本發(fā)明屬于水電站仿真，特別涉及一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)。

背景技術：

1、水電站作為綠色能源的提供者，是推動電力工業(yè)結(jié)構調(diào)整，保證電力供應安全和實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。提升水電站的運營、維檢、安全管控的水平顯得尤為重要。建設一套先進的三維可視化智能仿真培訓系統(tǒng)，是快速提升電力運檢人員技能水平行之有效的方法，同時為打造新一代數(shù)字化水電站奠定基礎。

2、隨著水電規(guī)模的不斷擴大和自動化技術水平的不斷提高，對水力發(fā)電企業(yè)的電力運維人員的技術素質(zhì)和工作能力提出了越來越高的要求?，F(xiàn)階段電力水電站新員工上崗前不能進行設備操作，人員實操技能提升較慢，有些設備甚至年檢間隔時間長，此類操作以及一些特殊試驗操作，運維人員鍛煉機會少，熟練程度低。基于著力提升水電核心板塊運維人員技能水平和培養(yǎng)生產(chǎn)運維技術骨干的新形勢下，三維可視化智能仿真培訓系統(tǒng)將承擔更重要的任務，不僅僅對運維人員進行上機技術指導和實操訓練，管理人員可方便地利用該系統(tǒng)進行運維人員的上機管理及備忘記錄，以便于形成運維人員的仿真培訓檔案及有關數(shù)據(jù)的記錄。對學員培訓過程的監(jiān)督、檢查、匯總、管理，并定期形成統(tǒng)計性報告，以便分析需要改進提高的培訓環(huán)節(jié)和分析運維人員的整體培訓效果。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明提供一種提供智能化仿真培訓平臺，有效地提高受訓人員的專業(yè)知識、操作技能、應變能力和熟練程度，使受訓人員經(jīng)培訓后能夠熟練地掌握機組啟停過程、維持正常運行及設備檢修的全部操作，學會處理異常、緊急事故的技能，提高實際操作能力和分析判斷能力，訓練應急處理能力，確保機組安全、經(jīng)濟運行的水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)。

2、本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務器以及分別于數(shù)據(jù)服務器通過網(wǎng)絡連接的控制主機和培訓操作機；所述數(shù)據(jù)服務器用于存儲仿真數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)還包括設于控制主機和培訓操作機的：

4、運行操作仿真模塊，用于提供不同培訓目的的水電站運行初始工況供運行人員進行操作培訓，教練員可以根據(jù)培訓需要設置、修改或刪除水電站運行初始工況；

5、故障模擬仿真模塊，用于提供由于非正常操作自然引發(fā)或者教練員機設置的水電站可能發(fā)生的事故或故障供運行人員進行操作培訓；

6、設備拆裝檢修仿真模塊，用于提供對水輪機發(fā)電機組及典型設備進行拆裝的培訓；

7、設備履歷模塊，用于讀取第三方接入設備拷貝的設備信息、檢修記錄、缺陷記錄、常見故障處理等設備履歷信息；

8、操作票模塊，能夠按照水電站操作票寫票規(guī)則，通過仿真操作的方式，快速生成操作票，以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場快速寫票的需要；運行人員在操作之前可以在仿真系統(tǒng)進行模擬操作，系統(tǒng)能夠根據(jù)操作自動生成操作票供運行人員使用；同時，在重大操作之前，運行人員可以根據(jù)操作票在仿真系統(tǒng)進行預操作，確認操作票的正確完；

9、綜合評價模塊，用于實現(xiàn)學員操作考核、制定培訓計劃、培訓考核、培訓分析的功能；

10、多媒體模塊，采用圖片、文字、聲音、多媒體動畫及3d模型相結(jié)合的方式實現(xiàn)包括系統(tǒng)流程及設備結(jié)構、原理、操作、事故發(fā)生現(xiàn)象的培訓，以達到對用戶進行認知和掌握的培訓模式；

