面,采用碰撞檢測提高場景漫游真實感。在場景設(shè)備的動畫狀態(tài)管理中,設(shè)計了動畫狀態(tài)機對設(shè)備初始動畫狀態(tài)進行設(shè)置,同時通過動畫狀態(tài)關(guān)聯(lián)對不同動畫之間的聯(lián)動機制進行模擬。最后本文在完成整個牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)程序開發(fā)之后,還在沉浸式虛擬現(xiàn)實平臺進行了仿真嘗試,其高沉浸度、體感交互方式為行業(yè)應(yīng)用研究提供了新思路。本文設(shè)計開發(fā)完成的牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬場景漫游、設(shè)備認知學(xué)習(xí)、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)模擬、場景培訓(xùn)考核等多方面的教學(xué)培訓(xùn)功能,具有成本低、真實感強、操作安全等優(yōu)點,為牽引變電站值班人員的培訓(xùn)方式研究提供了新方法新思路,具有一定的工程實際意義。
【關(guān)鍵詞】：牽引變電站 三維 培訓(xùn)仿真 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程 三維建模 界面設(shè)計 虛擬現(xiàn)實
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM922.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀分析14-17
• 1.2.1 三維技術(shù)發(fā)展歷程14-15
• 1.2.2 電力變電站培訓(xùn)仿真研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究目的與內(nèi)容17
• 1.3.1 研究目的17
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容17
• 1.4 論文章節(jié)安排17-19
• 第2章 牽引變電站三維培訓(xùn)仿真需求分析與開發(fā)工具19-29
• 2.1 牽引變電站日常工作19-24
• 2.1.1 牽引變電站認知20
• 2.1.2 巡視20-21
• 2.1.3 倒閘21-22
• 2.1.4 檢修22
• 2.1.5 辦理工作票22-23
• 2.1.6 異常處理23-24
• 2.2 三維仿真系統(tǒng)開發(fā)需求分析24-26
• 2.2.1 功能需求24-25
• 2.2.2 應(yīng)用需求25
• 2.2.3 拓展需求25-26
• 2.3 開發(fā)工具簡介26-28
• 2.3.1 3ds Max26
• 2.3.2 Unity26-27
• 2.3.3 SQLite數(shù)據(jù)庫27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)設(shè)計29-38
• 3.1 牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)路線29-30
• 3.2 牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計30-31
• 3.3 牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)設(shè)計31-36
• 3.3.1 數(shù)據(jù)資源層32-33
• 3.3.2 系統(tǒng)實現(xiàn)層33-36
• 3.3.3 用戶交互層36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第4章 牽引變電站三維培訓(xùn)仿真系統(tǒng)相關(guān)開發(fā)技術(shù)研究38-66
• 4.1 三維模型設(shè)計及場景組織38-46
• 4.1.1 電氣設(shè)備及工具建模39-41
• 4.1.2 場景環(huán)境建模41
• 4.1.3 人物建模41-42
• 4.1.4 動畫設(shè)計42-44
• 4.1.5 資源導(dǎo)入與場景構(gòu)建44-45
• 4.1.6 建模相關(guān)注意事項45-46
• 4.2 地形構(gòu)建46-51
• 4.2.1 基于視點位置的地形塊更新46-47
• 4.2.2 動態(tài)調(diào)度下內(nèi)存管理47-48
• 4.2.3 地形塊動態(tài)調(diào)度算法48-49
• 4.2.4 地形加載實驗分析49-51
• 4.3 界面搭建51-57
• 4.3.1 界面設(shè)計51-53
• 4.3.2 異步加載53-54
• 4.3.3 界面實現(xiàn)54-57
• 4.4 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程程序語言解析57-63
• 4.4.1 詳細作業(yè)流程57-59
• 4.4.2 腳本解析機制59-61
• 4.4.3 務(wù)編輯61-63
• 4.5 人物視角控制63-64
• 4.5.1 視角控制63
• 4.5.2 碰撞檢測63-64
• 4.6 動畫狀態(tài)管理64-65
• 4.6.1 動畫狀態(tài)初始化64-65
• 4.6.2 動畫狀態(tài)關(guān)聯(lián)65
• 4.7 本章小結(jié)65-66
• 第5章 牽引變電所的3D培訓(xùn)仿真系統(tǒng)功能測試66-73
• 5.1 功能測試66-70
• 5.1.1 場景漫游功能66-67
• 5.1.2 設(shè)備資料查詢功能67
• 5.1.3 務(wù)培訓(xùn)功能67-68
• 5.1.4 場景考核功能68
• 5.1.5 其他功能68-70
• 5.2 性能測試70-72
• 5.2.1 計算機平臺性能測試70
• 5.2.2 虛擬現(xiàn)實仿真70-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研成果81

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  本文關(guān)鍵詞：牽引變電站3D培訓(xùn)仿真系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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