三维可视化输电线路在线监管系统设计与实现

三维可视化输电线路在线监管系统设计与实现

王亚男

河南送变电建设有限公司河南郑州450007

摘要：虚拟现实技术近些年来在各个领域被引起了广泛关注。虚拟现实技术以计算机主要技术为核心，充分利用虚拟世界中的交互技术、实时技术，使用者可以以自然便捷的形式和虚拟世界环境中的对象进行交互，感受如亲临其境。选题来源于唐山市古冶供电公司赵龙线输电线路建设中的信息化管理项目。选题将三维可视化虚拟现实技术应用于输电线路的科研项目中，提出了基于VRP的三维可视化输电线路在线监管系统的解决方案。

关键词：三维可视化；输电线路；在线监管；系统设计；实现

1系统设计

为了能够让本系统在使用和后期维护时更加具有灵活性和高的可维护性，在设计中主要考虑到模块的独立化设计，因此设计中把三维可视化输电线路在线监管系统从功能角度整体上被划分为三个大的功能模块。

1.1数据通讯功能，数据通讯功能包括数据采集和数据存储两个子功能；主要负责远程监控设备数据采集和数据的存储，远程终端设备所采集的数据通过SMS/GRPS方式发送到数据通讯服务器中心，数据通讯服务器中心将各个数据按照数据的不同类型进行分割，并把数据存储到对应的数据库表中，从而达到永久存储数据的目的，并保持历史记录以方便后期查询和统计分析处理。

1.2数据管理功能，数据管理包括基本框架的数据管理和信息查询以及线损分析处理和分析结果的报表打印等处理，在基础框架中远程监控设备信息是整个管理的业务数据之一，使用系统的人员资料管理是整个系统的用户管理包括了用户的身份确认和用户权限的分配，只有获得给定权限的用户才能够进入系统查阅相关资料和统计分析数据以及打印结果报表。数据采集功能分为：远程监控的采集终端设备参数设置和远程监控采集设备实时采集信息的功能；

1.3三维可视化监管功能，这是与用户打交道最多的VRP虚拟化服务平台，这个功能主要提供了三维立体模式展现场景，通过虚拟化技术把现实中的地貌、房屋、树木以及花草等模拟出来，以更加逼真的效果展现给客户监控端，在业务数据处理中，把线塔经过三维模型处理模拟出与现实同样形状的三维物体，并与实际使用的线塔完全一致，这样让用户能够更加清楚的区分各个线塔的数据，在处理场景时，为了配合用户能够了解和掌握场景中三维物体的相关数据，在三维可视化监管系统中增加了文字性说明以及语音解说方式。更加方便用户对数据的阅览。系统使用终端电表集中器将各个终端的设备信息输入系统的数据中心，数据中心将这些终端设备的信息存贮在电路状态信息表中。

数据管理系统模块的结构：包括信息管理模块、数据查询模块、线损分析模块和打印报表模块。其中信息管理功能包括了设备信息管理模块、人员信息管理模块和数据信息管理模块。设备信息管理模块负责对系统使用设备进行数据的操作，包括设备所在位置等；人员信息管理功能主要针对使用本系统的各类人员进行相关管理；数据信息管理模块负责管理远程监控设备的详细资料，对采集的数据进行相关处理，如采集的历史数据删除，查询等。

三维场景处理功能分为场景的获取和场景的处理，三维场景中可以进行漫游、巡视和飞行等功能。通过计算机生成的VRP虚拟化环境，需要有相应的数据库来支持，才可以产生足够的生动的环境，一个虚拟的环境是否生动，取决于人的环境知觉意识。所以建立一个好的虚拟现实环境，必须有足够的数据，以提供这些类似于现实环境。VRP虚拟化数据平台通过数据中心提取电路状态信息，以三维可视化的形式呈现在使用者面前

