變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫演示方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫演示方法，其特征在于：步驟SO1：采集變電站內部結構的CAD圖紙、一次設備運行規(guī)程以及該些一次設備現(xiàn)場照片；步驟S02：將采集的數(shù)據(jù)通過3DMAX建模，搭建成標準的3DMAX模型數(shù)據(jù)；步驟S03：通過Virtools3D渲染引擎制作逼真的設備結構效果；步驟S04：發(fā)布成可交互性的智能變電站內部結構和一次設備整體三維仿真系統(tǒng)。本發(fā)明能實現(xiàn)智能變電站內部構造三維展示。
【專利說明】變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫演示方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及變電站內部結構展示【技術領域】，特別是基于全局照明（global illumination)、3D MAX技術和Virtools 3Di宣染引擎（Mental ray)，依據(jù)智能變一次設備 內部結構CAD圖，實現(xiàn)智能變電站內部構造三維展示。

【背景技術】
[0002] 目前，國內外的一些變電站三維仿真系統(tǒng)主要采用Local Illumination(局部照 明）技術建立虛擬場景或者無光照效果的虛擬場景，而且應用于展示常規(guī)變電站一、二次設 備外觀展示，系統(tǒng)所展示的內容講解或提示多為單一場景下設備運行基本操作規(guī)程說明， 功能比較單一。如果運行人員需要了解內部構造，只能依據(jù)設備文字性說明書，無法直觀的 看到設備內部構造，更無法直觀看到內部設備的工作過程。
[0003] Global Illumination (全局照明）是一個和 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在應用上有極大的局限。Local Illumination只考慮光源對目標物體的改 變，而不去考慮該光源對其他對象的影響。而在Global Illumination中光線對于目標對 象以外的影響將會被同時計算。現(xiàn)代的全局照明往往同時包含了光線追蹤渲染和輻射度渲 染，渲染器用輻射度計算出全局與視圖無關的照明方案，然后Ray tracing使用這個方案渲 染跟視圖相關的圖像并增加鏡像高光和反射，本發(fā)明運用這技術完美的展示了設備內部構 造效果。
[0004] 常規(guī)變電站的三維仿真主要是針對變電站一、二次設備外觀展示或者單一場景下 設備運行基本操作規(guī)程說明，運維人員對設備內部結構一無所知，本發(fā)明既能完美的展示 設備內部構造，又能生動的利用三維動畫展示設備運行原理，用戶還可以通過鼠標鍵盤與 平臺互動，自由控制視角近距離查看設備構造。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫演示 方法，能實現(xiàn)智能變電站內部構造三維展示。
[0006] 本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫 演示方法，其特征在于： 步驟S01 :采集變電站內部結構的CAD圖紙、一次設備運行規(guī)程以及該些一次設備現(xiàn)場 照片； 步驟S02 :將采集的數(shù)據(jù)通過3D MAX建模，搭建成標準的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備結構效果； 步驟S04 :發(fā)布成可交互性的智能變電站內部結構和一次設備整體三維仿真系統(tǒng)。
[0007] 在本發(fā)明一實施例中，所述的3D MAX模型數(shù)據(jù)搭建后存儲于數(shù)據(jù)庫中，以利后續(xù) Virtools 3D渲染引擎的調用制作。
[0008] 在本發(fā)明一實施例中，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 設備內部結構，本發(fā)明依據(jù)CAD圖紙正確的搭建一次設備三維模型和設備內部運行原理動 畫，利用Vritools 3D渲染引擎增加互動，直觀的展示出設備內部構造和原理動畫，能夠快 速培訓運維人員、使他們能在短時間內掌握現(xiàn)場的操作技能。
[0010] 2、把三維仿真技術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，設備之間的連接關系通過網絡來定義。用戶無法看到設備直接的聯(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。

【具體實施方式】
[0012] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明 的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0013] 在以下描述中闡述了具體細節(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施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下做類 似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的【具體實施方式】的限制。
[0014] 本發(fā)明需要對智能變電站一次設備的數(shù)據(jù)采集、整理，開發(fā)人員攜帶專業(yè)相機和 DV，以及一些必要的測量工具，如紅外測距、標尺等，在變電站運行人員的配合下，對一些 不帶電的設備盡可能的拍攝內部結構，記錄下每個部件的位置及功能，利用Autodesk 3ds Max進行全角度的比對建模，結合一次設備的CAD圖紙，分析得出該設備的是由哪些部件 構成，并把這些小部件模型建立成模型庫數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)場大部分設備都是帶電的，所以不 可靠近，更不可能知道它的內部部件是如何工作的，對于設備生產廠家，設備內部結構的數(shù) 據(jù)及運行原理往往是保密的，開發(fā)人員必須結合專家意見、運行規(guī)程，應用矩陣解析法進行 常用機構運動分析、尺寸綜合的理論和方法，結合圖解法找止回點特性，再通過3D MAX制 作動畫模擬，反復的比對校正動畫及參數(shù)，模擬出一次設備內部的運行原理，應用3D MAX 制作出最終模型與動畫，生成最終基礎模型數(shù)據(jù)庫(例：主變設備外觀及內部模型的制作， 主要以現(xiàn)場拍攝到的設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 合相關的內部CAD圖紙、變電站現(xiàn)場運行規(guī)程進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部各個齒輪或其他部件的運行原理，先制作出簡單的運行動畫，經過 專家的審核意見反復修改調試，生成最終的模型和動畫，入庫生成模型數(shù)據(jù)庫)，最后通過 Virtools 3D渲染引擎進行交互仿真的制作，制作出三維展示模型是可互動可操作的，用 戶可以通過鼠標拉動360度全方位查看設備外觀及內部結構，并可通過鼠標滾輪滾動對設 備任意部位進行局部放大進行詳細查看。
[0015] 如圖1所示，本實施例子一種變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫演 示方法，其特征在于： 步驟S01 :采集變電站內部結構的CAD圖紙、一次設備運行規(guī)程以及該些一次設備現(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； 步驟S02 :將采集的數(shù)據(jù)通過3D MAX建模，搭建成標準的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備結構效果； 步驟S04 :發(fā)布成可交互性的智能變電站內部結構和一次設備整體三維仿真系統(tǒng)。
[0016] 在本發(fā)明一實施例中，所述的3D MAX模型數(shù)據(jù)搭建后存儲于數(shù)據(jù)庫中，以利后續(xù) Virtools 3D渲染引擎的調用制作。
[0017] 在本發(fā)明一實施例中，所述的采集數(shù)據(jù)包括人為修正數(shù)據(jù)。
[0018] 本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域 技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā) 明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明 的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術方案 的保護范圍。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變 化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1. 一種變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫演示方法，其特征在于： 步驟SOI :采集變電站內部結構的CAD圖紙、一次設備運行規(guī)程以及該些一次設備現(xiàn)場 照片； 步驟S02 :將采集的數(shù)據(jù)通過3D MAX建模，搭建成標準的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備結構效果； 步驟S04 :發(fā)布成可交互性的智能變電站內部結構和一次設備整體三維仿真系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫演示方法， 其特征在于：所述的3D MAX模型數(shù)據(jù)搭建后存儲于數(shù)據(jù)庫中，以利后續(xù)Virtools 3D渲染 引擎的調用制作。
3. 根據(jù)權利要求1所述的變電站內部結構三維展示和工作原理的三維動畫演示方法， 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】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:國家電網公司, 國網福建省電力有限公司, 國網福建省電力有限公司福州供電公司, 國網福建省電力有限公司管理培訓中心, 廈門億力吉奧信息科技有限公司