基于3D引擎的变电站虚拟设备实现研究.pdfVIP

2012年第 7期 福 建 电 脑 131 基于 3D引擎的变电站虚拟设备实现研究 姜 涛 (东北电力大学信息化办公室 吉林 吉林 132012) 【摘 要】：针对变电站虚拟培 景需要实现高真实感、高交互性的变电站虚拟设备的培 训要求，提 出了基于3D 引擎实现变电站虚拟设备的思想，对 3D 引擎实现虚拟设备概括 出了“几 何特性+行为特性+交互特性”的实现方法 ，结合变 电站虚拟设备应用特点 ，设计实现 了适于虚拟 设备的交互算法。使得虚拟设备的交互性进一步提升。 【关键词】：虚拟现实；3D 引擎；变电站虚拟设备；面向对象 1、引言 ： 始化 、更新。脚本控制模块定义及调用 3D引擎中 变电站虚拟场景主要 由虚拟的变 电站设备组 的各个函数库来完成虚拟设备的信息模型及信息 成 ．这些虚拟设备可以被虚拟的操作 ，可视化的反 交互。变 电站虚拟模型展示界面结合 3D引擎渲 映电力仿真的结果 ．然而基于传统虚拟现实技术 染技术实现变电站设备虚拟显示 ．最终展示 出具 (如 VRML、Cuh3D)实现的变电站虚拟设备 ，逐渐 有 “几何特性+行为特性+交互特性”的变电站虚拟 暴露出了真实感不高．速度缓慢及交互性不强等 设备 。 问题 ．很大程度上削弱了仿真的功能．不 同程度上 4、变 电站虚拟设备几何特性实现 降低 了技能培训的效果 变电站虚拟设备几何特性的实现是将真实的 为了解决基于传统虚拟现实技术实现变电站 变电站中使用 的主要设备进行几何建模 虚拟设备所存在的问题 ．提 出了基于 3D引擎实 针对变电站设备多数外形不规则 ．结构相对 现变电站虚拟设备的思想 ．对引擎实现变 电站虚 复杂 的特点．这里采用分割重组法来生成设备模 拟设备概括 出了 “几何特性+行为特性+交互特 型．即将复杂的设备分解为许多相对独立子部分 ． 性 ”的实现方法 实现各个子部分的建模 ，然后再集成为整体设备。 2、变 电站虚拟设备实现方法 在实际几何建模过程中．结合变电站设备的 基于 3D引擎的变 电站虚拟设备实现是指 以 特点．利用 3DsMax高级建模技术分类实现变电 3D引擎 的虚拟现实技术为基础展现 出逼真 、动 站设备的几何模型．具体 的4类分别为 ：(1)对变 态、实时、可交互的变电站设备 。变 电站虚拟设备 压器等设备的外壳进行物理建模时．采用拉伸建 实现方法基本思想是设计基于 3D引擎实现变 电 模技术 ．通过为二维截面增加厚度 ．从而生成三维 站虚拟设备的实现框架 ．该框架用于实现相关 的 模型。(2)对断路器的开槽和缺 口建模时，采用布 VR技术的协调和集成。并 以此为基础 ，通过建模 尔运算建模技术 ．通过几何形体间的布尔运算来 技术及引擎脚本技术实现变电站虚拟设备 ．变 电 构造更为复杂的三维几何模型。(3)对绝缘子串建 站虚拟设备 的实现这里主要体现在 ．实现变电站 模时，采用旋转建模技术 ，选一条 曲线为母线，绕 虚拟设备的几何特性 、行为特性及交互特性。 旋转轴旋转形成一个三维模型。(4)对变电架构建 3、变 电站虚拟设备实现过程 模时，采用放样建模技术 ，创建模型截面和路径 ， 变 电站虚拟设备实现过程利用建模工具构建 把路径作为一个主干把不 同截面图形连接在一起 变电站设备外观 ．在将建模工具生成 的模型数据 而形成三维模型 转换为引擎定义的数据结构 。通过 3D引擎使引 5、变 电站虚拟设备行为特性实现 擎各相关 VR技术协调工作 ．形成一个 多技术联 实现变 电站虚拟设备行为特性的核心是结合 动的引擎框架 ．虚拟模型管理器存储静态及运动 引擎的脚本 ．采用面向对象语言建模技术对变电 变电站设备模型 ．是虚拟现实的数据来源。引擎 内