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當前位置：電力三維仿真系統案例-太原供電公司
石開三維仿真系統介紹：
石開三維仿真系統是由石開軟件開發公司經過5年時間自主研發，并享有著作權的一套虛擬模擬現實場景的應用軟件。石開三維仿真系統在各個行業應用廣泛，其中在電力、鐵路和房地產行業尤為突出。我們的三維仿真系統-電力三維仿真在太原供電公司、襄陽供電公司等大的供電公司得到推廣和應用。詳細的三維仿真系統介紹請查看：石開三維仿真系統。
太原供電公司三維仿真系統案例介紹：
根據地形圖或實地地形按一定比例用泥沙等材料制作的實物沙盤具有立體感強、形象直觀等特點，在軍事、工業、教學、旅游及房地產開發等許多領域都有廣泛應用，常用來制作經濟發展規劃和大型工程建設的模型，頗受計劃決策者和工程技術人員的青睞。但實物沙盤由于占地面積大、攜帶不便、表現方式單調、表現內容有限且難以更新，己不能適應當前科學管理和規劃、決策的要求。
隨著計算機軟件和硬件技術的發展，今天在很多領域己采用數字沙盤替代模擬沙盤。數字沙盤是計算機技術、多媒體技術發展的產物，它運用三維顯示技術和計算機仿真技術，通過將真實世界的三維坐標變換成三維的計算機坐標，并通過光學處理模仿真實世界顯示。與實物沙盤相比，數字沙盤具有快速、簡便、精確、靈活等特點，而且可以動態展示，同時可以對參數進行修訂以獲取更加豐富的展示效果，應用領域更廣泛。 電力沙盤的應用同樣也得適應當前科學發展和規劃，隨著社會的進步和發展，電力體系也越來越復雜，對供電可靠性的要求不斷提高，對工作人員的技術水平、業務熟練程度等提出了更高的要求，目前，電力應用較多的培訓是仿真機盤，大都是建立在物理平臺上，但隨著電力系統的發展，電力設備更新換代日新月異，使得仿真機盤臺在不長時間就與真實變電站平臺形式不兼容，從而不能達到有效地培訓效果，而《數字沙盤電力三維數字沙盤系統》是現代電力事業的必然成果。
傳統沙盤、多媒體沙盤、數字沙盤的綜合分析
1、實物沙盤
實物沙盤制作以項目的地形地貌為基礎，集中展示重點景區、公路交通等資源、基礎設施的等建設分布情況；實物沙盤集中展示了重點景區、公路交通、交通線路規劃、景區等情況。
實物沙盤是以微縮實體的方式來表示地形地貌特征，并在模型中體現山體、水體、道路等物，主要表現的是地形數據，使人們能從微觀的角度來了解宏觀的事物。地形模型的應用范圍及其廣泛，主要運用的行業有：政府、交通、水利、電力、公安指揮、國土資 源、旅游、人武、軍事等。
2、多媒體沙盤
多媒體沙盤由4個主要部件組成：圖文掃描儀、中心電腦、電子驅動器、“傳統沙盤 ”。通過聲、光、電、圖像、三維動畫以及計算機程控技術與實體模型相融合，憑借其動感的，鮮明的三維立體畫面，把現代電子技術與老式沙盤相結合，使古老的沙盤獲得新生。但是關閉多媒體沙盤的光影效果時，可以認為這就是一個傳統的沙盤模型，是純靜態的。 多媒體沙盤通過其互動、參與、感受、體驗等手段，被廣泛的應用于科技館、博物館、多媒體展廳、房地產展廳、多功能會議室、展會。
3、數字沙盤
數字沙盤是可以根據用戶需求制作實時瀏覽的三維立體數字沙盤?？梢阅M飛行和游覽過程，并能顯示地理坐標和高度信息。 其中虛擬數字沙盤內容可包括：矢量的專題地圖、柵格的衛星影象上、數字高程模型三者結合，形成三維虛擬現實的數字沙盤，可以根據需要標注如地名、路名等文字信息；在三維環境中以任意調整高度、角度進行瀏覽；可以填加建筑物、道路、樹木、人物等三維設施；可以任意查詢詳細屬性、照片、錄像等信息。 數沙盤與現在已有的電子沙盤相比，除了數字沙盤具有的效果外，它對規劃景觀的展現更具有立體直觀的演示效果，恢復了沙盤本來的含義，并且不再需要實物沙盤；虛擬數字沙盤與傳統沙盤模型相比，能實現實物沙盤不能實現的功能，如對局部區域進行縮放顯示。并且，同一個沙盤的演示區域，可以實現多個沙盤的功能。因此，它的應用領域更廣泛，具有真實、立體、快速、簡便、精確、動態的特點，以獲取更加豐富的演示效果。
數字沙盤三維仿真關鍵技術
數字沙盤的研究與開發在國內外己經有較長的時間。目前的研究主要集中在場景的三維建模以及基于Gls 的動態可視化方面。虛擬現實技術為數字沙盤的交互性提供了一個很好的實現途徑，目前對虛擬現實技術在數字沙盤中的應用主要集中在采用VRML構建三維場景 ，達到形象、逼真的目的。在交互方面，引入虛擬現實技術后主要實現了實時改變場景觀察的方位、角度和距離、沿某一路徑運動視覺模擬以及跨圖幅大范圍的三維漫游觀察。
