目前高壓電氣設(shè)備的操作培訓(xùn)是基于實(shí)物進(jìn)行的，由于高壓導(dǎo)致一定的危險性存在，且無法記錄操作者的每一步操作是否都符合規(guī)范，交互式虛擬操作技術(shù)與電路仿真技術(shù)相結(jié)合可以建立虛擬的電氣設(shè)備和各種儀表，操作者可以交互地選擇不同的儀表來，通過動態(tài)連線來進(jìn)行各類試驗(yàn)，前臺的虛擬仿真將操作者的連接反饋給后臺的電路計算仿真，計算結(jié)果數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)角芭_，前臺根據(jù)計算結(jié)果顯示操作者的操作應(yīng)該引起的結(jié)果，包括指針儀表、數(shù)字式儀表等儀表顯示數(shù)據(jù)、由于電流電壓過大導(dǎo)致的過熱、電火花等現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)高壓試驗(yàn)的實(shí)時交互式操作仿真。同時操作者的每一步操作動作均可以以數(shù)據(jù)和視頻的方式保存下來，供隨后的考核和評估，也可以用于其他學(xué)員學(xué)習(xí)。 

 

隨著單元發(fā)電機(jī)組容量越來越大，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對它的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、安全生產(chǎn)提出了更高的要求，仿真系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這個目的的最佳途徑。通過仿真系統(tǒng)可以優(yōu)化運(yùn)行過程，可以培訓(xùn)操作人員。電力培訓(xùn)仿真系統(tǒng)己成為電站建設(shè)與運(yùn)行中必須配套的裝備。早期培訓(xùn)用仿真機(jī)大都包含對DCS系統(tǒng)的仿真，但往往比較簡單，基本都是“黑盒子”模型，與實(shí)際系統(tǒng)有著很大的差別。其主要作用是對機(jī)組運(yùn)行人員的培訓(xùn)。現(xiàn)代的仿真系統(tǒng)，不但可用于對運(yùn)行人員培訓(xùn)，而且可對熱控人員進(jìn)行DCS組態(tài)與培訓(xùn)。 

 

電力培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，是將仿真技術(shù)應(yīng)用于電站所構(gòu)建的仿真系統(tǒng)，目前主要用于人員培訓(xùn)。其稱呼還有很多，比如電廠仿真系統(tǒng)，電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，電廠仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，電站模擬培訓(xùn)器，電廠模擬培訓(xùn)器，電站仿真機(jī)，電廠仿真機(jī)，等等。 

 

系統(tǒng)集成：

 

整套系統(tǒng)可以細(xì)分為三個部分，即虛擬現(xiàn)實(shí)軟件系統(tǒng)部分、立體顯示部分、3D實(shí)時交互部分三個部分，下面分別介紹。

 

一、虛擬現(xiàn)實(shí)支撐平臺

 

虛擬現(xiàn)實(shí)軟件系統(tǒng)是通過專門的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)平臺，開發(fā)出來一套軟件系統(tǒng)，是虛擬現(xiàn)實(shí)電力培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的靈魂部分，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)運(yùn)算，同時連接和協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的其他各個子系統(tǒng)的工作和運(yùn)轉(zhuǎn)，并與他們共同組成一個完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。目前世界上常用的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)平臺有Unity3D、Virtools等，如今國內(nèi)也有一些虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)平臺涌現(xiàn)出來，但是與國外的相比還是有很大的差距。下面簡單介紹兩款虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)平臺。

 

1、Unity3D

 

Unity3D是由Unity Technologies開發(fā)的一個讓你輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時三維動畫等類型互動內(nèi)容的多平臺的綜合型開發(fā)工具，是一款跨平臺的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)平臺，其開發(fā)的內(nèi)容可發(fā)布至Windows、Mac、Wii、iPhone和Android平臺等。

 

2、Virtools

 

Virtools是一套整合軟件，可以將現(xiàn)有常用的檔案格式整合在一起，如3D的模型、2D圖形或是音效等。Virtools是一套具備豐富的互動行為模塊的實(shí)時3D環(huán)境虛擬實(shí)境編輯軟件，可以制作出許多不同用途的3D產(chǎn)品，如網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)游戲、多媒體、建筑設(shè)計、交互式電視、教育訓(xùn)練、仿真與產(chǎn)品展示等 。