2系统的实现

2.1数据管理功能的实现

三维可视化输电线路在线监管系统是供电力部门进行电力检修工作的辅助系统，只提供电力部门的工作人员使用，其他人员无权使用，进入系统时需要进行身份验证。身份验证所需数据需要从用户信息表中获取。为了方便各单位的用户使用，由于本系统用户客户端均在单位内部使用，因此，将身份认证绑定到每个单位、部门的IP上，这样针对不同的IP地址即可区分当前登录的用户是那个用户，用户在系统中拥有哪些权限，从而免去了用户每次登录系统都要输入账号和密码的麻烦，为了能够让用户尤其是管理员用户在进行系统管理时，将本系统与其他系统进行身份认证的衔接，尤其是公司内部比较常用的OA办公自动化系统，用户在使用本系统时如果已经通过OA办公自动化系统账号登录OA办公系统中，当用户进入本系统时无需再输入账号和密码，系统将通过OA办公自动化系统自动登录进入，同样，当用户登录本系统时，进入OA办公自动化时也不需要输入账号和密码，直接即可进入，这极大的方便了用户对单位内部各个系统之间的切换使用，无需多次输入账号和密码登入多个系统，

2.2可视化场景交互

VRP虚拟化平台的交互脚本编制中用户根据自己的项目需求，可以利用VRP虚拟化技术平台提供的强大脚本处理功能来自定义场景互动方式。在本系统的项目中，通过VRP虚拟化技术平台提供的脚本编辑器来书写对整个场景的交互控制脚本，在VRP虚拟化平台中，采用的脚本共有三种分类，包括对虚拟化场景的初始化脚本、相机切换动作脚本、对各类事件作出响应的脚本。虚拟化场景的初始化脚本部分，通过脚本用来控制系统载入时的自动显示部分。包括了视频播放控制、应用视频到模型、显示隐藏物体、以及通过名称来切换相机。还包括了播放动画和设置VRP虚拟化渲染窗口的刷新，在刷新过程中，需要连接数据库操作以加载视频。应用视频到模型、视频播放控制、设置定时器，播放视频、删除视频以及切换相机操作。

对于相机切换采用的脚本，主要是用来控制已经设定好的相机的播放方式，可以手工选择，也可以选择自动播放。相机切换主要通过相机的名称进行切换。在整个相机的切换中包括了对整体效果的浏览，当用户选择具体的线塔时，系统将能够按照预期的结果来处理相关场景的显示，从而加载场景拉近或伸长以更加清晰的展现用户希望看到的相关内容。

事件是VRP虚拟化技术在展示场景过程中，持续发生的一些相关操作，包括了用户在场景中的相关控制操作，如用户控制按钮的单击、双击、键盘按键响应等。通过事件处理VRP虚拟化平台所展示的场景具有了与用户交互的能力，根据用户的不同操作VRP虚拟化平台给出不同的处理相应。事件再实现中主要包括了处理背景音乐、处理用户的手动和自动化浏览场景、漫游等功能。

2.3VRP中数据库的使用

在本系统中考虑到与Windows系统以及.NET平台的完美结合，采用了同一公司开发的数据库系统，SQLServer数据库是与Windows同一公司开发的运用在网络上的数据库平台。在SQLServer数据库平台中用户可以设置自己的用户名和密码，用户通过系统进行数据库连接的时候，只需要输入针对数据库的正确用户登录信息，便可以访问安装在其他机器上的SQLServer数据库，并对数据库中的数据进行查询、修改、删除等操作，SQLServer的后台数据库内容更改后会影响到其前台的数据库内容。

3结语

输电线路作为电力系统的重要组成部分，在整个电网系统中起到了很重要的作用。电网企业尤其关注于输电线路的设计规划，建设施工以及后期的运行维护过程中的的安全性。电网系统的经济利用性已经成为电力企事业单位、以及有关的科研工作者近些年来所关注的重要焦点之一。

参考文献

[1]黄斐．面向对象的虚拟现实模拟研究田汁算机科学，2008，35(2)：216-219．

[2]董张卓,孙启宏，杜宇,等,基于面向对象技术的实时电网拓扑表示,西安交通大学学报.2009.