基于GIS 的虛擬場景與實際場景的無縫融合技術研究，對于主體是大規模三維虛擬地形場景的沙盤，利用現有虛擬現實地理信息系統（VRGIS ）方面的研究成果是一個很好的選擇，可以借鑒成熟的VRGIS 的虛擬場景生成渲染技術對沙盤的三維地形模型進行實時渲染。然而在完成虛擬三維地形模型的建立以后，必須考慮其與實物沙盤的融合問題。因為沙盤的周邊存在一定的光照環境，向實物沙盤中嵌入的虛擬場景必須與此光照環境的強度、方向、構成的陰影等方面吻合，另外還有實物沙盤中的實物模型與虛擬場景中的物體可能存在的遮擋問題等在VRGIS 的相關研究中不需要涉及的問題。而這些問題是三維仿真數字沙盤為了達到虛實“無縫”融合必須考慮的問題。
數字沙盤三維仿真系統是在矢量地圖數據管理與顯示子系統和多媒體信息管理與顯示子系統的支持下，把虛擬現實的理論與技術應用到現場地形環境仿真領域形成的技術系統，是工人認識戰場地形環境、替代或部分替代實地考察工作的有力工具。數字沙盤仿真系統還為施工指揮和培訓提供了極大方便，它可以為各級工作人員和指揮人員提供一個三維的、動態的、可交互的作戰模擬地形環境，為工作人員和指揮人員提供可視化的交互式培訓的虛擬環境，極大地提高了培訓效果，同時還為領導人員提供更直觀的視覺效果。 將三維仿真技術運用于數字沙盤中，可以充分利用現有三維仿真技術的研究成果，如三維仿真顯示技術、精確注冊定位技術等，研究現有技術成果在數字沙盤中的應用模式，但除此之外還必須關注一些以前在三維仿真應用領域并不突出的問題。綜合考慮三維仿真技術的研究現狀和數字沙盤系統的特點。 虛實場景中虛實對象添加與移除技術研究在虛實場景中進行虛擬三維對象的添加與移除是三維仿真技術研究的熱點之一。
三維仿真數字沙盤是實物沙盤與虛擬數字沙盤的統一體，在沙盤上進行的操作應該既允許虛擬三維對象的添加與移除，也允許實物模型的添加與移除，并且可能多個使用者同時在沙盤上進行不同的操作，因此，將三維仿真技術運用于數字沙盤需要研究在虛實場景中添加與移除虛擬對象的方法以及在對象添加或移除后對虛實場景的影響。
電力三維數字沙盤功能
電力數字沙盤系統以三維可視化的方式對輸電線路工程建設過程進行全方位、全壽命周期的交互式管理，將海拉瓦數據和勘察設計資料有效融合，在線路建設過程中實現設計、施工數據的標準化和全數字化移交，為輸電線路施工管理提供包括：全息化的二、三維施工環境展現、漸進式的施工進度管理、全階段的數字檔案管理和應用、智能化的施工技術管理、可擴展的外部系統交互接口等在內的多項重要功能。本項目還提出了基于海拉瓦技術的“虛擬交樁”概念，設計院直接使用數字沙盤向施工單位交樁，該方式是線路建設過程中一個重要的流程創新， 它提高了工作效率、一定程度上避免了樁位丟失和搶種搶蓋、減少了通道清理費用，減少砍伐，有很好的環保效益。 本項目所完成的數字沙盤系統可以直接應用所有符合標準的數據，包括：二維影像數據、二維矢量數據、三維地形數據、三維模型數據、設計資料數據、施工管理數據。施工過程中的信息可以在系統中實時流轉和展現。
數字沙盤三維仿真實現步驟
1、場景仿真：我們對常見的線路桿塔、電力設備以及鐵路、道路、橋梁、房屋、水庫各種環境各種關鍵要素進行了模塊化設計，可以通過對模塊布局、直觀、形象、迅速的創建仿真場景，現實環境三維真實再現，利用數字地形模型、高分辨率遙感影像構建三維場景，采用數據驅動的方式，快速生成電塔、電線等電力設施的三維模型，在三維平臺中對各種數據進行分層顯示。同時，允許用戶在三維場景中交互式的完成場景瀏覽、漫游、定位、剖面分析等功能，以全方位、直觀、形象的方式再現地形、地貌，輔助領導正確決策，作業更方便、快捷算。復雜的施工場景可以固化用于以后在此特殊場景的安全風險防范。 電力三維數字沙盤系統將與電力設施相關的設備（變電站、線路桿塔、以及鐵路、道路、房屋等各種關鍵要素）及屬性信息與相應地理空間數據有機地結合在一起，可進行空間數據與屬性數據的統一管理及交互操作，具有直觀的圖形表達形式以及欠打的空間分析。是電力企業施工、維修的行之有效的輔助工具。
