[发明专利]抽水蓄能电站动态监测监控与仿真培训系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机应用设计领域，具体是一种基于三维可视化的抽水蓄能电站动态监测监控与仿真培训系统及其实现方法。

背景技术

目前我国建成的抽水蓄能电站应用了大量智能监控、安全预警、运营管理等技术，这些技术能够有效的解决相关专业中遇到的问题，提高管理效率，但是这些系统大都是各自运行的独立的体系，导致一些重要数据分散在各个系统中，使用起来非常的不方便。

由于抽水蓄能电站自身的特点，输水管道和厂房硐室群位于地下，重要电气设备结构复杂、体积大，监测监控设备种类多数量也多且隐蔽性强。在传统的监测监控系统中，只能靠文字描述或二维的设计图纸记录空间信息，无法直观准确标定监控点位的位置。而日常管理过程中有时非常需要了解监测数据所在的空间位置，因此只能大脑根据文字或二维图纸想象和推测。

抽水蓄能电站的员工教育和培训工作普遍采用传统的课堂讲授法及师带徒弟，很难做到演示、实践和反馈同步进行，且由于师傅本身能力的局限性，只能对受训者进行某一技艺或工作的培训，师带徒培训会持续好几年，培训的周期过长。

大部分培训课件或是专业性较强，深度和广度不适合于员工培训使用；或是指向性较强，内容局限在教学的某一个领域，单独使用仅限于部分教学理论与技能的培训；或是理论性较强，不符合员工培训"提升教学技能"的目标要求；不能满足员工的个性需求；容易导致理论与实践相脱节；不直观，难以给员工留下深刻印象。

通过三维可视化技术，将抽水蓄能电站内的坝体、管路、设备等按照1:1的真实比例建模，在三维场景中将模型与生产监控数据、视频监控数据、拆装仿真内容等相关联，并打通各个子系统之间的信息孤岛，以直观、动态、智能的方式集中展示厂房内的设备运行情况、坝体安全监控和异常报警信息等，以三维动画、微视频、可交互、可考核的方式集中管理培训教材和虚拟培训工作，可以提高电厂的运营能力和智慧化水平。

中国专利申请:三维可视化仿真培训系统及其方法(公开号:CN102360535A，公开日:2012.02.22)，公开了一种用于发电厂等系统对员工进行专业培训的系统，采用三维可视化的培训方式。该专利申请只是给出了系统框架和总体思路，并未具体公开如何实现对虚拟现实场景的控制方式，以及对三维模型、动画的有机整合技术，而发电设备中涉及大量零部件，需建立大量模型进行动画设计及虚拟现实场景的控制，使用容易出现卡顿现象，画面不流畅。也没有实现三维模型与电厂各种监测监控实时数据的对接，不能进行互动查询。

发明内容

本发明针对现有三维虚拟培训系统使用过程中画面不流畅，长期使用容易出现卡机现象，且不能与运行监测数据联动等问题，提出一种基于三维可视化技术的抽水蓄能电站动态监测监控与仿真培训系统及其实施方法。

本发明的技术方案：一种抽水蓄能电站动态监测监控与仿真培训系统，包括数据资源层、核心服务层和综合应用层，其特征在于：所述数据资源层包括三维地理信息数据库、设备拆解与操作仿真文件数据库、水情水工建筑监测关系数据库和设备机组运行监测实时数据库；所述核心服务层包括三维地理信息访问服务模块、动态监测实时数据库访问服务模块、水工水情监测关系数据库访问接口和设备拆解与操作仿真文件数据库访问接口；所述综合应用层包括一体化三维展示子系统、监测监控与智能预警子系统、交互式操作模拟仿真与应急演练子系统、设备拆装模拟和工程施工模拟子系统，它们基于UCML富文本客户端开发框架集成开发。

所述的数据资源层由三维地理信息数据库、设备拆解与操作仿真文件数据库、水情水工建筑监测关系数据库和设备机组运行监测实时数据库四部分组成。三维地理信息数据库包括由倾斜摄影技术生成的osgb格式模型，通过优化处理生成三维瓦片数据；由三维激光扫描并在3dmax中建模得到的地面建筑物模型数据和厂房内构筑物及设备外轮廓的模型数据；根据设计图纸建立的地下洞室和水工建筑的模型数据。设备三维模型数据库包括由根据CAD设计图纸建立的设备各部分零部件特征、部件之间装配关系的实体模型形成的装配体数据；并对装备体进行低面数贴图、设置灯光、相机、物件运动轨迹，渲染、配音得到三维动画序列文件形成的三维动画数据。水情水工建筑监测关系数据库包括渗压计、土压力计、沉降管、测压管、测缝计等自动获取的水工监测数据；蒸发计、雨量计、风速风向计、水位计、水温计等自动获取的水情监测数据。设备机组运行监测实时数据库包括机组控制模式、状态信息和运行工况；重要闸门和阀门的位置状态、重要电机运行状态；机电设备的越限和故障报警信号等。