虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域逐步得到了廣 泛應(yīng)用。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究與應(yīng)用，不僅豐富了安全生產(chǎn)管控手段，還成 功地將信息系統(tǒng)的部署延伸到作業(yè)現(xiàn)場直至作業(yè)點(diǎn)，為操作層提供一個(gè)高效智能 的作業(yè)工具。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；信息系統(tǒng)；安全生產(chǎn)；風(fēng)險(xiǎn)管控虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在電腦中模擬產(chǎn)生一個(gè)三維的虛 擬空間，為用戶提供一種實(shí)時(shí)、直觀、全面掌控的信息互動(dòng)、身臨其境的使用環(huán) 境。1創(chuàng)新思路源起電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)嚴(yán)峻形勢防范人身事故始終是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)工作中的重中之重，如何在復(fù)雜的作 業(yè)環(huán)境中預(yù)見、及時(shí)、準(zhǔn)確的辨識(shí)作業(yè)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，始終是困

2、擾電力系統(tǒng)各層面人員 難題。1.1復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境概括地說，復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境主要包含5個(gè)方面的含義：（1）戶外變電設(shè)備部署多、布置緊密、接線復(fù)雜，在現(xiàn)場作業(yè)時(shí)容易誤入有 電區(qū)域，誤碰運(yùn)行設(shè)備；（2）在線路設(shè)備存在交叉跨越、鄰近并行線路、合桿線路等多種復(fù)雜情況， 作業(yè)人員在現(xiàn)場某處作業(yè)時(shí)，容易誤登鄰近有電桿塔，忽略周邊有電設(shè)備，誤碰 裸露有電設(shè)備；（3）眾多的變電間隔式設(shè)備在現(xiàn)場布置形式復(fù)雜、樓層穿越，容易導(dǎo)致作業(yè) 人員在同一回路作業(yè)任務(wù)轉(zhuǎn)移時(shí)誤入其他有電倉位；1.2安全隱患的根源每一起事故的發(fā)生都不是電力系統(tǒng)各層面人員的主觀意愿，歸根結(jié)底，這一 切事故的發(fā)生根源在于電是一種看不見的物質(zhì)。如何通過先

3、進(jìn)的智能化技術(shù)手段， 讓作業(yè)人員直觀的看到“電在那里就是我們迫切需要解決的問題。2創(chuàng)新發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)與需求驅(qū)動(dòng)2.1信息系統(tǒng)的成熟應(yīng)用是堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)現(xiàn)有的信息系統(tǒng)不能全面、直觀、細(xì)化設(shè)備完整信息，對(duì)設(shè)備描述的表現(xiàn)形 式簡單、粗放，制約了生產(chǎn)效率和安全管理水平的進(jìn)一步提高。主要表現(xiàn)在以下 3個(gè)方面：（1）PMS系統(tǒng)采用二維形式，無法精確表述現(xiàn)場實(shí)際情況，無法給運(yùn)維檢修 工作人員的更提供高端的技術(shù)支撐。（2）電網(wǎng)運(yùn)行的設(shè)備數(shù)據(jù)量大，設(shè)備類型繁多。PMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)一次、 圖形管理，但設(shè)備管理的粒度沒有深化到設(shè)備內(nèi)部的部件。（3）電網(wǎng)的運(yùn)行方式多變。不同的運(yùn)行方式?jīng)Q定了設(shè)備部件的帶電狀態(tài)， PMS系

4、統(tǒng)不能提供設(shè)備內(nèi)部部件的帶電狀態(tài)信息。這些問題存在的根本原因是現(xiàn) 行系統(tǒng)本身功能的局限性，制約了表現(xiàn)手段的發(fā)揮。2.2設(shè)備精細(xì)化管理的需求目前對(duì)設(shè)備的管理仍舊處于粗放式管理階段，沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場實(shí)際具有的設(shè) 備進(jìn)行完整、有效、統(tǒng)一的管理，不僅在正常運(yùn)維作業(yè)中會(huì)發(fā)生遺漏，更是嚴(yán)重 制約了在故障搶修、緊急消缺等應(yīng)急狀態(tài)下的響應(yīng)速度。2.3信息系統(tǒng)應(yīng)用向現(xiàn)場延伸的需求現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)主要部署在個(gè)人的PC終端上，沒有真正的將信息化通信延 伸到作業(yè)點(diǎn)，給工作人員帶來諸多不便，沒有實(shí)現(xiàn)人、信息和設(shè)備間的聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。 隨著工作要求的提高、作業(yè)任務(wù)的復(fù)雜性影響等，迫切需要采用便捷、實(shí)用的信 息化方式，將信息系統(tǒng)延

5、伸到各個(gè)作業(yè)現(xiàn)場、作業(yè)點(diǎn)，為一線作業(yè)人員提供一切 的便利條件，同時(shí)為系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時(shí)提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的系統(tǒng)信息支撐。3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用概述3.1主流建模引擎簡介目前應(yīng)用較多是歐特克公司的3dsMAX和Maya； Multigen公司的Creator； Google 公司的 SketchUp； Microsoft 旗下 Caligari 公司的 trueSpace 等。這些建模 引擎各有優(yōu)劣，需要根據(jù)建設(shè)需求相互配合開發(fā)，以發(fā)揮各種工具的最佳效果。 在建模開發(fā)過程中需要對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，以使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、 調(diào)用迅速。3.2主流三維GIS簡介相比二維GIS，三維GIS為空間信息的展示提

