基于三维全景快速建模的变电站可视化的研究和应用

摘要

随着电网规模的不断扩大，大集控管理模式下的无人值班子站的管理也出现了许多问题，如人员对现场不熟悉、各个子站设备种类和数量众多，配套装置各式各样等等。这样导致了运行人员很难较快熟悉并完全掌握各子站的现场实际情况，培训工作难度也很大。
　　 对变电站进行建模，创建可视化系统对于运行人员的培训有很大帮助。但是传统的变电站三维建模方式工作量大、周期长的劣势十分明显。近几年出现的三维激光扫描方式建模的方法解决了建模的数据采集与精度问题，但其复杂的后期数据处理与合成过程依然有很大弊端。
　　 全景技术是以全景图像为基础的一种虚拟现实技术。借助相应的计算机技术可以实现全方位互动展示。如今其技术发展已经比较成熟，在景观展示、旅游宣传、商品推广等方面都有了较多的应用。把基于全景图片的场景快速建模技术和电气设备信息可视化结合起来，在一个简单三维的环境中，实现场景图像的精确展示，叠加上三维可视化展示内容，可以给用户提供顺畅的全景漫游体验。
　　 本文结合了全景技术与OSG(Open Scene Graph)技术，在Qt提供的窗口界面下完成了变电站的快速建模，实现了全景技术与三维建模技术结合的方式在变电站可视化领域的应用。用户可以进行以柱型全景为基础的360度漫游，配合视点切换的方式，可以如临其境般地对变电站场景及设备进行查看。同时通过消息总线进行实时通信的方式，可以在用户浏览过程中提示变电站设备运行状态，进行简单的异常事件模拟。
　　 本文实现了一种基于全景技术与三维建模技术的变电站可视化的方法，这种方法可以快速对一个变电站进行建模，并且有较好的漫游效果。相对于传统的三维建模方式，更适合大量变电站的建模需求。本文还在变电站消息总线通信方面进行了验证，对于进一步的可视化系统与实时库通信的应用做了铺垫。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 全景技术的应用

1．4 三维建模技术的应用

1．5 本论文的主要工作

1．6 论文的章节安排

第二章 三维全景快速建模变电站系统的相关技术

2．1 三维建模开发工具

2．1．1 基本模型创建

2．1．2 复杂模型创建

2．1．3 参数修改

2．1．4 材质设置

2．1．5 动画设置

2．1．6 导出OSG插件

2．2 全景合成开发工具

2．3 场景漫游平台

2．4 窗口展示平台

2．5 数据通信技术

第三章 变电站可视化分析

3．1 变电站场景建模

3．2 变电站设备建模

3．3 变电站可视化需求分析

第四章 基于三维全景建模的变电站系统功能设计

4．1 课题需求分析

4．2 课题主要研究内容

4．3 课题设计实现方案

4．3．1 全景合成设计

4．3．2 全景场景构建

4．3．3 场景漫游

4．3．4 场景组装与配置

4．3．5 总线通信

4．3．6 系统方案实施条件

第五章 三维全景变电站系统的实现

5．1 系统整体框架

5．2 系统实现步骤

5．3 全景图像采集与合成

5．4 三维场景及设备模型创建

5．5 场景组装与配置

5．5．1 视点场景组装

5．5．2 导航模型组装

5．6 全景场景漫游

5．7 系统通信验证

第六章 三维全景建模方法与基于图形的建模方法比较

6．1 场景建模比较

6．2 设备建模比较

6．3 总体建模效率比较

第七章 总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况