[發明專利]一種電力設備運行仿真系統

在審

• 申請號: 201410738397.4
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104461690A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 謝清玉;秦衡;王貴明;王乃玉;王文明
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網技術學院
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06Q50/06
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

技術領域

本發明涉及電力設備運行模擬仿真技術，尤其涉及一種電力設備運行仿真系統。

背景技術

近年來，由于業務應用系統的相繼投入，應用系統服務器的數量在不斷增加，相應的網絡設備也在不斷地增加，造成機房面積不夠，設備耗電量增加，機房荷載也在增加。此外，目前電力系統的培訓仍停留在理論講述培訓、手冊培訓等比較落后的階段，這些方式培訓周期長、資金投入大、學員體驗性差，多采用教室授課、課件和圖片配合演示或者找獨立的設備進行小范圍操作，但很多設備是帶電運行，存在危險性和不確定性，設備的損壞率高，則學員在學習過程中不能進行有效的實際操作。因此，有必要建立一種有效的電力設備運行仿真系統，使得學員能夠真實地模擬實際工作環境，熟悉環境和設備，操作那些復雜且不能出錯的設備，進而受訓人員的工作技能能夠盡快滿足電力設備專業操作人員的要求，降低新手操作的失誤率，同時在實際環境演練時可少配置很多相關設備，減小硬件設備的購買需要。

發明內容

本發明提供一種電力設備運行仿真系統，用戶從輸入輸出終端輸入工作環境信息和交互控制信息，將所述工作環境信息和交互控制信息傳送到工作環境仿真服務器，工作環境仿真服務器利用所述工作環境信息和交互控制信息對電力設備運行的工作環境進行三維場景的生成和相應的交互控制處理，將處理后的數據發送到監控服務器審核后保存到存儲服務器，同時在輸入輸出終端中顯示工作環境的虛擬視圖供用戶進行交互操作。

為解決上述技術問題，本發明的電力設備運行仿真系統包括工作環境仿真服務器、存儲服務器、監控服務器、輸入輸出終端，其特征在于：

工作環境仿真服務器和存儲服務器分別通過網絡與輸入輸出終端連接，存儲服務器還連接到工作環境仿真服務器，存儲服務器通過監控節點連接監控服務器，監控服務器還連接到工作環境仿真服務器；

用戶從輸入輸出終端輸入工作環境信息和交互控制信息，將所述工作環境信息和交互控制信息傳送到工作環境仿真服務器，工作環境仿真服務器利用所述工作環境信息和交互控制信息對電力設備運行的工作環境進行三維場景的生成和相應的交互控制處理，將處理后的數據發送到監控服務器審核后保存到存儲服務器，同時在輸入輸出終端中顯示工作環境的虛擬視圖供用戶進行交互操作。

其中，工作環境仿真服務器是經虛擬化處理后的高性能服務器，其上創建有多臺獨立的虛擬機，每臺虛擬機擁有獨立的CPU、內存、硬盤、光驅、網卡、顯卡，每個網卡配置各自的IP，通過虛擬交換機和物理網絡相連，并且每個虛擬計算機安裝有不同的操作系統，可通過虛擬化管理平臺或遠程桌面來管理虛擬計算機。

其中，在用戶端以設備虛擬機方式展現，設備池POOL中以掛載的方式進行設備的初始化及加載，用戶側提出設備請求后即動態在設備POOL中創建一個新連接，同時完成虛擬設備信息的初始化和相關業務數據的加載，在用戶操作使用完此設備后，立即釋放此連接并回收相關的資源，設備基礎庫實現所有硬件設備、網絡設備的基礎數據的存儲，以XML文件或DB的形式進行硬件數據的格式定義和持久化。

其中，利用所述工作環境信息建立場景模型數據庫，所述場景模型數據庫的基本節點包括組節點、物體節點、面節點和點節點，利用節點將整個場景中的所有模型按照邏輯結構組織為倒置的層次樹狀結構。

其中，在所述交互控制處理的碰撞檢測中，根據不同對象的形狀對不同對象使用不同的包圍盒近似模擬，即用包圍球模擬近似球狀的對象，其余對象采用AABB包圍盒進行模擬近似，首先對包圍球和AABB包圍盒投影排序并分組，迅速排除不可能發生碰撞的對象對，然后對各組中的潛在碰撞檢測集進行相交測試，此時碰撞檢測轉化為包圍球與包圍球的相交測試、包圍球與AABB包圍盒的相交測試以及AABB包圍盒之間的相交測試，最后進行精確碰撞檢測。

其中，使用堆排序法對某一軸上的投影序列排序，并將初次劃分后投影子段的邊界固定，投影子段稱之為“組”，之后將運動對象更新后包圍盒的投影值與之前包圍盒所在組的邊界值進行比較，如果仍在邊界之內，則繼續留在本組內，否則，與下一組的邊界值比較，依次類推，直到找到新的歸屬組；然后在每組內使用堆排序法對投影值進行實時排序，快速排除沒有交疊的對象對；最后，對交疊的對象對進行相交測試，其中至少有一個對象是動態的。

其中，包圍球與AABB包圍盒的相交測試如下：

設AABB包圍盒內點的坐標為(x,y,z)，包圍盒的邊長為H，包圍盒的中心坐標為(X_B,Y_B,Z_B)，假設中心點位于坐標原點，則AABB包圍盒的約束方程為