6、供了更豐富、逼真的平臺(tái)，使人 們將抽象難懂的空間信息可視化和直觀化。國內(nèi)外專業(yè)GIS軟件都有自己專有的 三維GIS子系統(tǒng)，能夠充分利用計(jì)算機(jī)硬件的性能和當(dāng)前最先進(jìn)的圖形學(xué)技術(shù)， 并且具有完整的空間數(shù)據(jù)描述體系，強(qiáng)大的三維空間數(shù)據(jù)處理能力和三維空間分 析能力，海量數(shù)據(jù)管理能力，大規(guī)模場景可視化支持，高度數(shù)據(jù)共享與互操作， 適用于開發(fā)三維應(yīng)用系統(tǒng)。3.3建立高精模型高精建模主要有兩種方式，一種是采用激光掃描加高清照片疊加建模的方式， 另一種是手工建模。前者適用于變電站、線路等戶外場地可見設(shè)備的建模，后者 則適用于電氣設(shè)備內(nèi)部、地下纜線等不可見設(shè)備的建模。4虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)功能4.1首要目標(biāo)強(qiáng)烈的有電警

7、示功能任何電壓等級(jí)的電在現(xiàn)場是看不見的，這有兩種潛在不利影響：一是現(xiàn)場作 業(yè)人員不能實(shí)時(shí)掌握設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變更時(shí)，極易產(chǎn)生差錯(cuò)，二 是運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足的工作人員，容易導(dǎo)致盲目超越作業(yè)范圍、誤入有電間隔、誤碰 設(shè)備有電部位的事故發(fā)生。當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)建立后，可為工作人員提供一種直觀、 實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的手段，可以細(xì)化到設(shè)備及其內(nèi)部的每一個(gè)部件。4.2第二目標(biāo)模擬態(tài)預(yù)置功能項(xiàng)目研究中的第二個(gè)重點(diǎn)目標(biāo)是模擬態(tài)預(yù)置功能。目前，已完成了通過一種 新的核心算法，支撐在未來場景中夠查看作業(yè)點(diǎn)設(shè)備及鄰近設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、危 險(xiǎn)點(diǎn)等功能。為不同作業(yè)人員之間提供一種提前溝通的使用工具，管理層之間也

8、可預(yù)先協(xié)調(diào)不同任務(wù)間的配合工作。4.3第三目標(biāo)基于專碼系統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)備精細(xì)化管理研究第三個(gè)目標(biāo)是建立了一套用于設(shè)備管理的專碼系統(tǒng)，精確地實(shí)現(xiàn)平臺(tái)系 統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備的一一對(duì)應(yīng)。專碼系統(tǒng)的建立對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)平臺(tái)各種功能的實(shí)現(xiàn)， 提供了一個(gè)相互溝通、關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)。不僅是有利于運(yùn)行管理，對(duì)于今后的各種環(huán) 節(jié)狀態(tài)下的物資管理也具有前瞻性的意義，在精細(xì)化設(shè)備管理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備 物聯(lián)網(wǎng)管理。4.4第四目標(biāo)移動(dòng)終端功能本項(xiàng)研究的第四個(gè)目標(biāo)是移動(dòng)終端功能的研制與開發(fā)，將信息系統(tǒng)直接延伸 到作業(yè)現(xiàn)場，其功能在系統(tǒng)建設(shè)的未來將起到關(guān)鍵作用。本次研究專門研制開發(fā) 了適用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)專項(xiàng)功能的移動(dòng)終端，主要實(shí)現(xiàn)以了現(xiàn)場設(shè)

9、備有電提示、 臺(tái)帳和實(shí)時(shí)信息查詢、工作地點(diǎn)確認(rèn)、作業(yè)人員信息遠(yuǎn)程掌控等功能。5對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營管理帶來的深遠(yuǎn)影響5.1為公司領(lǐng)導(dǎo)層和管理層提供一個(gè)“實(shí)時(shí)決策工具領(lǐng)導(dǎo)層和管理層可隨時(shí)利用虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)在個(gè)人辦公桌面、移動(dòng)終端掌控現(xiàn) 場作業(yè)點(diǎn)設(shè)備部署、環(huán)境、設(shè)備、運(yùn)行狀態(tài)等信息，避免語言描述不清的問題， 有力支撐管理決策。同時(shí)利用模擬態(tài)預(yù)置的功能，預(yù)見作業(yè)點(diǎn)環(huán)境及設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)， 提前做出工作部署。5.2為執(zhí)行層提供一個(gè)“專業(yè)”指揮工具執(zhí)行層可利用全景模型數(shù)據(jù)及時(shí)掌控現(xiàn)場作業(yè)過程，辨識(shí)危險(xiǎn)點(diǎn)、提升應(yīng)對(duì) 風(fēng)險(xiǎn)的能力。在安排工作計(jì)劃前可根據(jù)模擬態(tài)預(yù)置判別作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，以決定采取 的安全措施，避免多次去現(xiàn)場查看設(shè)備的麻煩。5.3為操作層提供一個(gè)高效智能的作業(yè)工具虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)為操作層提供了一種能實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場設(shè)備有電狀態(tài)的強(qiáng)大工具， 特別是各種常規(guī)設(shè)備、特殊結(jié)構(gòu)設(shè)備，甚至非標(biāo)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造的有電指示功能， 使現(xiàn)場狀態(tài)一目了然，為防范人身事故發(fā)生提供了一種重要的技術(shù)保障。6結(jié)語虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)首次在上海公司研究應(yīng)用，隨著工作的深入開展，我們發(fā)現(xiàn)還 有眾多相關(guān)的技術(shù)課題有待深入研究。對(duì)于平臺(tái)系統(tǒng)來說，計(jì)算機(jī)資源平衡調(diào)用、 數(shù)據(jù)高效安全傳輸、系統(tǒng)并發(fā)管理，以及如何與目前信息系統(tǒng)海量