摘要：隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化信息技術廣泛的應用在了城市建設中，其中三維虛擬現(xiàn)實技術的誕生，為工程設計、工程測繪等工作帶來了極大的便利。而隨著我國電力行業(yè)的飛速發(fā)展，變電站的大量建立，為了對變電站進行數(shù)字化建設和智能化管理，三維虛擬現(xiàn)實技術也應用在了變電站中，本文對變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行了研究，并分析了它的具體應用。

關鍵詞：變電站；三維虛擬現(xiàn)實；研究；應用

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

科技的發(fā)展為人們的生活、學習和工作提供了更好地服務，人們已經(jīng)進入了數(shù)字化時代，尤其是三維虛擬現(xiàn)實技術的誕生，已經(jīng)逐漸廣泛地應用于各個領域，尤其是在變電站這種有著特殊要求的建筑中，三維虛擬現(xiàn)實技術為變電站的建設和測繪提供了極大的便利。

1變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究

（一）變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究背景

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，對于電力這種能源的需求與日俱增，電力行業(yè)的高速發(fā)展催生了大量的變電站，變電站是一項復雜的工程，它對基礎設施建設提出了很高的要求，所以，變電站的建設工作一直都是一項繁雜的大工程，比如，它涉及到建筑物的選址以及合理分布，發(fā)電設備的安裝和走線等，變電站所需要的發(fā)電設備，不僅數(shù)量多，而且精密復雜，這就意味著設備線路鋪設的工作量十分巨大。在傳統(tǒng)的建設過程中，會產(chǎn)生大量的圖紙、數(shù)據(jù)和報告等，部分不便于管理，而且涉及到多個專業(yè)、部門，一旦在建設中遇到一些難題，就需要所有施工單位、相關部門進行大量的現(xiàn)場勘查調(diào)研，并經(jīng)過多次研討協(xié)商，才能找到問題，并解決問題，這個過程往往歷盡艱辛，效率十分低下，而且最后的解決方案質(zhì)量往往還不高。

所以，隨著社會的發(fā)展，科技的進步，在對變電站進行建設時，急需一種能夠解決傳統(tǒng)建設難題的技術手段，而虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)，能夠很好地解決了這些問題，在這樣的背景下，開始了變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究。

（二）變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究意義

三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對于變電站的意義，主要體現(xiàn)在三個方面，一是把大量的圖紙、數(shù)據(jù)、報告等各種信息整合在了一起，并構(gòu)建成一個三維模型，非常直觀。二是三維模型的構(gòu)建，方便了不懂專業(yè)知識的領導層進行工程進度掌握，方便他們做出決策。三是可以利用互聯(lián)網(wǎng)共享模型信息，方便各施工單位、部門進行查找問題，溝通協(xié)商解決辦法。

①直觀的三維模型。傳統(tǒng)的二維設計圖紙，對于非專業(yè)人員來說，十分深奧難懂，會對用戶產(chǎn)生極大的誤導，而利用虛擬現(xiàn)實技術，構(gòu)件三維模型，非常直觀的把變電站戶進行了全方位展示，如建筑的設計方案、占地空間和具體功能等。

②方便的審核工作。利用虛擬現(xiàn)實技術，審核者們不需要太過專業(yè)的相關知識，就能夠快速的明白變電站的設計方案，并能夠根據(jù)三維模型直觀的了解建成后的模樣，同時能夠根據(jù)模型提出自己的調(diào)整建議，便于非專業(yè)人員與專業(yè)人員的溝通交流，從而方便審核者做出審批。

③便捷的模擬設計。虛擬現(xiàn)實技術不僅具有模型演示功能，還能夠在三維模型上進行設計工作，它利用虛擬技術直接在計算機上呈現(xiàn)出設計者的思想和意圖，減少了大量圖紙設計工作，并且降低了閱讀門檻，設計者和用戶能夠在設計過程中進行隨時溝通，從而對設計方案作出調(diào)整，這不僅極大的提高了工作效率，還降低了不少設計成本。

④可視化的變電站模擬培訓。利用三維可視化的虛擬變電站現(xiàn)場，培訓變電站規(guī)劃、建設、巡視和操作人員，充分利用文本、圖形、三維影像、三維動畫和聲音等多媒體表現(xiàn)形式刺激學員的視覺、聽覺神經(jīng)，調(diào)動學員的積極性和主動性，從而改善了培訓效果；同時，對于投運設備，特別是換流變、變壓器、電抗器等設備，現(xiàn)場運維人員對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法獲得較為深入的認識，可通過此項目完成現(xiàn)場人員對設備的全方位、立體化學習。

