地下变电站三维虚拟现实仿真培训系统研制论文

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1、ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterResearchofUndergroundSubstationSimulatorBasedonVirtualRealitySHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYAuthor：FengDaipengAdvisor：Prof.TaiNenglingSpecialty:PowerSystemandItsAutomationSchoolofElectronic,InformationandElectricalEn

2、gineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJanuary,2010地下变电站三维虚拟现实仿真培训系统的研制摘要地下变电站采用全地下的建筑结构和全封闭式组合电气设备，与常规变电站相比对运行人员提出了更高的要求。利用虚拟现实技术对复杂的地下变电站运行环境进行虚拟再现，对建筑结构、电气设备和辅机设备进行三维建模，生成一个可以与学员进行交互的虚拟环境，可以针对地下变电站的特点对学员进行地下变电站日常巡视、操作和事故处理等仿真培训。让学员在无任何操作危险的条件下，对地下变电站的运行特点进行全方位的了解和

3、学习，从而提高学员的运行安全意识和操作技能。本文基于虚拟现实技术开发出一套全三维仿真平台，真实再现地下变电站的运行特点。取得的成果包括：（1）对超高压地下变电站的运行特点和培训需求进行分析，总结了地下变电站建筑结构的特殊性、电气设备以及辅机系统的运行特点，提出针对地下变电站特点的巡视、操作和故障处理的培训项目，特别是首次对地下变电站辅机系统的培训内容进行了总结和方案设计。（2）对三维虚拟现实系统进行优化设计，对虚拟地下变电站场景的渲染达到更为逼真的效果，且在漫游功能中能够流畅运行，满足对变电站场景实时渲染和数据同步的需要。（3）提出了仿真培训系统各层级组态

4、功能的实现方法，将整个仿真培训系统看作是三维造型、物理行为、电气行为、数据库四个层级的组合，对系统各层级的组件进行抽象和设计，并对各层级的组件库进行完善，满足各类变电站和电气设备的封装和建模。系统可根据需要，模拟变电站的扩建和改造，对变电站电气设备进行编辑。（4）对分布式培训系统的结构框架进行设计，提出以教员机和学员机为基础的分布式培训系统结构，并设计了数据接口和数据库交互系统，实现了分布式系统间的网络通讯和仿真同步。（5）论文最后对上述研究成果进行了总结，提出了进一步的研究方向。I关键词：变电站培训、虚拟现实、三维仿真、组态功能、数据库IIResearc

5、hofUndergroundSubstationSimulatorBasedonVirtualRealityAbstractWiththeapplicationofGasInsulatedSwitchgearsandtheclosedundergroundenvironment，undergroundsubstationrequireshighereducatedandskilledoperatorsthanaconventionalsubstationdoes.Thepaperintroducesthedesignofaplatformforsimula

6、tingthecomplicatedoperatingenvironmentofanundergroundsubstationbyvirtualrealitytechnology,includesthree-dimensionmodelingofarchitecturalstructure,electricaldeviceandindustrialancillarysystem.Basedonthat,aalivevirtualenvironmentiscreated.Thesystemcanofferstudentsvarioustrainings,fo

7、rexampleroutineinspection,undergroundsubstationoperationandcontingencyhandling.Itenablethetraineesoperatewithoutanydangerousandalsoenhancethesafeoperationawarenessandoperationalskillsoftrainees.Thepaperintroducesthedevelopmentofthree-dimensionalvirtualrealitysimulationtrainingsyst

8、emfortheundergroundsubstation.The