（国网浙江三门县供电公司 317100）
摘要：针对三维信息系统并未在虚拟制造上得到广泛应用的现状，通过结合 Extensible-3D(X3D)和 Java 程序语言，构建出一个具有人机交互效果的 3D 变电站信息可视化管理系统。系统的特点是可以在三维场景上直接进行信息管理操作，同时系统会将修改信息自动存入数据库中，再次运行系统时会自动重建三维场景。应用实例表明，所提出的系统架构具有交互性、可视化的管理特性，改变了过去单纯通过文字或二维文件进行信息管理的模式，对企业的虚拟化制造有着很好的借鉴作用。
关键词：X3D；智能交互式；信息可视化；三维信息系统
一、引言
通过目前三维信息可视化管理系统的研究现状分析，可以知道该系统改变了传统的单纯以文本、二维文件来进行物件信息管理的方式，使用三维立体的信息管理系统以解决开关站或站内柜体的空间配置及使用问题，以直观的交互式操作进行管理，有助于管理者能更准确地掌握空间的特性与物件的分布和使用状况， 为管理者能更迅速地做出适当的决策提供了有益的帮助。
二、背景技术
传统的信息管理系统主要是对文字或二维文件进行管理，但随着三维网络标准和因特网技术的不断发展，二维信息已经开始不能满足人们对信息多样化的要求，三维信息才更能体现现实生活空间。因此，越来越多的三维信息管理系统被开发和应用，而基于因特网的三维信息管理也开始成为信息管理系统的一个新的发展方向。
所以，如何提供一种利用三维网络技术设计出真实性更强的虚拟场景用以进行可视化管理，提高电力培训效率，减轻电力运行压力的现代化智能管理系统就目前来看是十分必要的。
三、具体实施方式
X3D场景创作界面(SAI)为所有脚本语言的内部和外部交互提供了一致的功能。但在VRML中并不是这样的，VRML中的Java和ECMA Script 使用差别很大的编程模型。X3D SAI 通过指定一个统一的可以影射到任何编程/脚本语言的抽象服务集来解决这些问题，这样不管使用哪种编程语言都可以使用一致的播放环境，它改善了VRML97 中存在的问题，因此可以建立更强健更可靠的执行方式。对于SAI接口来说它也分为内部和外部两种使用方式，场景的内部存取采用Script 节点方式，场景的外部存取则采用其它应用程序来实现。
SAI 主要为Java Applet 提供新增或删除X3D 场景中节点，以及事件和域值的交换与传递的功能，在Java Applet 从X3DBrowser 接收或传送信息后，能够直接与服务器端的Java 应用程序进行连接，存储或读取数据库中的信息。系统架构如图1 所示。
图1 系统架构图
系统采用 B/S 结构进行构建，客户端部分为前端可视化控制管理界面，服务器端为信息处理模块。前端可视化管理界面部分主要通过应用X3D 架构，经过SAI 传送或接收Java程序的数据到X3D 场景中，让使用者以可视化的方式浏览及管理三维空间中的信息或物体。服务器端信息处理模块的部分主要是通过Java，根据数据库的记录，自动重建X3D 的三维场景，并实现修改信息的传送与记录。
系统操作界面将图形和属性界面独立分开。操作人员通过X3d浏览器对3D场景进行操作，X3D浏览器具有单独的用户控制界面，可以对操作物件进行平移、旋转等操作。同时为使操作人员更加清楚地把握全局信息，掌握空间的整体状况，系统另外加入一个对应于3D 场景的2D 鸟瞰图，虚拟操作人员的空间位置可以动态地显示在2D 鸟瞰图中。操作界面左部的信息输入窗口可实时地改变场景中的对象，同时场景中物件信息的改变也会动态地修改属性窗口中的属性。
四、结构设计要求
基于X3D的智能交互式变电站信息可视化管理创新研究由3D建模和网页交互构成。X3D 支持多种文件编码，VRML97，XML 和压缩的二进制格式。XML 编码允许平滑地用于网络服务整合、跨平台应用文件和数据的传递。压缩的二进制编码现在正在开发，它能支持更大的数据吞吐量。每一种编码都有对应不同用户的优势。所有的数据编码都支持完整的 X3D 特性集。
1、X3D场景制作
（1）X3D场景创作界面(SAI)为所有脚本语言的内部和外部交互提供了一致的功能。但在VRML 中并不是这样的，VRML 中的Java 和ECMA Script 使用差别很大的编程模型。
（2）X3D SAI 通过指定一个统一的可以影射到任何编程/脚本语言的抽象服务集来解决这些问题，这样不管使用哪种编程语言都可以使用一致的播放环境，它改善了VRML97 中存在的问题，因此可以建立更强健更可靠的执行方式。
（3）对于SAI接口来说它也分为内部和外部两种使用方式，场景的内部存取采用Script 节点方式，场景的外部存取则采用其它应用程序来实现。
（4）系统采用 B/S 结构进行构建，客户端部分为前端可视化控制管理界面，服务器端为信息处理模块。
（5）前端可视化管理界面部分主要通过应用X3D 架构，经过SAI 传送或接收Java程序的数据到X3D 场景中，让使用者以可视化的方式浏览及管理三维空间中的信息或物体。
（6）服务器端信息处理模块的部分主要是通过Java，根据数据库的记录，自动重建X3D 的三维场景，并实现修改信息的传送与记录。
2、系统操作界面
（1）系统操作界面将图形和属性界面独立分开。
（2）通过X3d浏览器对3D场景进行操作，X3D浏览器具有单独的用户控制界面，可以对操作物件进行平移、旋转等操作。
（3）系统能清楚地把握全局信息，掌握空间的整体状况，系统另外加入一个对应于3D 场景的2D 鸟瞰图，虚拟操作人员的空间位置可以动态地显示在2D 鸟瞰图中。
（4）操作界面左部的信息输入窗口可实时地改变场景中的对象，同时场景中物件信息的改变也会动态地修改属性窗口中的属性。
五、总结
该项目通过新的网络三维格式X3D建立了一种面向生产制造的三维信息可视化管理系统，对变电站实现虚拟漫游，直观的了解变电站的构造，将信息可视化技术应用到虚拟制造领域中。并且通过3D虚拟技术模拟真实场景使电力培训更加生动形象，提高了电力培训的效率，降低了培训的成本，减少了安全事故的发生，使变电站的设计改造更加规范可靠，有据可依，保证安全、合理、经济、可靠供电、与环境协调且美观。
参考文献：
[1]李海庆,殷国富,彭必友.基于X3D的交互式变电站信息可视化管理系统[J].计算机工程,2007,33(3).
[2] 李志球,周永臣.基于X3D技术的交互式虚拟建筑设计[J].江苏建筑职业技术学院学报,2009,9(3).
[3] 张富刚,李建,乔辉丽等.三维实景技术在变电站可视化信息管理中的应用[J].煤炭技术,2011,30(3).
论文作者:徐勇,叶晓明,赖伟军,王龙
论文发表刊物:《电力设备》2015年第9期供稿
论文发表时间:2016/4/20
标签：信息论文; 场景论文; 系统论文; 变电站论文; 操作论文; 界面论文; 方式论文; 《电力设备》2015年第9期供稿论文;