虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電網(wǎng)應(yīng)急演練中的應(yīng)用研究

郝騰飛，薛江，趙永強(qiáng)，李曉瑩，楊元浩

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司教育培訓(xùn)評(píng)價(jià)中心，廣東廣州510000）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電網(wǎng)應(yīng)急演練中的應(yīng)用研究

郝騰飛，薛江，趙永強(qiáng)，李曉瑩，楊元浩

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司教育培訓(xùn)評(píng)價(jià)中心，廣東廣州510000）

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模正在不斷擴(kuò)大并且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，與此同時(shí)，電網(wǎng)也在面臨著各種自然災(zāi)害頻發(fā)的挑戰(zhàn)。在這種情況之下，有必要開展電網(wǎng)應(yīng)急演練方面的研究。主要借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來打造一套三維仿真的應(yīng)急演練系統(tǒng)，借助這套應(yīng)急演練系統(tǒng)來進(jìn)行各種電網(wǎng)方面的模擬仿真操作，提高電網(wǎng)運(yùn)行的效率和安全性。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在電網(wǎng)的應(yīng)急演練當(dāng)中，以大大提高電網(wǎng)應(yīng)急演練的水平。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；電網(wǎng)；應(yīng)急演練；交互技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）主要是以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為核心，并且結(jié)合當(dāng)前的視覺、聽覺以及觸覺來進(jìn)行一體化的開發(fā)與應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用的過程當(dāng)中，還要充分考慮各種應(yīng)用對(duì)象的交互作用，這樣能夠讓用戶產(chǎn)生各種深刻的體驗(yàn)。當(dāng)前，可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來開展電網(wǎng)應(yīng)急演練方面的研究，在系統(tǒng)開發(fā)的過程當(dāng)中重點(diǎn)研究三維仿真技術(shù)，這種技術(shù)能夠?qū)φ麄€(gè)電力設(shè)備信息進(jìn)行比較詳細(xì)的模擬，并且可以為電網(wǎng)企業(yè)提供有效的理論和技術(shù)支撐。這對(duì)提高電網(wǎng)應(yīng)急演練水平具有十分重要的作用和價(jià)值。

1 系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)和原則

1.1 系統(tǒng)的構(gòu)成和開發(fā)流程

電網(wǎng)應(yīng)急演練模擬系統(tǒng)主要由各種應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成，基于此，整個(gè)軟件系統(tǒng)主要由三維建模軟件和各

種處理軟件組成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要包括各種地圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、三維環(huán)境數(shù)據(jù)庫模型以及環(huán)境紋理模型，根據(jù)上述模型的需求，整個(gè)硬件系統(tǒng)還包括聲像處理。在聲像處理系統(tǒng)和感知系統(tǒng)當(dāng)中，可以根據(jù)應(yīng)用情況來構(gòu)建不同的應(yīng)用系統(tǒng)。

1.2 演練模擬仿真中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

在整個(gè)應(yīng)急演練系統(tǒng)當(dāng)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.2.1 虛擬場(chǎng)景交互技術(shù)

在場(chǎng)景交互和角色交互的過程當(dāng)中，協(xié)同作用是非常重要的，這種協(xié)同作用可以根據(jù)環(huán)境及三維行為來完成場(chǎng)景的交互與角色的轉(zhuǎn)換，并且形成一種有效的應(yīng)急演練氛圍。

1.2.2 多人在線技術(shù)

利用這種高效率的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)3D在線聯(lián)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的整合，并且有效實(shí)現(xiàn)多人聯(lián)機(jī)功能。

1.2.3 碰撞檢測(cè)算法

在整個(gè)過程當(dāng)中，還可以利用各種碰撞檢測(cè)算法來檢驗(yàn)環(huán)境的真實(shí)性和物體運(yùn)動(dòng)的逼真性，并且根據(jù)角色與建筑物之間的相對(duì)位置來對(duì)碰撞環(huán)境進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.2.4 粒子特效技術(shù)

在整個(gè)過程中，可利用粒子特效的三維技術(shù)來模擬景物，以提高模擬的效率，充分表現(xiàn)出逼真的三維模擬場(chǎng)景。

1.2.5 與三維技術(shù)的結(jié)合

在整個(gè)過程當(dāng)中，合理地采用淹沒分析、地質(zhì)分析、日照分析以及各種空間分析方法對(duì)多維空間進(jìn)行模擬和分析，并且在分析的過程當(dāng)中充分結(jié)合三維模擬技術(shù)。這種技術(shù)能夠有效地模擬電力設(shè)備的相關(guān)信息，并且確保整個(gè)應(yīng)急演練更加逼真，充分展示出整個(gè)系統(tǒng)的靈活性。