2變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應用

（一）變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的需求分析

需求分析是每一項軟件工程的前提，也是最重要的一個環(huán)節(jié)，后期的設計和實現(xiàn)，都是圍繞著需求分析來進行的，需求分析是闡述這項工程“是什么”，而設計工作則是闡述這項工程“怎么做”，最后的工程實現(xiàn)，則就是按照需求分析和設計進行施工，一旦需求分析和設計通過，在施工階段需要盡量避免修改。在對變電站進行三維虛擬現(xiàn)實工程的需求分析時，需要明白變電站是“待建”，還是“測繪”。前者是“從無到有”，是建立一個新的變電站，涉及到很多方面；后者是“從有到優(yōu)”，是對已有的變電站進行測繪，從而構(gòu)建三維模型。

（二）變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設計

需求分析本身就是一種設計，只不過需求分析是用戶的“設計”，而需求設計是專業(yè)人員的“設計”，即，專業(yè)人員把用戶的非專業(yè)設計方案，進行專業(yè)化的呈現(xiàn)，用戶告訴設計者，這項工程“是什么”，設計者通過專業(yè)的設計方案，告訴施工者“怎么做”。在需求設計階段，同樣需要根據(jù)變電站不同的需求進行設計。

①對于“待建”工程。設計方案就需要涉及到選址、建筑布局、內(nèi)部功能實現(xiàn)、施工步驟、設備安裝、走線等多方面工作。

②對于“測繪”工程。需要分析變電站的規(guī)模和用戶對于三維模型的需求，設計測距、測速、點密度等相關數(shù)據(jù)，從而選擇最合適的三維激光掃描儀，然后設計測繪工作中需要布設的掃描站點和標靶的位置等。

（三）變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實現(xiàn)

變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實現(xiàn)是需求分析和設計的最終成果，變電站三維虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實現(xiàn)，其最終成果都是一個三維模型，對于工程需求和設計的不同，三維模型的構(gòu)建也不同。

①對于“待建”變電站項目?！按ā弊冸娬卷椖康娜S模型需要滿足的內(nèi)容包括：變電站的外觀、電氣設備線路、消弧系統(tǒng)線路、設備安裝布局、照明設施布局、建筑功能等等。在對“待建”變電站項目進行實現(xiàn)時需要分四個步驟，一是制作和存儲相關數(shù)據(jù)，二是導入Quest3D中的數(shù)據(jù)需要符合要求，三是對光照和不同材質(zhì)進行模擬，四是對所有資源進行整合、添加或交互工作。當完成所有步驟，所有功能模塊都正確執(zhí)行，則工程所需要的三維模型便正式制作完畢。

②對于“測繪”工程?！皽y繪”工程的三維模型不同于“待建”工程，它是需要對已有的變電站建筑進行激光掃描，構(gòu)建一個三維模型，從而方便變電站改進原有的管理模式，進行智能化管理。所以對“測繪”工程所需要的三維模型進行實現(xiàn)時，只需要三個步驟，一是數(shù)據(jù)的采集，即按照設計中的相關數(shù)據(jù)選擇合適的三維激光掃描儀，然后按照設計中規(guī)定的地點布設掃描站和標靶，對整個變電站建筑群進行全方位掃描，并采集點云數(shù)據(jù)。二是數(shù)據(jù)的處理，即利用掃描儀配套的系統(tǒng)軟件，對采集到的點云數(shù)據(jù)進行處理，點云數(shù)據(jù)的配準精度影響著后期三維模型的構(gòu)建精度，需要特別注意。三是模型的構(gòu)建，變電站的高壓絕緣子、變壓器、高壓支柱瓷絕緣子套管等不同設備設施，需要經(jīng)過相應的處理，從而構(gòu)建細致入微的三維模型。

結(jié)語

綜上所述，三維虛擬現(xiàn)實技術對于變電站的建設和測繪，有著極大的研究意義，它為變電站的建設和測繪提供了極大的便利，使得變電站享受到數(shù)字化設計的快捷，以及智能化管理的便利。

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