摘要：可视化技术是近些年刚刚兴起的专业，随着科技的发展得到了更广阔的发展前景，而且科研成果显著，应用范围也在不断扩大。本文对三维可视化技术在变电设备检修培训中的应用进行探讨，希望能够为相关从业者提供参考意见。
关键词：三维可视化技术；变电设备检修；培训；应用
随着经济的发展，近些年我国电力事业发展迅猛，并逐步成为我国经济支柱产业，因此要重视对变电设备的检修工作。但是目前我国对变电设备检修情况不容乐观，检修人员专业素养还不过关，难以对变电设备进行有效检修。为了进一步提高检修人员专业水平，需要对其进行更加高效的培训工作，通过将三维可视化技术应用到变电设备检修培训中，能够起到良好效果。管理人员不但能通过检修效果与检修人员的操作水平对其进行考核，还能成为培训新员工技术的辅助手段。
1.系统框架
1.1VRML虚拟现实可视化系统
VRML（虚拟现实建模语言）虚拟现实可视化系统是根据Windows系统为基础建设的环境系统，通过Windows系统的网络管理、任务处理、图形化开发工具，选择3D Studio Max为工具进行建模，采用VRML语言在实体与虚拟模型将建立联系。
1.2层次化虚拟场景模型
以变电站特点为标准，在本文中选择的是层次化建模的方法，把一个较为复杂的环境分成了不同的子环境，而且对不同的子环境进行了构成三维实体。选择3D Studio Max对变电站的基本部件进行三维建模，进而形成3db文件，利用格式转换将3db文件转化为虚拟模型模式的三维数据包，内容包括模型位置矩阵、法向量、面、点等。其中，最主要的就是要选择最佳的插值算法，将三维实体的基本部件转化为虚拟模型数据。通过插值算法能够对三维实体的基本部件进行计算，在形成3db文件后，利用Unity 3D图形函数对三维数据实现二次组合，进而形成一个三维框架模型，并对其进行纹理映射以及光照等处理，最终得到逼真的三维虚拟模型。利用inline节点以及超链接Anchor节点对不同的子环境进行重组，形成需要的逼真环境。
1.3控制交互行为
在此论述中，将事件当做触发机制以及动作状态，并通过VRML语言和C++在人机交互中进行联系。对于VRML语言来说，构建虚拟环境最主要的基本单元就是节点，节点是由事件与域组合而成的，其中域取值能够对节点取值产生决定性影响，进而对虚拟境界状态产生影响。事件则可以分成出事件与入事件两种，通过事件能使节点及时接受外部数据，并将信息传递给外界，利用事件还能控制虚拟境界目前的状态。在VRML技术中，其中有很多数据是需要规范的，所以难以实现扩展，脚本节点却有一个独立的定位域，能够和其他编程语言进行混编，让VRML空间能够对外部环境实现更好的信息交互。
通过C++能够让VRML节点具备与对象交互信息以及处理信息的能力。特殊的C++类在节点接受事件后能够形成动作，并能对节点域值进行修改，最终形成人机交互，实现对仿真对象的拆装、开闭、移动等一系列操作。尤其是在虚拟环境中，如果传感器节点出现了初始事件，此事件就会顺着关键字定义出的线路，起始点为逻辑输出端，向输入端进行传播，而且其他节点还能够接收信息，衍生出其他事件，并继续传播，最终对全部事件进行执行。
2.系统的各个功能阐述
2.1设备内部构造与仿真原理
以变电设备结构为基础，建立起设备的三维仿真模型，利用交互语言事先对设备实际运行情况的模拟，这样能够让参加培训的人员对变电设备结构以及变电设备的运行原理有一个更加清晰的认识。举个例子，对于断路器设备来说，一般都是对弹簧、储能电机等构件进行仿真，能够将断路器结构真实的展现出来。而且还能对断路器的合闸、分闸操作进行模拟，这样参加培训的人员就能看到传动机构以及断路器的实际工作原理。如果在合闸、分闸操作时出现了问题，学员也能及时判断出出现异常故障的原因，并采取有针对性的方法进行处理。
