虚拟现实在变电站设计方面的应用v1.0(20110214)

1、目 录 3. 虚拟现实在变电站设计方面的应用 3.1 3.1 变电站设计过程中面临的问题变电站设计过程中面临的问题 3.2 3.2 虚拟现实应用于变电站设计的价值虚拟现实应用于变电站设计的价值 3.3 3.3 虚拟现实的具体应用举例虚拟现实的具体应用举例 3.43.4 变电站虚拟现实系统应用开发过程变电站虚拟现实系统应用开发过程 变电站设计过程中面临 的问题 变电站设计过程中面临的问题 变电站作为一种基本的电力基础设施，有别于其它行业项目，有 着电力行业的特殊要求。变电站内部存放着的是各种重要的电力设备 ，变电站的主要任务就是将主高压电线路调制成可用的低压电，为供 电范围内的用户提供稳定的电力

2、供应。首要功能是保证内部设备的可 靠性，同时也要减少使用维护成本，降低对周边环境的不良影响，在 外观设计上也要符合城市总体规划的要求。因此，变电站的设计和建 设是一项系统而又复杂的工程，牵涉到多个方面环节，如：线路走廊 布置，大型电力建筑物的选址建造，电力设备的运送和安装等。 变电站设计过程中面临的问题 每一个项目的启动都必须经过规划、设计、论证，审批。需要与 电力主管部门、政府规划部门、建设单位协调沟通。经过复杂慎密的 程序，必然生成大量分散的专业图纸、文档、数据。同时由于电力工 程涉及多个专业、领域，而各相关部门大多属于不同行业、领域，知 识储备、技术类别差异较大，对同一问题认识各不相同。

3、面对如此繁 复的杂乱的信息，必然要经过多次现场调研、开会的形式进行沟通和 磋商。不但不直观，难以互相理解，费时费力，还容易造成失误，也 不容易在图纸阶段发现问题。在这些因素制约 下，常会导致设计评审进度缓慢，效率低下， 也影响对项目科学的评价。 虚拟现实在变电站设计方面 应用带来的价值 虚拟现实技术应用带来的价值 通过将虚拟现实技术应用到电力设计变电站工程中去，即是将图 纸数据还原成可切身感受的数字环境，并提供便利的浏览控制方式。 其价值主要表现在： 1、最佳的设计辅助工具 通过将设计图纸、数据、文档通过虚拟现实转换成精确的三维场 景，可以对设计图纸、文档数据起到一个自我审核的作用，可以帮助

4、设计师及时发现不足，更好地验证设计的正确性和可行性，尤其是对 设计方案的深化、功能修正、效果修正，用虚拟现实技术可以表现的 淋漓尽致，通过虚拟现实技术进行量算、漫游等来反复推敲方案的可 行性，有效地规避设计风险，同时也减轻了设计人员的劳动强度、缩 短设计周期、提高设计质量、节省投资。这是传统的技术手段无法相 提并论的。 虚拟现实技术应用带来的价值 2、最直观的交流方式 传统的设计图等表现手段因为不直观容易误导用户，应用虚拟现实技术 ，把复杂难懂的图纸、数据、参数整合起来，转换成直观的场景，降低了决 策、审核人员的专业门槛，提高了信息吸收效率。设计师可以将多种设计方 案利用虚拟现实技术进行展示，

5、决策者可通过亲身感受，评估各方案的特点 与优劣，以便做出最佳的方案决策，不但可以避免决策失误，而且可以提高 资源利用效率和开发成功率，保护投资。利用虚拟现实技术作为大型项目的 展示工具，构筑逼真的三维动态模型，全方位的展示变电站工程内外部空间 及功能，在申报、审批、宣传、交流时，使目标受众产生强烈的参与兴趣， 项目策划者的诉求更易为他人所认同。 虚拟现实技术应用带来的价值 3、最快捷的审批平台 虚拟现实技术提供一个实时交互的审批平台，让审批者可以身临 其境地感受工程建成后的效果，并支持实时高度、总图布置、多方案 等调整。沟通的加强带来了项目的报批速度，从而为项目通审争取宝 贵的时间。 虚拟现实

6、在变电站设计方面 具体应用举例 虚拟现实的具体应用举例 v 检查变电站与周边环境的协调性、适应性。检查变电站与周边环境的协调性、适应性。 通过将变电站建筑三视图的图纸转化为建筑的三维外景模型，将 采集的纹理应用到模型表面，将从实地采集的环境照片加工处理成全 景图和远景模型，与变电站三维模型整合在一起，通过视角缩放、旋 转的实时浏览，就可以让决策参与者直观的、全面的看到项目建成后 的外景效果。 v 检查场景布局。检查场景布局。 通过严格对照图纸的建模，和全部实地采集的纹理数据，逼真的 模拟出变电站建造完成的样子，通过使用最接近于人视觉感受的第一 人称视角，让人仿佛在真正的变电站内部参观浏览，既可