 

二、立體顯示部分

 

立體顯示部分為虛擬現(xiàn)實(shí)電力培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的顯示端，為用戶提供高度逼真、高度清晰、高度沉浸的虛擬環(huán)境，使用戶直接置身于三維信息空間中，可以自由地使用各種信息，并由此控制計算機(jī)。在立體顯示部分，常用的立體顯示部分有：多通道立體顯示系統(tǒng)、桌面型立體顯示系統(tǒng)、頭戴式立體系統(tǒng)，不同類型的顯示系統(tǒng)適合不同的應(yīng)用領(lǐng)域，下面分別簡單介紹這幾種不同類型的顯示系統(tǒng)。 

 

1、多通道立體顯示系統(tǒng)

 

多通道立體顯示系統(tǒng)是指采用多臺投影機(jī)組合而成的多通道大屏幕展示系統(tǒng)，它比普通的標(biāo)準(zhǔn)投影系統(tǒng)具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率，以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。該系統(tǒng)可以應(yīng)用于虛擬仿真、數(shù)字城市規(guī)劃、三維地理信息系統(tǒng)等大型場景仿真環(huán)境。系統(tǒng)按屏幕分類可分為環(huán)幕立體顯示系統(tǒng)、平板幕立體顯示系統(tǒng)、沉浸式CAVE系統(tǒng)；按投影機(jī)的分類可分為主動式和被動式立體顯示系統(tǒng)，搭建不同類別的多通道立體顯示系統(tǒng)其費(fèi)用及顯示效果也不相同，用戶可根據(jù)自己的預(yù)算及需求自行選擇。

 

推薦：多通道環(huán)幕投影、沉浸式CAVE系統(tǒng)

 

2、桌面型立體顯示系統(tǒng)

 

桌面型立體顯示系統(tǒng)通常指3D立體顯示器，3D立體顯示器常用的有裸眼立體顯示器和偏振立體顯示器兩類，裸眼立體顯示器不需要佩戴3D眼鏡即可看到立體效果，偏振立體顯示器需要佩戴偏振眼鏡才可以看到立體效果，兩種類型各有優(yōu)缺點(diǎn)，用戶需要根據(jù)自己的實(shí)際需要選擇合適自己的類型。

 

推薦品牌：推薦品牌：Exceptional3D裸眼立體顯示器、Miracube偏振立體顯示器。

 

3、頭戴式立體顯示系統(tǒng)

 

頭戴式立體顯示系統(tǒng)即數(shù)字頭盔，是虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中3DVR圖形顯示與觀察設(shè)備，可單獨(dú)與主機(jī)相連以接受來自主機(jī)的3DVR圖形信號。使用方式為頭戴式，輔以三個自由度的空間跟蹤定位器可進(jìn)行VR輸出效果觀察，同時觀察者可做空間上的自由移動，如；自由行走、旋轉(zhuǎn)等，沉浸感極強(qiáng)，在VR效果的觀察設(shè)備中，頭戴式立體顯示器的沉浸感優(yōu)于3D立體顯示器的虛擬現(xiàn)實(shí)觀察效果，遜于多通道立體展示系統(tǒng)的觀察效果，在投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，頭戴式立體顯示器可以作為系統(tǒng)功能和設(shè)備的一種補(bǔ)充和輔助。

 

推薦產(chǎn)品：eMagin Z800 3D Visor頭戴立體顯示器、Virtual Research VR1280 虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器、5DT HMD 800-40 3D 虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器。 

 

三、3D實(shí)時交互部分

 

