一种基于BIM+VR技术以实现电力调试试验及巡检工作场景的系统及方法与流程

一种基于bim+vr技术以实现电力调试试验及巡检工作场景的系统及方法
技术领域
1.本发明涉及一种基于bim+vr技术以实现电力调试试验及巡检工作场景的系统及方法，主要应用于电力系统输电专业、配电专业、变电专业、发电专业相关实操作业的日常专业培训以及操作安全事故预防、预演工作中。


背景技术：

2.当前电网公司大力建设智能变电站、直流系统换流站，全力铺设坚强电网构架，为智能电网发展夯实基础。由于电网建设工程项目越来越多，工程量大幅度增加，电力人才的需求量也大大提高。但往往因为工期紧、任务重，新员工不能在进入现场前或施工过程中进行质量较高并有效的培训工作，造成员工技术成长周期较长，工学矛盾较为突出等问题。另外，对于扩建工程，如变电站间隔扩建工程，因涉及运行间隔及公用回路，加大了施工难度，安全隐患较多，安全问题随时突发。因此有必要研制一种随时随地可以实操练习，且对扩建工程进行提前实操预演的工作方式，既能提高培训质量，解决工学矛盾问题。又能对复杂工程工序进行提前预演，大大降低安全隐患，保证电网安全。


技术实现要素：

3.一种基于bim+vr技术以实现电力调试试验及巡检工作场景的系统及方法。其发明内容主要为通过bim技术以及3dmax对电力系统所涉及的相关设备进行建模，形成模型族库。然后通过虚拟影像技术，即vr技术将电力工程各专业工作环境及场景按比例还原。在此场景内，参培人员可以对场景内工作或试验相关的设备进行操作互动，从而完成实操培训的目的。解决了电力系统各单位因工程量大，任务繁重，人员无法有效组织培训所导致的工学矛盾问题。此外，利用此技术，可以实时还原现阶段电力专业各个工作场景，对复杂工程进行提前预演，找到安全隐患，杜绝安全事故发生，保证电力施工和电网安全。
4.本发明的有益效果是：
5.(1)解决工学矛盾。
6.(2)保证电力专业后继人才培训效果，缩短人才培养周期。
7.(3)工程预演练，杜绝安全隐患，提高施工安全性。
8.(4)提供了一种新型且具有一定科技感、体验感的培训思路。
附图说明
9.附图1为本发明成果系统主要组成结构示意图；
10.附图2为本发明成果工作原理逻辑示意图
11.附图3为本发明成果相关电气设备模型族库组成元素示意；
12.附图4为本发明成果利用bim技术转换后的部分电气设备线性模型效果示意；
13.附图5为本发明成果自然环境族库组成元素示意；
14.附图6为本发明成果辅助素材库组成元素示意；
15.附图7为本发明成果常用设备及工具族库组成元素示意；
16.附图8为本发明成果电力耗材库组成元素示意。
17.附图9为本发明成果程序流程图。
具体实施方式
18.首先需明确，此发明成果若需得以实现，必须将制作环节分解成三大结构端口，分别为制作端口、展示端口以及引擎端口。三大端口相互配合，相互交互。如图1所示。其中制作端口又包括基于bim 技术的revit和3dmax软件所创作的电气设备模型族库、自然环境族库、辅助素材族库、常用设备及工具族库、电力耗材库。展示端口包括vr设备(眼镜、操作手柄)和pc设备等。引擎端口主要依托3d互动内容创造和运营平台unity来实现。
19.具体实施方式为：
20.1、按照工作原理，如图2所示。通过基于bim技术的revit 与3dmax双软件相互配合创作建立与电力系统工作有关的各类电气设备模型，并归类创建模型族库，模型族库组成元素如图3所示，部分电气模型展示如图4所示。备注：因专利标准模板写作要求，所有模型无法以实际效果展示，只得通过bim技术将其转化为符合专利书写要求的线性图形。
21.2、同样通过基于bim技术的revit、3dmax双软件相互配合创作与电力系统各专业工作时可能涉及到的环境及其他元素进行模型创建，形成相应族库，为场景还原做好基础准备工作，如图5、6、 7、8所示。
22.3、根据电力各专业对应的工种和工作环境，在unity中创立场景，将revit与3dmax软件建立地与电力系统工作有关的各类电气设备模型导入unity软件中，并赋予材质。
23.4、在unity中设置第一人称主摄像机及控制器，将模型动作方向、位移、旋转与vr操作手柄相匹配。利用vr设备(如vr眼镜、 vr手柄)对场景及实操工作内容进行反复测试修改，最终生成符合要求的成果内容。工作逻辑流程如图9所示。
24.5、在unity中进行ui设计，对操作界面进行优化，加入视觉效果和，并且加入打雷、闪电、风声、雨声、鸟叫等听觉效果。
25.6、工程实操预演可根据客户需求，还原电力系统各专业各个工作实际场景，创作扩建工程场景模型，具体方法是：
26.(1)收集工作场景素材信息；
27.(2)建立模型图库；
28.(3)还原场景，制作与用户实际工作场景相一致的vr工作场景；
29.(4)对场景内的各元素进行脚本设计及编程，使得元素可以按照需求进行交互；
30.(5)进行vr实操演练，将需要工作的流程及内容通过vr操作完成；
31.(6)工作完成，记录安全隐患点。
32.(7)根据实操演练结果，完成实际真实工作。
33.暂略。
34.附图1系统主要组成结构示意图
35.附图2工作原理逻辑示意图
36.附图3电气设备模型族库组成元素示意
37.附图4利用bim技术转换后的线性模型效果示意
38.附图5自然环境族库组成元素示意
39.附图6辅助素材库组成元素示意
40.附图7常用设备及工具族库组成元素示意
41.附图8电力耗材库组成元素示意
42.附图9程序流程图。


