摘要：在社会经济发展过程中，电力通信事业占据着重要位置，便利了人们的日常生活和工作。电子技术也在不断的创新中，随着各种新型通讯设备和技术的不断增加，通讯行业的内部结构也有了更为细致的划分。在社会的要求下，深入的研究各类设备和技术，使设备的使用效率得到显著的提升，为通讯事业的健康发展做贡献。
关键词：电力通讯设备；三维模型；优化方法
引言
运用虚拟现实技术对客观现实世界进行可视化逼真再现，衍生了众多当前流行的虚拟现实交互系统，而其所构建的虚拟环境场景是实现虚拟现实交互系统的基础。虚拟现实环境中的现实物体模型是其最重要的组成部分之一，为确保虚拟现实系统的整体视觉呈现才能更加完美，将各种电力通讯设备模型进行有效的优化设计与处理显得尤为重要。
1电力通讯设备种类
1.1载波设备
载波通讯设备分为调制、载供、自动电平调节、振铃、增音5个系统，其中前四个系统构成了电力载波机。
1.2微波设备
微波站具有多个型号，每个型号具有不同的功能，所以其设备也有差异。一般包括收、发信机、终端机、微波线架、信号塔、天线、蓄电池等设备。
1.3光纤设备
首先是光端机，其在整个通讯系统中占据重要位置，实际运行过程中为了避免光端机故障对通讯过程造成影响，一般都会设计一个备用方案，一旦出现故障，备用设备就会立即启动，保证通讯系统的正常运转。光端机主要由以下几个组件构成：一是光接收电路，功能是可以将脉冲信号转换为电信号，对这些信号进行放大处理以后，就可以发挥改善波形的作用，解决信号干扰的问题；二是光发送电路，用户电路在光驱信号的作用下会被转换为光信号；三是输入接口，普通信号在输入接口的作用下会被转化为二进制信号，方便系统处理和使用；四是定时再生电路，信号波形会在定时器的作用下保持稳定。通过以上分析我们可以看出，光端机针对不同部件会发挥不同作用。
其次是光中继机设备，如果传输距离比较远，通讯速度和质量就会受到传送功率与电路消耗的影响。为了提升接受信号的准确性，一般会将机电设备添加在系统中，主要是为传输机源源不断的补充能量，提升传送功率，降低电路损耗，提升通讯质量。
最后是数字设备，数字设备的基础是计算机技术以及数字技术，该设备主要由两部分构成，一是PCM 基群，二是高次群复接设备，具体工作原理如下：通讯系统运行过程中，PCM 集群会自动编制接收到的信号，将其转换成数字信号。高次群复接设备会进一步对这些数字信号进行加工，将信号还原为模拟的话音，最终完成信号的传送。
2虚拟现实系统
虚拟现实系统所需要模型的好坏直接影响虚拟环境呈现效果。一个好模型的形成是需要两大步骤的，即模型的建立和模型的优化。建模是整个虚拟现实系统实现的基础，模型的优化则是对建立好的模型进行加工、修饰，使模型更加具体真实化同时在系统运行的时候使系统更加流畅。如果前期对VR场景中的各类模型没有预先进行分类优化处理，那么后期制作的场景就会因为模型数据量问题导致系统出现画面卡顿，画面不逼真，甚至场景无法正常切换。因此就需要在3DSMAX软件中修改各个模型的各项参数值，极大地降低了虚拟现实系统的开发工作效率。
而由于电力传输通讯检修设备具有特殊性，电力通讯检修设备建模存在问题如下：
（1）建模难度较大。电力通讯设备结构复杂如曲面、凹槽、按键等结构建模难度大，并且无设备的精确三维数据。
（2）电力通讯设备模型多。一个电力通讯设备就包含有15个分解结构。针对实际电力通讯检修设备曲面多，结构复杂，建模难度大等问题。本文采用模型层级分类与3DSMAX软件进行电力通讯设备及检修工具建模，并利用软件中LOD优化体系进行模型分类以及纹理优化方法的应用进行模型优化研究。
当前主流建模方法包括多边形建模、NURBS建模以及细分建模等。其各建模方面对比如表1所示。
表1各建模方法优缺点