7、以通过全局 视角观看整个变电站外观、布局、甚至是建筑的材质用料。通过显示 消隐功能，还可以清晰的看到内部设备的情况、还有管线的布置。 虚拟现实的具体应用举例 v 检查设备安置的易检视性、易维护性。检查设备安置的易检视性、易维护性。 通过对设备图纸的精确建模，纹理覆盖，包括安装在内部的设备 ，如墙体内管线、地下管道。并将他们按照设计要求摆放到场景中去 。通过鸟瞰视角和第一人称视角，可以清晰地了解到变电站建成后的 内部设备布局情况。通过分层视角确定设备摆放的合理性。通过交互 控制将主要设备突出显示，更有利于问题的发现、改进。通过对设备 安装通路的路径动画演示功能，检视通道的设计合理性。通过指示动

8、画，如电力流动指示动画等通俗易懂的展示，有利于决策者加快理清 重点。 v 检查灯光布置。检查灯光布置。 灯光的安置也是为了检视设备而准备的，要求尽可能得看清设备 状况，不遗漏死角，还要避免过多的能耗和光污染。要想预先知道灯 光布置的结果，就要使用模拟现实的光照分析方法，尽可能的模拟真 实照明效果。 变电站虚拟现实系统应用 开发过程 项目开发过程 需求分析 要了解并满足多种用户的使用需求，使他们都能通过本系统的操作得到自己有用的信息。比如 规划人员，他们需要了解的是这个变电站的外观特征，是否和周边的环境相适应。他们需要通过一 个全景的视角，可以让他们看清变电站外围的情况和周边的景观对照效果。变电

9、站的施工人员，他 们需要知道变电站的房屋结构，地下和夹层的通道情况，来考察工程施工成本。变电站的工作人员 ，他们需要了解每一个设备的位置，变电站的日常维护问题也要考虑。需要通过一个内部视角来模 拟实际检视情况。同时，还需要直观的动画辅助工具来让没有电力专业背景的相关人员迅速了解基 本知识。 功能设计 v 变电站虚拟现实系统功能设计主要以模块设计为主，分为数据变电站虚拟现实系统功能设计主要以模块设计为主，分为数据 模块设计、菜单模块设计、动画交互模块设计。模块设计、菜单模块设计、动画交互模块设计。 数据模块的设计主要考虑纹理图片的加工，模型的制作， 按照目标硬件的配置，设置纹理的格式和分辨率，控

10、制模 型的多边形总量，分配多边形预算，以及数据格式和组织 结构； 菜单模块设计的目的主要是为了降低使用的难度，以用户 体验为核心； 动画交互模块设计则不要求算法高效，尽量保持逻辑结构 清晰，便于维护。 项目实施前期的准备 实施前期工作主要是熟悉项目，收集资料。 项目的制作是为了辅助设计和演示，要求有较强的参考价值。因 此对精度的要求比较高，在资料的采集上也有很高的标准。同时，变 电站工程是专业性较强的项目，涉及到很多专业知识。因此，在开发 前，更需要相关专业知识的沟通和交流。 一方面，仔细阅读变电站可行性研究报告、初步设计说明等相关 的设计文档，研究分析土建平面图、剖面图、电气平面布置图、设备

11、 厂家的设备三视图等CAD图纸。到变电站选址地点考察，拍摄周边环 境的实景照片。到相同类型的已建好变电站拍摄相关照片，一部分用 作建模参考，一部分用来制作材料纹理。 另一方面，详细咨询相关人员，掌握必备的相关知识，与设计人 员保持沟通，在设计人员的协助下，详细了解设计意图，明确要点和 项目的制作规范。经过反复了解充实，直到熟悉、完善充足的相关信 息为止。 具体实施过程 AutoCADPhotoShop 纹理制作：整理图片，无缝处理，纹理制作：整理图片，无缝处理， 细节修补，生成细节修补，生成JPGJPG、PNGPNG文件文件 整理整理CADCAD设计图去除标识设计图去除标识 和辅助线，并拼合所

12、有线，和辅助线，并拼合所有线， 生成生成DAWDAW交换文件。交换文件。 实地拍摄的相片进行筛选，设备实地拍摄的相片进行筛选，设备 全景的用于建模参考，体现设备全景的用于建模参考，体现设备 材质细节的用于制作文理。材质细节的用于制作文理。 3DSMax Power3D 整合模型、纹理数据，添加交互，生成项目文件整合模型、纹理数据，添加交互，生成项目文件 EXE DAWJPG、PNG 制作场景、设备模型，生成制作场景、设备模型，生成MAXMAX文件文件 MAX 发布 结 语 虚拟现实项目的制作过程如同是经历了一次真正的施工过程，项 目的制作进度可以基本上与工程设计工作同步调进行。通过虚拟现实 技术的应用，将变电站设计中复杂、繁琐的图表、数据转换成可以直 接用眼睛看得到的多维视觉表现，通过身临其境的