[发明专利]基于虚拟现实的变电站协同仿真培训系统构建方法

说明书

本发明公开了基于虚拟现实的变电站协同仿真培训系统构建方法，包括建立变电站协同仿真培训系统架构模型；基于虚拟现实建立变电站协同仿真培训系统。本发明基于混合异构层次化过程建模技术及基于Petri网共享子网合成技术的并发控制模型，实现了电力检修任务的层次化过程建模、分布式协同并发控制、异步消息延时控制，结合Unity3D虚拟现实引擎技术开发了变电站协同仿真培训系统，实现了多人协同开展配电倒闸检修操作的典型场景应用，破解了变电站多工种参与检修仿真训练的培训困境，对其他多人协作的作业场景开发具有一定的借鉴意义。

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟现实的变电站协同仿真培训系统构建方法，属于变电站协同仿真领域。

背景技术

随着电力行业的高速发展，电力系统中新设备、新技术的应用日趋广泛和复杂，对电力系统运行检修人员提出了更高的要求，而培训正是提高电力系统运行操作人员素质及保证电力系统安全、稳定运行的重要手段之一。由于电力系统的特殊性，很难在实际运行的系统和设备上对人员进行培训，因此，近年来，采用与实际电力系统运行状况相似的变电站仿真培训系统成为主要的解决办法。然而，目前国内电力行业变电站培训仿真系统主要采用Virtools、VRML等传统仿真工具实现的桌面式单人仿真操作方式，其真实感、临场感、表现力和交互性都有待改进，并且无法适用于两票三制培训、倒闸操作培训等大部分多工种协同交互的场景。

虚拟现实技术的高速发展及在工业领域的不断普及，使变电站运维检修作业培训技术从传统的实装培训、桌面仿真发展到以计算机仿真技术和虚拟现实技术结合的虚拟实操训练阶段。同时，由于变电站运维检修任务复杂度和要求的不断提高，特别是针对多个复杂电气设备及多工种人员参与的作业任务，变电站虚拟实操训练正逐渐向分布式网络协同化操作新模式转变，因此基于分布式网络的变电站协同虚拟仿真培训应运而生。变电站虚拟协同仿真培训系统，就是以计算机、分布式网络和虚拟现实软硬件等技术为基础，将分散在不同地点、运行于不同计算平台的虚拟现实变电检修工作场景通过网络连接在一起，共享一个逼真的虚拟变电站操作环境，使得多个变电检修人员在其中同时、同步的协作进行特定作业的训练任务。近年来，分布式虚拟现实网络环境下协同仿真问题受到了国内外研究者的广泛关注，并在操作过程建模、协同并发控制等不同领域的问题研究取得的很多成果，但对支持分布式网络环境下多人协同交互的变电站运维检修仿真系统研究有限。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于虚拟现实的变电站协同仿真培训系统构建方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于虚拟现实的变电站协同仿真培训系统构建方法，包括以下步骤，

建立变电站协同仿真培训系统架构模型；

基于虚拟现实建立变电站协同仿真培训系统。

变电站协同仿真培训系统架构模型包括协作交互层、表示驱动层和业务控制层；

协作交互层：为用户提供可交互的变电站虚拟环境，接受用户的输入操作并对模拟结果进行展示；

表示驱动层：负责驱动虚拟现实变电站，对变电站的场景和电气设备资源，进行动态加载、渲染展示及状态更新；

业务控制层：负责管理任务场景，并对分布式环境下协同用户进行并发控制，同时模拟仿真计算。

协作交互层包括虚拟变电站模块和交互处理模块；虚拟变电站模块：用以构建虚拟变电站，负责对电气设备外观进行模拟，并根据具体操作场景实时模拟电气设备的物理特性；交互处理模块：根据电气设备的行为模型特征提供与用户的互动操作，捕捉用户交互行为并进行数据转换。