互動系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的顯示設(shè)備及功能，結(jié)合實(shí)時動作捕捉系統(tǒng)（參考：A.R.T.系統(tǒng)解決方案）、數(shù)據(jù)手套（參考：Cyberglove II - 22 Sensors）、位置追蹤器（參考：Polhemus PATRIOT Wireless 電磁式無線追蹤系統(tǒng)）、力反饋設(shè)備（參考：HAPTION-Virtuose 6D Desktop）等設(shè)備，通過對目標(biāo)影像（如參與者）進(jìn)行捕捉拍攝并由影像分析系統(tǒng)分析，從而產(chǎn)生被捕捉物體的動作數(shù)據(jù)，再結(jié)合實(shí)時影像互動系統(tǒng)使參與者與屏幕之間產(chǎn)生互動效果的一種新型系統(tǒng)。下面將分別介紹3D實(shí)時交互系統(tǒng)中涉及的各個各種交互設(shè)備，用戶可根據(jù)需求選擇。

 

1、實(shí)時動作捕捉系統(tǒng)

 

實(shí)時動作捕捉技術(shù)涉及尺寸測量、物理空間里物體的定位及方位測定等方面可以由計算機(jī)直接理解處理的數(shù)據(jù)。在運(yùn)動物體的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器，由動作捕捉系統(tǒng)捕捉跟蹤器位置，再經(jīng)過計算機(jī)處理后向系統(tǒng)提交交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

 

推薦產(chǎn)品：A.R.T.系統(tǒng)解決方案、Xsens Moven慣性運(yùn)動捕捉系統(tǒng)、新版3DSuit慣性動作捕捉系統(tǒng)。 

 

2、數(shù)據(jù)手套

 

數(shù)據(jù)手套是虛擬仿真中最常用的交互工具。數(shù)據(jù)手套設(shè)有彎曲傳感器，彎曲傳感器由柔性電路板、力敏元件、彈性封裝材料組成，通過導(dǎo)線連接至信號處理電路；在柔性電路板上設(shè)有至少兩根導(dǎo)線，以力敏材料包覆于柔性電路板大部，再在力敏材料上包覆一層彈性封裝材料，柔性電路板留一端在外，以導(dǎo)線與外電路連接。把人手姿態(tài)準(zhǔn)確實(shí)時地傳遞給虛擬環(huán)境。

 

推薦品牌：Cyberglove數(shù)據(jù)手套、DGTech數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手套、5DT數(shù)據(jù)手套。

 

3、位置追蹤器

 

位置追蹤器又稱位置跟蹤器，是指作用于空間跟蹤與定位的裝置，一般與其他VR設(shè)備結(jié)合使用，如：數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等，使參與者在空間上能夠自由移動、旋轉(zhuǎn)，不局限于固定的空間位置。操作更加靈活、自如、隨意。產(chǎn)品有六個自由度和三個自由度之分，當(dāng)接收傳感器在空間移動時，能夠精確地計算出其位置和方位。該設(shè)備 消除了延遲帶來的問題，因?yàn)樗峁┝藙討B(tài)的、實(shí)時的六自由度的測量位置(X, Y, 和 Z 笛卡爾坐標(biāo)) 和方位（俯仰角、偏行角、滾動角），無論在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用領(lǐng)域，還是在控制模擬器的投影機(jī)運(yùn)動時，還是在生物醫(yī)學(xué)的研究中，它是測量運(yùn)動范圍和肢體旋轉(zhuǎn)的理想選擇。它是快速、精確、而且容易使用。

 

推薦品牌：Polhemus 電磁式無線追蹤系統(tǒng)、Xsens慣性位置追蹤器、Ascension電磁式位置追蹤器。

 

4、力反饋設(shè)備

 

所謂力反饋（Force Feedback），本來是應(yīng)用于軍事上的一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它利用機(jī)械表現(xiàn)出的反作用力，將游戲數(shù)據(jù)通過力反饋設(shè)備表現(xiàn)出來，可以讓用戶身臨其境地體驗(yàn)游戲中的各種效果。 力反饋技術(shù)能將游戲中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成用戶可以感覺到的效果，例如道路上的顛簸或者轉(zhuǎn)動方向盤感受到的反作用力，這些效果都是力反饋控制芯片“播放”出來的，

 

推薦品牌：HAPTION力反饋設(shè)備、Sensable力反饋設(shè)備。

 

應(yīng)用領(lǐng)域：

 

適用于電廠建設(shè)、電力教學(xué)培訓(xùn)及應(yīng)急演練等。