贯流式水电站机组三维仿真与虚拟现实技术研究

摘要

水利信息化是以信息化改造和提升传统产业思路在水利行业中的具体体现，随着水利行业信息化进程的加快，虚拟仿真技术开始受到水利行业的重视。虚拟现实技术是一门崭新的综合性信息技术，它融合了图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体技术、传感器、网络以及并行处理技术等多个信息技术分支的最新发展成果。它的特点在于，由计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟环境是通过计算机构成的三维空间，从而使用户在多感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。水利工程虚拟仿真包含三维可视化、信息化和模拟仿真等方面的功能。
　　本文结合兴隆水利枢纽工程水电站灯泡贯流式水轮发电机组的运行状态监测，将三维仿真与虚拟现实技术应用到水电站机组三维仿真系统中。采用CAD、CATIA等三维建模软件，创建水电站厂房及水轮发电机组模型，结合三维引擎Unity3D构建虚拟场景；采用专为C/S环境设计的多用户数据库管理软件SQL Server2008数据库管理系统对机组数据库进行管理；通过虚拟环境的平台连接数据库，实现数据查询。
　　开发的水电站三维仿真系统创建了水电站厂房的虚拟环境，实现了厂房交互漫游，水轮发电机组发电过程的交互控制及运行状态监测的交互查询等功能。

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1 绪论

1.1 虚拟现实技术综述

1.2 本课题研究背景及意义

1.3 虚拟仿真技术在水电行业的应用

1.4 论文的研究框架

2 水轮发电机组虚拟现实化基础

2.1 引言

2.2 虚拟环境三维建模技术

2.3 实时绘制技术

2.4 三维引擎技术

2.5 Unity3D引擎

2.6 本章小结

3 灯泡贯流式水电站三维模型的建立

3.1 引言

3.2 兴隆水电站工程概况

3.3 灯泡贯流式水轮发电机组的结构

3.4 AutoCAD简介及厂房三维建模

3.5 CATIA简介及水轮发电机组设备建模

3.6 模型效果处理

3.7 本章小结

4 水电站机组三维仿真系统架构设计

4.1 引言

4.2 系统的组成

4.3 用户交互系统

4.4 三维引擎系统

4.5 数据库系统

4.6 本章小结

5 虚拟现实技术在水电站机组三维仿真系统中的实现

5.1 引言

5.2 GUI图形界面设计

5.3 场景漫游控制

5.4 机组发电过程模拟

5.5 机组运行状态查询

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著