[發(fā)明專(zhuān)利]基于虛擬現(xiàn)實(shí)的變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810017828.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108154772A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴威;邵劍;劉偉;徐滔;唐錦;吳俊;郭晏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司;江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G09B23/18
• 分類(lèi)號(hào): G09B23/18
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開(kāi)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建方法，包括建立變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)架構(gòu)模型；基于虛擬現(xiàn)實(shí)建立變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。本發(fā)明基于混合異構(gòu)層次化過(guò)程建模技術(shù)及基于Petri網(wǎng)共享子網(wǎng)合成技術(shù)的并發(fā)控制模型，實(shí)現(xiàn)了電力檢修任務(wù)的層次化過(guò)程建模、分布式協(xié)同并發(fā)控制、異步消息延時(shí)控制，結(jié)合Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)引擎技術(shù)開(kāi)發(fā)了變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多人協(xié)同開(kāi)展配電倒閘檢修操作的典型場(chǎng)景應(yīng)用，破解了變電站多工種參與檢修仿真訓(xùn)練的培訓(xùn)困境，對(duì)其他多人協(xié)作的作業(yè)場(chǎng)景開(kāi)發(fā)具有一定的借鑒意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建方法，屬于變電站協(xié)同仿真領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電力行業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)中新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用日趨廣泛和復(fù)雜，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行檢修人員提出了更高的要求，而培訓(xùn)正是提高電力系統(tǒng)運(yùn)行操作人員素質(zhì)及保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段之一。由于電力系統(tǒng)的特殊性，很難在實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)和設(shè)備上對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，因此，近年來(lái)，采用與實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況相似的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)成為主要的解決辦法。然而，目前國(guó)內(nèi)電力行業(yè)變電站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)主要采用Virtools、VRML等傳統(tǒng)仿真工具實(shí)現(xiàn)的桌面式單人仿真操作方式，其真實(shí)感、臨場(chǎng)感、表現(xiàn)力和交互性都有待改進(jìn)，并且無(wú)法適用于兩票三制培訓(xùn)、倒閘操作培訓(xùn)等大部分多工種協(xié)同交互的場(chǎng)景。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高速發(fā)展及在工業(yè)領(lǐng)域的不斷普及，使變電站運(yùn)維檢修作業(yè)培訓(xùn)技術(shù)從傳統(tǒng)的實(shí)裝培訓(xùn)、桌面仿真發(fā)展到以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合的虛擬實(shí)操訓(xùn)練階段。同時(shí)，由于變電站運(yùn)維檢修任務(wù)復(fù)雜度和要求的不斷提高，特別是針對(duì)多個(gè)復(fù)雜電氣設(shè)備及多工種人員參與的作業(yè)任務(wù)，變電站虛擬實(shí)操訓(xùn)練正逐漸向分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化操作新模式轉(zhuǎn)變，因此基于分布式網(wǎng)絡(luò)的變電站協(xié)同虛擬仿真培訓(xùn)應(yīng)運(yùn)而生。變電站虛擬協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，就是以計(jì)算機(jī)、分布式網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)軟硬件等技術(shù)為基礎(chǔ)，將分散在不同地點(diǎn)、運(yùn)行于不同計(jì)算平臺(tái)的虛擬現(xiàn)實(shí)變電檢修工作場(chǎng)景通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，共享一個(gè)逼真的虛擬變電站操作環(huán)境，使得多個(gè)變電檢修人員在其中同時(shí)、同步的協(xié)作進(jìn)行特定作業(yè)的訓(xùn)練任務(wù)。近年來(lái)，分布式虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下協(xié)同仿真問(wèn)題受到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，并在操作過(guò)程建模、協(xié)同并發(fā)控制等不同領(lǐng)域的問(wèn)題研究取得的很多成果，但對(duì)支持分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多人協(xié)同交互的變電站運(yùn)維檢修仿真系統(tǒng)研究有限。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建方法，包括以下步驟，

建立變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)架構(gòu)模型；

基于虛擬現(xiàn)實(shí)建立變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。

變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)系統(tǒng)架構(gòu)模型包括協(xié)作交互層、表示驅(qū)動(dòng)層和業(yè)務(wù)控制層；

協(xié)作交互層：為用戶提供可交互的變電站虛擬環(huán)境，接受用戶的輸入操作并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行展示；

表示驅(qū)動(dòng)層：負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)變電站，對(duì)變電站的場(chǎng)景和電氣設(shè)備資源，進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載、渲染展示及狀態(tài)更新；

業(yè)務(wù)控制層：負(fù)責(zé)管理任務(wù)場(chǎng)景，并對(duì)分布式環(huán)境下協(xié)同用戶進(jìn)行并發(fā)控制，同時(shí)模擬仿真計(jì)算。

協(xié)作交互層包括虛擬變電站模塊和交互處理模塊；虛擬變電站模塊：用以構(gòu)建虛擬變電站，負(fù)責(zé)對(duì)電氣設(shè)備外觀進(jìn)行模擬，并根據(jù)具體操作場(chǎng)景實(shí)時(shí)模擬電氣設(shè)備的物理特性；交互處理模塊：根據(jù)電氣設(shè)備的行為模型特征提供與用戶的互動(dòng)操作，捕捉用戶交互行為并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。