11、vr模塊，用于提供仿真數(shù)學模型狀態(tài)與現(xiàn)實場景一致的設備狀態(tài)；

12、所述控制主機可以控制培訓操作機所有模塊的培訓設定。

13、所述vr模塊采用3d?max建立水電站設備和場景的三維模型，開發(fā)基于主流虛擬現(xiàn)實引擎unity3d的三維虛擬仿真平臺，接入目前應用最廣的虛擬現(xiàn)實設備之一的虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示設備htc?vive。通過基于tcp/ip的網(wǎng)絡通訊協(xié)議和關系數(shù)據(jù)庫，來實現(xiàn)數(shù)學模型和三維場景狀態(tài)值得一致性，三維仿真平臺作為系統(tǒng)的就地輸出端，實現(xiàn)用戶在vr頭盔眼鏡中查看和仿真數(shù)學模型狀態(tài)一致的設備狀態(tài)。主要包括以下功能：3d場景的加載；設備操作和狀態(tài)設置功能；設備巡視功能；操作記錄功能；設置故障和設備異?，F(xiàn)象呈現(xiàn)功能；主接線導航功能；與仿真數(shù)學模型的通訊功能。vr虛擬現(xiàn)實是3d技術的延伸應用，使得學員培訓過程中具有真實的環(huán)境感受，沉浸感更強，互動效果更佳，培訓效果更好。

14、對本發(fā)明的進一步說明，所述系統(tǒng)還包括分別與控制主機和培訓操作機連接的vr設備,通過vr模塊與vr設備配合使用,?使得學員培訓過程中具有真實的環(huán)境感受，沉浸感更強，互動效果更佳，培訓效果更好。

15、對本發(fā)明的進一步說明，所述水電站運行初始工況包括機組變壓器全停工況、快速閘門全關閉運行工況、機組空載運行工況、機組帶0-100%負荷運行工況、機組滿負荷運行工況、電氣主接線不同方式的運行工況和快速閘門系統(tǒng)的正常運行和操作、油壓裝置系統(tǒng)的正常運行和操作、機組調(diào)速系統(tǒng)的正常運行和操作、技術供水、排水系統(tǒng)的正常運行和操作、壓縮空氣系統(tǒng)的正常運行和操作、機組制動系統(tǒng)的正常運行和操作、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的正常運行和操作、

16、保護裝置的正常運行和操作、機組的并網(wǎng)、解列操作、機組的負荷調(diào)整、廠用電系統(tǒng)的正常運行和操作、直流電系統(tǒng)的正常運行和操作、開關站的正常運行和倒閘操作、機組的正常啟停機操作。

17、對本發(fā)明的進一步說明，所述故障模擬仿真模塊模擬的事故或故障包括水輪發(fā)電機組、壓縮空氣系統(tǒng)、技術供水、排水系統(tǒng)、油壓裝置系統(tǒng)、快速閘門系統(tǒng)、變壓器、廠用電系統(tǒng)、直流電系統(tǒng)、開關站、保護系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)中的事故或故障。

18、對本發(fā)明的進一步說明，設備拆裝檢修仿真模塊包括演示模式和操作模式。

19、對本發(fā)明的進一步說明，所述演示模式能夠?qū)Σ鹧b過程進行講解和動畫演示；所述操作模式實現(xiàn)能通過鼠標、鍵盤、力反饋操作設備，像在真實環(huán)境中一樣對設備的零部件進行拆裝操作，在操作過程中系統(tǒng)提供實時的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理，從而使得用戶能夠?qū)υO備的可裝配性進行分析、零部件裝配序列進行驗證和規(guī)劃；在拆裝結(jié)束以后，系統(tǒng)能夠記錄裝配過程的所有信息，生成評審報告。

20、對本發(fā)明的進一步說明，所述培訓操作機包括本地培訓操作機和遠程培訓操作機；所述培訓操作機通過廣域網(wǎng)與數(shù)據(jù)服務器連接。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明可以有效地提高受訓人員的專業(yè)知識、操作技能、應變能力和熟練程度，使受訓人員經(jīng)培訓后能夠熟練地掌握機組啟停過程、維持正常運行及設備檢修的全部操作，學會處理異常、緊急事故等技能，提高實際操作能力和分析判斷能力，訓練應急處理能力，確保機組安全、經(jīng)濟運行；通過廣域網(wǎng)實現(xiàn)遠程管理、遠程培訓工作并進行遠程監(jiān)控，實時掌握培訓過程、培訓內(nèi)容、培訓結(jié)果。