2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)主要采用C/S與B/S相互結(jié)合的架構(gòu)模式來展開分析和研究，從目前來看，C/S技術(shù)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫操作功能和事務(wù)處理功能，由此，整個(gè)數(shù)據(jù)的安全性和完整性可得到充分保障，并在整個(gè)過程當(dāng)中能夠確保整套體系的技術(shù)是安全和成熟的，相應(yīng)的處理操作也會(huì)更加便捷。在大型系統(tǒng)的開發(fā)、使用過程中，借助這種三維虛擬仿真系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)嫶蟮臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)，還能有效地提升網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量，保證客戶端的設(shè)計(jì)風(fēng)格和設(shè)計(jì)界面不會(huì)變化。在演練的過程當(dāng)中，后臺(tái)配置模塊采用的是J2EE的多層體系架構(gòu)，這種體系架構(gòu)能夠很好地適應(yīng)各個(gè)模塊之間的交互與耦合，最大限度地促進(jìn)軟件的開發(fā)和利用。通過集成化的開發(fā)和運(yùn)用，整個(gè)系統(tǒng)能夠有效提高系統(tǒng)的軟件和硬件運(yùn)行環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、安全設(shè)施、服務(wù)器以及操作系統(tǒng)等進(jìn)行完善和利用。支撐層和應(yīng)用層當(dāng)中的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)能夠很好地完成演練的配置管理、演練執(zhí)行以及演練評(píng)估功能等。

3 系統(tǒng)的功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

上述基于虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)能夠很好地為電網(wǎng)的應(yīng)急提供技術(shù)支撐，從目前的情況來看，整個(gè)系統(tǒng)包含4個(gè)大的功能模塊，分別是演練配置管理模塊、演練執(zhí)行模塊、單項(xiàng)技能模塊和演練評(píng)估模塊。

這其中的演練配置管理模塊可以為數(shù)據(jù)提供很好的維護(hù)功能，單項(xiàng)技能模塊可以利用數(shù)字操作、模擬仿真等來打造一套練習(xí)與考核系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

演練配置管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)演練相關(guān)信息的配置管理，主要模塊有：①演練事件管理模塊，設(shè)置演練事件的信息及演練受災(zāi)地點(diǎn)信息。②參演信息管理模塊，對(duì)參演單位進(jìn)行人員配置（需配置參演人員及其具備的演練角色），對(duì)整個(gè)參演的單位及個(gè)人配置相應(yīng)的任務(wù)單，這樣可以充分對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行配置，合理、有效地利用單位的各種資源。③演練場(chǎng)景任務(wù)配置模塊，在整個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景當(dāng)中可以根據(jù)場(chǎng)景來對(duì)任務(wù)進(jìn)行管理。系統(tǒng)的設(shè)置情況比較復(fù)雜，從目前的情況來看，主要包括各種應(yīng)急指揮中心、省公司應(yīng)急指揮中心、搶救中心以及鐵路隧道維修中心。上述中心能夠有效地應(yīng)對(duì)各種應(yīng)急資源的演練和維修，并且確保政府部門在整個(gè)溝通過程當(dāng)中都是相協(xié)調(diào)的，這樣才能夠確保15個(gè)場(chǎng)景任務(wù)能夠順利執(zhí)行。④演練腳本配置模塊，根據(jù)腳本配置在預(yù)置的時(shí)間點(diǎn)向參與演練的人員推送腳本信息及視頻、災(zāi)害圖片信息等。

4 結(jié)束語

本文從電網(wǎng)的應(yīng)急演練角度出發(fā)，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的系統(tǒng)特性展開了分析和研究，設(shè)計(jì)了一套合理、有效的電網(wǎng)應(yīng)急演練系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，從整個(gè)系統(tǒng)的總體功能架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)等方面展開綜合的分析和研究。除此之外，該系統(tǒng)還能夠開展整個(gè)電網(wǎng)應(yīng)急模擬系統(tǒng)的規(guī)劃培訓(xùn)，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的發(fā)展具有十分重要的價(jià)值和意義。

［1］陳希.電網(wǎng)應(yīng)急平臺(tái)研究與建設(shè)［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［2］國務(wù)院辦公廳應(yīng)急管理辦公室，應(yīng)急辦函〔2009〕62號(hào).突發(fā)事件應(yīng)急演練指南［S］.2009-09-25.

［3］國家電力監(jiān)管委員會(huì).電力突發(fā)事件應(yīng)急演練導(dǎo)則［S］.2009-09-04.

［4］王世明，陳希，朱朝陽，等.電力應(yīng)急管理平臺(tái)研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（1）：26-30.

〔編輯：劉曉芳〕

TP391.9；TM73

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.153

2095－6835（2017）19－0153－03