技术特征：
1.一种基于bim+vr技术以实现电力调试试验及巡检工作场景的系统及方法，其特征在于：通过bim+vr技术，还原变电站继电保护试验、高压试验、变电安装、变电运维、变电检修等变电站相关专业以及发电厂、输电线路、配电网络相关专业各类实操工作项目。在解决工学矛盾的前提下，提高培训效果，保证工程顺利实施。2.如权利要求1，所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景的系统及方法其特征在于对于新建、改建、扩建电力工程，可采用针对工作内容进行提前实操预演的工作方式，把施工过程中的重点、难点、安全隐患点提前预知演练，从而大大降低安全隐患，避免电力安全事故发生，保证电网运行安全。3.如权利要求1，所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景的系统及方法具有凡涉及继电保护，高压试验，变电安装、运维、检修、发电厂、输电线路、配电网络的电力专业实操工作均具备可按标准工作流程完成操作，专业知识点全面并成体系，操作体验感强烈，实操场景还原度高等特点。4.如权利1，要求所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景的系统及方法其实现原理为通过基于bim技术的revit、3dmax双软件相互配合建力电力设备等与工作有关的各类模型，并归类创建模型族库，将模型按照对应工作场景需求导入虚拟现实设计平台vdp(virtual design platform，vdp)进行编辑、效果调整及进行素材打包。将其上传至云端，在云端完成对接服务，最终依托unity平台得以实现智能变电站、传统综自变电站、发电厂、输电线路以及配电网络相关电力专业工作场景的还原，并能在此场景进行虚拟现场实操工作。5.如权利要求1，所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景的系统及方法，其系统主要组成结构包括制作端口、展示端口、引擎端口三大部分。其中制作端口又包括基于bim技术的revit和3dmax软件所创作的电气设备模型族库、自然环境族库、辅助素材族库、常用设备及工具族库、电力耗材库。展示端口包括vr设备(眼镜、操作手柄)和pc设备等。引擎端口主要依托3d互动内容创造和运营平台unity来实现。6.如权利要求1，所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景的系统及方法，其电气设备模型族库包括电气一次设备和二次设备。其中电气一次设备包括：750kv等级及以下变电站所用到的主变压器、断路器、隔离开关、高抗、电抗器、电容器、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器、开关柜、gis等。二次设备包括：继电保护装置，公用二次设备，如故障录波、对时系统、一体化电源，合并单元，智能终端等。7.如权利要求1，所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景的系统及方法，其自然环境族库主要由天空、白云、刮风、下雨、人物、植物、动物、打雷、闪电、风声、雨声、鸟叫声等构成。8.如权利要求1，所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景的系统及方法，其辅助素材库包括制度规定模板、技术标准模板、工作流程图、配音、3d电子对话框、设备屏柜、设备基础等。9.如权利要求1，所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景的系统及方法，其常用设备及工具族库包括万用、极性表、整流器、逆变器、令克棒、升流器、调压器、螺丝刀、尖嘴钳、扳手等。10.如权利要求1，所述的一种基于bim+vr技术以实现变电站调试试验及巡检工作场景
的系统及方法，其电力耗材库包括电缆、光纤、导线、各类金属件等。

技术总结
本专利申请为一种基于BIM+VR技术以实现电力调试试验及巡检工作场景的系统及方法。其内容主要为通过BIM技术以及3DMAX对电力系统所涉及的相关设备进行建模，形成模型族库。然后通过虚拟影像技术，即VR技术将电力工程各专业工作环境及场景按比例还原。在此场景内，参培人员可以对场景内工作或试验相关的设备进行操作互动，从而完成实操培训的目的。解决了电力系统各单位因工程量大，任务繁重，人员无法有效组织培训所导致的工学矛盾问题。此外，利用此技术，可以实时还原现阶段电力专业各个工作场景，对复杂工程进行提前预演，找到安全隐患，杜绝安全事故发生，保证电力施工和电网安全。安全。


技术研发人员：何彦昊 马玉虎 琚嘉 马佐忠 刘爽 雷祎磊 肖鹏 杨楠 张建云 王栋 郑敏
受保护的技术使用者：宁夏十三赫兹科技有限公司
技术研发日：2021.04.02
技术公布日：2022/10/13