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2.2虚拟场景漫游
虚拟场景漫游系统是根据真实工作中的变电站结构进行三维仿真的，包括了主变间隔、母线间隔以及线路间隔中的所有设备。与变电设备模型相结合，对变电设备与模型间的功能位置、技术参数以及实际构造进行关联，进而能够在虚拟环境中查到与设备有关的信息。参加培训的人员能够以第一人称视角漫游在虚拟环境中，并从多角度观看变电站设备的工作原理。
2.3培训检修规程
以变压器检修规程为基础，构建虚拟环境中变压器检修过程以及各种检修操作，包括清洁油箱外观、检查油箱外观、擦拭断路器套管等。培训检修规程包括练习与教学两方面，对于教学模式而言，教员可在虚拟环境中实现真实操作中的检修流程，并根据提示对人物在虚拟环境中的位置进行控制，选择最为合适的检修工具，实施有针对性的检查操作。而对于练习模式来说，参加培训的人员则需要在没有提示的前提下对虚拟人物进行控制，实施具体检查操作流程。
2.4状态评价的导则培训
通过状态评价的导则培训，能够实现变电设备状态检修的依据，其中涉及到在线检测、试验以及设备运行等各个方面。利用状态评价，能够对变电设备的实际状态进行最为客观的评价，这也是实现设备检修的必要条件。为了使参加培训的人员能够更好的掌握状态评价的导则培训，需要系统将断路器状态的状态评价的导则培训从之前的二维画面过度到三维场景，将变电设备的实际构件与扣分项进行关联，让扣分项实现可视化，将实物与理论相统一。利用模拟扣分，能够对设备状态变化进行动态展示，使参加培训的人员对状态评价的导则培训有一个更加深刻的理解。
2.5多角色互动式故障仿真处理
建立起以socket为基础的通信服务器，能够实现多角色互动，参加培训的人员能够利用浏览器进入到培训系统中，在服务中注册本地虚拟客户端，经过注册的人员就能利用服务器实现在一个虚拟环境中的合作。系统能够根据电网之前存在过的故障，选择一些有代表性的案例进行模拟，形成了变压器起火、断路器气压不足等不同的操作环境。经过多人互动，能够让操作学员更好的掌握故障排除流程，更好的学习故障排除方法，提高学员实际问题的解决能力，并在实际工作中实现更好的协作。
2.6考核培训
在进行虚拟考核的过程中，参加培训的人员能够通过客户端进入到设备检修虚拟场景中，并根据流程调用浏览器，进而创建考核题目，学员在虚拟环境中就能完成答题，并在虚拟环境中查看到考核结果。教员能够利用任务管理决定考试的开始与结束，还能在考核期间暂停，并能对考核过程进行记录，可让考核人员重复观看自己的操作流程。
3.结束语
本文通过三维建模技术能实现对变电设备的虚拟检修环境，利用VRML实现人机交互，为学员提供更加良好的虚拟环境，使学员在参加培训时更加积极，对提升学员的检修水平与合作能力有积极的促进作用。
参考文献：
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[4]许婧，王晶，高峰，等.电力设备状态检修技术研究综述[J].电网技术，2015，24（08）：48-52.
作者简介：
[1]梁盛乐，1991年9月1日，汉族，男，广东，本科，助理工程师，技术监督管理
[2]卢挺进，1990年9月1日，汉族，男，陕西，本科，助理工程师，大修技改管理
[3]杨杰，1990年9月1日，汉族，男，海南，本科，工程师，科技信息管理
论文作者:梁盛乐,卢挺进,杨杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：设备论文; 环境论文; 节点论文; 断路器论文; 状态论文; 人员论文; 事件论文; 《电力设备》2018年第29期论文;