2、模擬推演：在仿真的場景基礎上，結合現場勘查記錄進行危險點分析，并編制現場作業指導書，并按作業指導書的要求準備工器具材料、布置落實安全技術措施，對現場作業進行分工安排。電力三維數字沙盤的虛擬空間是動態的，可操縱的，我們可以借助于一些專門的外部設備（如普通鍵盤、鼠標或游戲柄）以自然地方式來操縱電力虛擬環境的設備，電力虛擬環境可對這種操縱做出相應（根據三維系統仿真算法），以完成電力三維沙盤仿真演示。 基于本系統可以實現在統一安排和指導下建立起電力設施相關的設備管理系統，通過智能化的物理和邏輯資源管理，結合GIS地理信息系統技術輔助實現電力設施相關的設備和輸電網絡組織的優化，為維修和指揮部門提供有分量的分析；實現地圖顯示電力設施的分布和管理；實現電力設施相關的設備基本數據模型的建設和維護管理；實現對電力設施相關的設備在維修時準確無誤進行指揮操作。
3、推演回放：在模擬推演結束以后，通過回訪現場安全技術措施布置的流程、要求、作業分工、直觀、形象、有效地進行作業人員的安全技術交底。 電力三維數字沙盤的意圖為便于電力使用企業在電力施工搶修時的指揮演示操作、培訓提高電力搶修人員的業務技能、規范基層電力搶修人員業務操作、準確定位到故障發生地點。 對電力系統而言，利用虛擬環境來練習員工熟悉環境設備與操作那些復雜且不能出錯的設備，并做考核，不僅增加了員工的學習愛好與效率，而且節省了許多費用，也大幅降低了新手操作的失誤率。而且虛擬環境的工程造價低，運行費用低，維護工作量小，升級輕易。虛擬現實技術作為一種新型的培訓方式，其經濟效益和社會效益是顯而易見的，具有廣泛的應用前景。
預期目標
1、電力三維數字沙盤以三維空間為基礎，以桿塔設備等電力設施為元素，將配網線路、變電設備（變電站、桿、塔、開關、變壓器、重合器等）、安全工器具（接地線、圍欄、警示牌等）、地理走向現狀（交叉跨越、道路、房屋、河流等）制作成專業模塊（實際物體的縮小版）。提供一個便于操作的三維繪圖工具，便于工作人員利用制作好的三維立體模塊，按實際地理走向擺放好線路、設備、安全工器具等，組合成三維的電力線路施工、檢修模擬施工現場。直觀的模擬施工現場，能夠展現施工現場環境，如道路、河流、其他管線等交叉跨越情況。讓施工人員清楚、直觀的了解作業現場。并能夠模擬現場安全措施的布置情況。
2、要求圖形的繪制速度、逼真度、分辨率都很高，能夠無極縮放，并能從不同視角觀看。虛擬的電力施工環境給人一種身臨其境的現場感，將人與電力現場環境融為一體。建成的三維電力施工現場的虛擬空間是動態的、可操縱的，我們可以借助鍵盤、鼠標來操縱虛擬的環境、設備，虛擬環境設備根據三位系統仿真算法對這種操縱做出響應，以完成現場的仿真。像搭積木一樣，操作簡單易懂。
電力三維數字沙盤經濟社會效益分析
建立電力三維數字沙盤是教育投資，將產生極大的經濟效益和社會效益。主要表現在：
（一）、一次性投入終生使用，軟件正常使用后，所有的場景及模型都可以再后期制作或修改，不像實物沙盤那樣成為一次性產品而不能修改（或成本太高）。
（二）防止或減少誤操作事故，為保證正確操作奠定基礎。誤操作事故尤其是嚴重誤操作事故將帶來嚴重的人身傷亡、停電和設備損壞事故，給電力生產本身造成嚴重后果。避免誤操作事故帶來的嚴重后果和造成的巨大的損失，為盡快減少誤操作發生的次數，電力仿真系統將發生重要作用，這也是該項目主要效益所在。
（三）、電力三維數字沙盤使設備運行故障處理及時、快速。經電力仿真系統培訓后，故障判斷水平提高，解決了因值班人員不會判斷、判斷不準等誤判問題，便于操作人員處理事故得當、正確，防止事故擴大;便于檢修人員針對故障性質，作好人員配備和帶好備件，做到現場處理針對性、準確性強，縮短停電時間，減少停電損失。
（四）、縮短停送電操作時間。因操作能力提高，操作程序和具體操作熟練，使變電站正常的停送電時間縮短。
（五）、因有二次系統培訓，可提高檢修人員素質，使變電站二次系統檢修質量提高，處理時間縮短。
（六）、提供考試考級現場，題庫齊全，判題迅速，節約了大量出題人力，現場制造假故障時間，減少應試人員等待時間。 總之，電力三維數字沙盤應用后，經濟效益十分明顯，對杜絕和減少操作事故，提高故障處理能力，確保變電站安全運行等方面奠定了堅實的基礎，對減少事故本身的直接費用，停電損失直接費用和其他生產的損失費用和人身、家庭損失費用等都有著直接作用。
更多的電力三維仿真系統詳情請查看：電力三維仿真系統 。
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