由上表可知，建立虚拟环境模型应该根据不同的目的和需要确定究竟采用何种方法来建模，对模型的精确度要求相对较低，某些需要采用感觉来完成，则采用多边形建模较为适合，若为工业建模采用NURBS建模相对较适宜。
3电力通讯设备三维模型优化方法
在模型优化的前期做好构建模型层级的规划工作，针对不同层级的主要电力通讯设备的不同特点，选择出与之匹配的建模方式。具体为（1）多用2D模型而少用3D模型如熔接机盒，切割机盒，开缆刀；（2）用简单的轮廓来代替复杂形状电子检测工具，接头，熔接机；（3）使用纹理来代替细节描述剥线钳，光缆剪，切割机。在VR场景中，曲面面数较多的模型经常采用纹理优化的方法进行模型的优化处理，从而得到较高的仿真效果。
文针对电力通讯设备三维模型存在的问题具体优化方法如下：
第一，对单体构建模型简化，控制模型的分段数，用最少的面、片数进行模型几何结构的精简，如光缆剪模型优化。
第二，保证模型的三角面为等边三角形。因为等边三角形面有利于渲染及烘焙，同时锯齿和纹理模糊现象较少，光纤接头模型优化。
第三，删减电力设备看不见的面、各种模型之间的重叠面、各种模型之间的相交面以及因相互遮挡所导致的不可见的面。如切割机熔接机等模型优化。
4结果对比及分析
利用unity3d将需要建模的电力通讯设备进行三维建模共25个模型，选取光缆剪，光纤接头，切割机，熔接机，这四个代表性模型进行优化研究得到结果如图1所示。
图1模型优化前后
由图1可知，左边为原图，右边为优化以后的模型，分别为光缆剪，光纤接头，切割机，熔接机原图与优化以后模型。由图片明显可以看出模型中线条数明显减少。
由表3中数据可知，模型经过优化算法处理，通过增加点数的方式，尽可能减少面数，七其中光缆头面数减少49.8%，接头面数减少54%，切割机减少49.4%，熔接机减少54.3%。平均面数减少52%，而点数增加25.3%，27.8%，66.6%，24.8%。平均增减36.1%。三维模型文件大小明显减少。通过将原图与渲染后模型三项数据对比，优化显示效果较好。
结语
基于虚拟现实技术的电力操作培训系统中的模型优化方法研究是当下虚拟现实应用技术的重要基础研究之一。本文以虚拟环境中电力通讯设备模型为研究对象，探讨了如何借助于3DSMax实现电力设备的模型制作和利用计算机图形中的纹理渲染技术实现模型优化，并得到了比较满意的模型仿真效果，为真实复现虚拟环境中电力通讯设备，满足模型逼真，强烈的视觉冲击效果的需求提供了强有力的技术支持。虚拟环境的建模中，目前还存在着许多的问题，建立模型库，采用遗传算法等优化算法进行模型参数优化可以明显提高工作效率。
参考文献：
[1]朱晶婷，林宇，钟小强等电力实训系统建设的探究[J].电子测试，2017（14）.
[2]顾建明，王燕萍，张媛.虚拟现实技术开创电力培训新模式[J].中国电力教育，2017（2）.
[3]陈丽丹，张哲，梁丰驿基于VR设备的跌落式熔断器操作虚拟实训系统设计[J].实验技术与管理，2017，34（9）：109-112.
[4]张志腾.基于VR系统下的古建筑模型优化方法研究[J].艺术科技，2017（1）：114-115.
[5]丁俊杰，米双山，刘鹏远，基于虚拟维修的CAD—VR建模及优化技术研究[J].网络新媒体技术，2011，32（3）：70-75.
[6]刘俊芳.面向VR系统的三维场景的建立和导入[J].科技传播，2010（7）.
论文作者:张梅艳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：模型论文; 建模论文; 通讯设备论文; 电力论文; 虚拟现实论文; 系统论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第14期论文;