23、說明書附圖

24、圖1為本發(fā)明的結(jié)構示意圖。

技術特征：

1.一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務器以及分別與數(shù)據(jù)服務器通過網(wǎng)絡連接的控制主機和培訓操作機；其特征在于：所述數(shù)據(jù)服務器用于存儲仿真數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)還包括設于控制主機和培訓操作機的：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括分別與控制主機和培訓操作機連接的vr設備。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于：所述水電站運行初始工況包括機組變壓器全停工況、快速閘門全關閉運行工況、機組空載運行工況、機組帶0-100%負荷運行工況、機組滿負荷運行工況、電氣主接線不同方式的運行工況和快速閘門系統(tǒng)的正常運行和操作、油壓裝置系統(tǒng)的正常運行和操作、機組調(diào)速系統(tǒng)的正常運行和操作、技術供水、排水系統(tǒng)的正常運行和操作、壓縮空氣系統(tǒng)的正常運行和操作、機組制動系統(tǒng)的正常運行和操作、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的正常運行和操作、保護裝置的正常運行和操作、機組的并網(wǎng)、解列操作、機組的負荷調(diào)整、廠用電系統(tǒng)的正常運行和操作、直流電系統(tǒng)的正常運行和操作、開關站的正常運行和倒閘操作、機組的正常啟停機操作。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于：所述故障模擬仿真模塊模擬的事故或故障包括水輪發(fā)電機組、壓縮空氣系統(tǒng)、技術供水、排水系統(tǒng)、油壓裝置系統(tǒng)、快速閘門系統(tǒng)、變壓器、廠用電系統(tǒng)、直流電系統(tǒng)、開關站、保護系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)中的事故或故障。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于：設備拆裝檢修仿真模塊包括演示模式和操作模式。

6.根據(jù)權利要求4所述的一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于：所述演示模式能夠?qū)Σ鹧b過程進行講解和動畫演示；所述操作模式實現(xiàn)能通過鼠標、鍵盤、力反饋操作設備，像在真實環(huán)境中一樣對設備的零部件進行拆裝操作，在操作過程中系統(tǒng)提供實時的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理，從而使得用戶能夠?qū)υO備的可裝配性進行分析、零部件裝配序列進行驗證和規(guī)劃；在拆裝結(jié)束以后，系統(tǒng)能夠記錄裝配過程的所有信息，生成評審報告。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，其特征在于：所述培訓操作機包括本地培訓操作機和遠程培訓操作機；所述培訓操作機通過廣域網(wǎng)與數(shù)據(jù)服務器連接。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水電站三維可視化仿真培訓系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務器以及分別于數(shù)據(jù)服務器通過網(wǎng)絡連接的控制主機和培訓操作機；所述數(shù)據(jù)服務器用于存儲仿真數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)還包括設于控制主機和培訓操作機的運行操作仿真模塊、故障模擬仿真模塊、設備拆裝檢修仿真模塊等，使用該系統(tǒng)可以有效地提高受訓人員的專業(yè)知識、操作技能、應變能力和熟練程度，使受訓人員經(jīng)培訓后能夠熟練地掌握機組啟停過程、維持正常運行及設備檢修的全部操作，學會處理異常、緊急事故等技能，提高實際操作能力和分析判斷能力，訓練應急處理能力，確保機組安全、經(jīng)濟運行；實現(xiàn)遠程管理、遠程培訓工作并進行遠程監(jiān)控，實時掌握培訓過程、培訓內(nèi)容、培訓結(jié)果。

技術研發(fā)人員：馮肖榮,陳開評,藍昭宇,張開第,覃廣意,覃學軍,徐晶
受保護的技術使用者：大唐巖灘水力發(fā)電有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21