變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫演示方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫演示方法，其特征在于：步驟SO1：采集變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的CAD圖紙、一次設(shè)備運(yùn)行規(guī)程以及該些一次設(shè)備現(xiàn)場照片；步驟S02：將采集的數(shù)據(jù)通過3DMAX建模，搭建成標(biāo)準(zhǔn)的3DMAX模型數(shù)據(jù)；步驟S03：通過Virtools3D渲染引擎制作逼真的設(shè)備結(jié)構(gòu)效果；步驟S04：發(fā)布成可交互性的智能變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一次設(shè)備整體三維仿真系統(tǒng)。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)智能變電站內(nèi)部構(gòu)造三維展示。
【專利說明】變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫演示方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)展示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是基于全局照明（global illumination)、3D MAX技術(shù)和Virtools 3Di宣染引擎（Mental ray)，依據(jù)智能變一次設(shè)備 內(nèi)部結(jié)構(gòu)CAD圖，實(shí)現(xiàn)智能變電站內(nèi)部構(gòu)造三維展示。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)外的一些變電站三維仿真系統(tǒng)主要采用Local Illumination(局部照 明）技術(shù)建立虛擬場景或者無光照效果的虛擬場景，而且應(yīng)用于展示常規(guī)變電站一、二次設(shè) 備外觀展示，系統(tǒng)所展示的內(nèi)容講解或提示多為單一場景下設(shè)備運(yùn)行基本操作規(guī)程說明， 功能比較單一。如果運(yùn)行人員需要了解內(nèi)部構(gòu)造，只能依據(jù)設(shè)備文字性說明書，無法直觀的 看到設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，更無法直觀看到內(nèi)部設(shè)備的工作過程。
[0003] Global Illumination (全局照明）是一個(gè)和 Local Illumination (局部照明）相 對的概念。絕大部分簡單的3D軟件都能提供Local Illumination的支持。但是Local Illumination在應(yīng)用上有極大的局限。Local Illumination只考慮光源對目標(biāo)物體的改 變，而不去考慮該光源對其他對象的影響。而在Global Illumination中光線對于目標(biāo)對 象以外的影響將會(huì)被同時(shí)計(jì)算?，F(xiàn)代的全局照明往往同時(shí)包含了光線追蹤渲染和輻射度渲 染，渲染器用輻射度計(jì)算出全局與視圖無關(guān)的照明方案，然后Ray tracing使用這個(gè)方案渲 染跟視圖相關(guān)的圖像并增加鏡像高光和反射，本發(fā)明運(yùn)用這技術(shù)完美的展示了設(shè)備內(nèi)部構(gòu) 造效果。
[0004] 常規(guī)變電站的三維仿真主要是針對變電站一、二次設(shè)備外觀展示或者單一場景下 設(shè)備運(yùn)行基本操作規(guī)程說明，運(yùn)維人員對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)一無所知，本發(fā)明既能完美的展示 設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，又能生動(dòng)的利用三維動(dòng)畫展示設(shè)備運(yùn)行原理，用戶還可以通過鼠標(biāo)鍵盤與 平臺(tái)互動(dòng)，自由控制視角近距離查看設(shè)備構(gòu)造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫演示 方法，能實(shí)現(xiàn)智能變電站內(nèi)部構(gòu)造三維展示。
[0006] 本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫 演示方法，其特征在于： 步驟S01 :采集變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的CAD圖紙、一次設(shè)備運(yùn)行規(guī)程以及該些一次設(shè)備現(xiàn)場 照片； 步驟S02 :將采集的數(shù)據(jù)通過3D MAX建模，搭建成標(biāo)準(zhǔn)的3D MAX模型數(shù)據(jù)； 步驟S03 :通過Virtools 3D渲染引擎制作逼真的設(shè)備結(jié)構(gòu)效果； 步驟S04 :發(fā)布成可交互性的智能變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一次設(shè)備整體三維仿真系統(tǒng)。
[0007] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的3D MAX模型數(shù)據(jù)搭建后存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，以利后續(xù) Virtools 3D渲染引擎的調(diào)用制作。
[0008] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的采集數(shù)據(jù)包括人為修正數(shù)據(jù)。
[0009] 1、本發(fā)明具有以下有益效果：常規(guī)變電站三維仿真比較單一，用戶無法了解一次 設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，本發(fā)明依據(jù)CAD圖紙正確的搭建一次設(shè)備三維模型和設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行原理動(dòng) 畫，利用Vritools 3D渲染引擎增加互動(dòng)，直觀的展示出設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造和原理動(dòng)畫，能夠快 速培訓(xùn)運(yùn)維人員、使他們能在短時(shí)間內(nèi)掌握現(xiàn)場的操作技能。
[0010] 2、把三維仿真技術(shù)利用在智能變電站上，現(xiàn)有的三維仿真都為常規(guī)站的仿真，智 能變電站與常規(guī)變電站區(qū)別比較大。主要的區(qū)別在于原來看的見摸得著的電纜改成了光纖 和交換機(jī)，設(shè)備之間的連接關(guān)系通過網(wǎng)絡(luò)來定義。用戶無法看到設(shè)備直接的聯(lián)系，本發(fā)明仿 真了智能變電站，用戶也可以對這些關(guān)系也一目了然。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明方法流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0013] 在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不 同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類 似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的【具體實(shí)施方式】的限制。
