[发明专利]一种适用于VR/AR的变电站运行环境的三维模型构建方法

说明书

本发明公开了一种适用于VR/AR的变电站运行环境的三维模型构建方法，包括以下步骤：S1：利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集点的三维坐标、反射率和纹理信息，快速采集大场景的三维模型及线、面、体各种图件数据；S2：利用检效过的单反相机来采集原始影像数据，利用激光点云处理软件及摄影测量软件快速还原设备、杆塔及线路真实场景及模型；S3：简化三角网数据，降低模型面数，达到优化模型的目的，基于local‑global思想，在不改变结点的相互连结方式下，调整结点的位置，整体上改善图像网格的均匀度。本发明解决变电站设备之前3D建模耗时长、精细度差的问题，使变电站运行系统保持安全、高效的运行。

技术领域

本发明涉及变电站运行环境技术领域，尤其涉及一种适用于VR/AR的变电站运行环境的三维模型构建方法。

背景技术

电力设备检修维修、故障处理、应急抢修等作业运用检修规程和指导书时缺少规范化、标准化的辅助指导；制定的检修计划、工作范围、施工方案、现场勘测、作业状态等环节中缺少可视化描述、精确化呈现、情景式预演的管控工具和手段，必要的警告和提醒更是空白，对生产工作带来了制约，主要表现在以下三点：

(1)电力设备布局紧凑，结构复杂，数量庞大，带来的维护难度高、检操复杂，任务繁重，而及时、精确、高效的检修成为现场管控的障碍。

(2)设备检修技术的信息化、规范化要求越来越高，纸质指导书难以实现设备属性信息展示、检修试验过程数据查询、检修质量100％追溯等效果。

(3)设备不同类型的故障处理主要凭运行经验，人为因素影响大，缺乏故障查找、分析、判断的系统指导和“一设备一册”的运检策略。

国外技术方向、技术水平和关键技术：虚拟现实技术(VirtualReality,VR)是近年来计算机网络世界的热点，在各行业都有非常良好的发展前景才，虚拟现实是计算机模拟的三维环境，客服了传统软件技如GIS系统和平面仿真系统的二维界面的局限，在使用中具有二维界面所不能实现的存在感、交互性、多感知性以及用户的自主性。

国内技术方向、技术水平和关键技术：湖南大学的徐良军等将虚拟现实技术应用于电力安监培训，节省了教师人力资源和硬件设备资源而且增强了培训效果。该培训系统应用了三维建模、碰撞检测和交互行为控制等关键技术。在此系统中，受训者处于一个虚拟的现场作业环境视听空间内，一方面，使受训者能感觉到身临其境的培训过程，增加了培训的趣味性，提升了培训效果；另一方面，多个受训者在虚拟场景中同时进行操作，又具有节省教师人力资源和硬件设备资源的效果。

虚拟现实在电力系统中可以应用于动力系统仿真、大型设备的设计、培训教育系统等方向。国外电力系统的培训仿真器从20世纪70年代初开始发展,开始主要集中在火电厂机组,之后相继发展到电网、变电站的仿真培训。通常由于电力行业的特点，真实操作环境危险系数高，一般都是有经验的师傅用带徒弟的方式来传递经验，效率很不高，在教学过程中也通常采用PPT和图片进行教学，无法真实的还原整个检修过程，学员动手能力也非常有限。因此，我们提出了一种适用于VR/AR的变电站运行环境的三维模型构建方法用于解决上述问题。

发明内容

基于背景技术存在的电力设备检修繁琐，无法及时精准的操控变电站现场，以及变电站检修技术人员在培训和正常作业时耗费较多的人力物力、工作效率低的技术问题，本发明提出了一种适用于VR/AR的变电站运行环境的三维模型构建方法。

本发明提出的一种适用于VR/AR的变电站运行环境的三维模型构建方法，包括以下步骤：

S1：利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集点的三维坐标、反射率和纹理信息，快速采集大场景的三维模型及线、面、体各种图件数据；

S2：利用检效过的单反相机来采集原始影像数据，利用激光点云处理软件及摄影测量软件快速还原设备、杆塔及线路真实场景及模型；