[0014] 本發(fā)明需要對智能變電站一次設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、整理，開發(fā)人員攜帶專業(yè)相機(jī)和 DV，以及一些必要的測量工具，如紅外測距、標(biāo)尺等，在變電站運(yùn)行人員的配合下，對一些 不帶電的設(shè)備盡可能的拍攝內(nèi)部結(jié)構(gòu)，記錄下每個(gè)部件的位置及功能，利用Autodesk 3ds Max進(jìn)行全角度的比對建模，結(jié)合一次設(shè)備的CAD圖紙，分析得出該設(shè)備的是由哪些部件 構(gòu)成，并把這些小部件模型建立成模型庫數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)場大部分設(shè)備都是帶電的，所以不 可靠近，更不可能知道它的內(nèi)部部件是如何工作的，對于設(shè)備生產(chǎn)廠家，設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù) 據(jù)及運(yùn)行原理往往是保密的，開發(fā)人員必須結(jié)合專家意見、運(yùn)行規(guī)程，應(yīng)用矩陣解析法進(jìn)行 常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、尺寸綜合的理論和方法，結(jié)合圖解法找止回點(diǎn)特性，再通過3D MAX制 作動(dòng)畫模擬，反復(fù)的比對校正動(dòng)畫及參數(shù)，模擬出一次設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行原理，應(yīng)用3D MAX 制作出最終模型與動(dòng)畫，生成最終基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)庫(例：主變設(shè)備外觀及內(nèi)部模型的制作， 主要以現(xiàn)場拍攝到的設(shè)備照片為建模的主要途徑，并將其可操作部分拍攝為錄像視頻，結(jié) 合相關(guān)的內(nèi)部CAD圖紙、變電站現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行有效的生成模型庫，在通過矩陣分析法 和圖解法分析主變內(nèi)部各個(gè)齒輪或其他部件的運(yùn)行原理，先制作出簡單的運(yùn)行動(dòng)畫，經(jīng)過 專家的審核意見反復(fù)修改調(diào)試，生成最終的模型和動(dòng)畫，入庫生成模型數(shù)據(jù)庫)，最后通過 Virtools 3D渲染引擎進(jìn)行交互仿真的制作，制作出三維展示模型是可互動(dòng)可操作的，用 戶可以通過鼠標(biāo)拉動(dòng)360度全方位查看設(shè)備外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并可通過鼠標(biāo)滾輪滾動(dòng)對設(shè) 備任意部位進(jìn)行局部放大進(jìn)行詳細(xì)查看。
[0015] 如圖1所示，本實(shí)施例子一種變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫演 示方法，其特征在于： 步驟S01 :采集變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的CAD圖紙、一次設(shè)備運(yùn)行規(guī)程以及該些一次設(shè)備現(xiàn)場 照片；值得一提的是，該些數(shù)據(jù)的采集就如上述，可以通過各種手段采集，本實(shí)施例中的該 步驟僅僅是明確，采集上述的該些數(shù)據(jù)，以便為后續(xù)模型的建立提供基礎(chǔ)； 步驟S02 :將采集的數(shù)據(jù)通過3D MAX建模，搭建成標(biāo)準(zhǔn)的3D MAX模型數(shù)據(jù)； 步驟S03 :通過Virtools 3D渲染引擎制作逼真的設(shè)備結(jié)構(gòu)效果； 步驟S04 :發(fā)布成可交互性的智能變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一次設(shè)備整體三維仿真系統(tǒng)。
[0016] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的3D MAX模型數(shù)據(jù)搭建后存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，以利后續(xù) Virtools 3D渲染引擎的調(diào)用制作。
[0017] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的采集數(shù)據(jù)包括人為修正數(shù)據(jù)。
[0018] 本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā) 明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案 的保護(hù)范圍。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變 化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫演示方法，其特征在于： 步驟SOI :采集變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的CAD圖紙、一次設(shè)備運(yùn)行規(guī)程以及該些一次設(shè)備現(xiàn)場 照片； 步驟S02 :將采集的數(shù)據(jù)通過3D MAX建模，搭建成標(biāo)準(zhǔn)的3D MAX模型數(shù)據(jù)； 步驟S03 :通過Virtools 3D渲染引擎制作逼真的設(shè)備結(jié)構(gòu)效果； 步驟S04 :發(fā)布成可交互性的智能變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一次設(shè)備整體三維仿真系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫演示方法， 其特征在于：所述的3D MAX模型數(shù)據(jù)搭建后存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，以利后續(xù)Virtools 3D渲染 引擎的調(diào)用制作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維展示和工作原理的三維動(dòng)畫演示方法， 其特征在于：所述的采集數(shù)據(jù)包括人為修正數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G06T13/20GK104103088SQ201410343888
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月19日
【發(fā)明者】李功新, 王永明, 林國賢, 林鵬程, 陳大鳳, 張豐, 朱菁, 郭碧媛, 高秋鋒, 謝東方, 鄒寶欽, 郭飛云 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司管理培訓(xùn)中心, 廈門億力吉奧信息科技有限公司