虛擬現實技術在電站汽機輔機設備檢維修中開發和應用

文良偉

摘要：通過虛擬現實技術對燃煤電廠透平輔助設備拆解過程、維修技術、工作原理進行三維顯示和仿真，并將儀器中的三維模型與運行參數、維修數據進行集成和有效關聯，幫助專業技術人員對設備的維修施工、質量控制、專業技術帳目進行科學化、規范化、精細化管理;提高輔助設備事故預防能力，降低設備維修成本，加強設備精細化技術管理水平;該系統為設備技術管理、維修計劃制定、培訓直觀全面、效果優良提供了有力的實用工具。

關鍵詞：汽機輔機設備;檢維修;虛擬現實技術;設備技術管理

1虛擬現實技術概述

1.1虛擬現實技術（VR）簡介

VR是一種創造和體驗虛擬世界的計算機模擬系統。它可以利用計算機生成的仿真環境使用戶沉浸在這種環境中。虛擬現實是利用計算機技術，讀取日常生活中的數據或用戶輸入的指定數據，產生電子信號。輸出裝置對電子信號進行解讀，將其轉化為人們可以感受到的現象，然后通過三維模型呈現出來。

1.2虛擬現實技術的本質

與其他信息傳播媒介相比，VR可以給人們帶來更強的真實感，讓用戶沉浸在計算機建立的三維模型世界中，帶來視覺、聽覺等直觀感受。在計算機創建的虛擬世界中，人們可以通過直接閱讀生活數據或手動輸入數據來調整場景的布局，根據個人需求改變場景，從而滿足個性化需求，靈活高效。

1.3虛擬現實技術的特點

1.3.1虛擬性

VR創造的世界，是通過用戶輸入的數據，利用計算機和相應輸出設備創造的虛擬世界。借VR技術，人們可以將想象中的虛擬事物抽象出來并進行實化。

1.3.2真實性

通過3D建模及相應的圖像處理，利用計算機模擬出來的世界與真實世界具有一定的相似性，處在虛擬世界中的人們能夠與模擬環境產生一定的交互，這極大地增加了VR的真實性。

1.3.3全息式體驗

人們通過聽覺、視覺、味覺、嗅覺、觸覺等感知現實世界。在虛擬現實世界中，通過相應的計算機技術的模擬，人們可以盡可能還原虛擬世界中的各種感官，從而達到“以假充真”的目的，給人身臨其境的體驗。

2虛擬現實技術的開發目標和策略

三維數字虛擬仿真技術在能源產業中的應用是近年來隨著信息技術的快速發展、能源需求的急劇增加以及經濟信息全球化的逐步深化而出現的一項新技術。它在能源行業的信息交流、生產經營管理決策中發揮著越來越重要的作用。隨著社會的全面發展，安全生產問題已成為社會各界關注的焦點。高投入、低效率的方式已不再可行。采用三維數字虛擬仿真技術，建立了能源安全運行的數字工廠。通過提供多人在線互動培訓功能，實行封閉式示范、引導操作和開放自由的運營管理模式，可以有效解決能源企業面臨的問題。

采用虛擬現實技術，實現了蒸汽機輔助設備在三維環境中的拆卸、裝配和檢測，并以三維動態虛擬的方式呈現。介紹了各種輔助設備的工作原理和維修仿真。同時，3D模型可以與實時數據和關系數據庫進行關聯開發，減少管理人員與渦輪專業人員之間信息傳遞的損失，提高工作效率;鞏固設備理論知識，提高設備檢修業務能力，提高電廠蒸汽機輔機。設備事故分析和風險防范能力;有效掌握汽輪機輔助設備的結構特點和運行規律，提高設備維護效率，降低維護成本，提高設備可靠性，為現代設備管理使用精細化提供了三維可視化技術支持。進一步提高水輪機輔助設備的管理水平和技術水平。

3鍋爐三維數字化的技術路線和研發內容

3.1技術路線

1）系統軟件執行

3d數字化的核心引擎讀取系統配置文件，根據配置文件決定了顯示模式，并自動調整相關的模型顯示參數根據顯卡的硬件（顯卡的顯存數量和核心GPU的計算速度）。根據以上信息，建立與顯卡的硬件連接，為3D視覺信息的輸出做準備。模型編輯器設計的模型信息、燈光信息、材質信息、攝像機信息和腳本信息提交給模型引擎。引擎啟動主線程渲染模型，并通過用戶的交互數據（鼠標、鍵盤、交互手套、交互頭盔等）進行循環。引擎中的腳本子系統負責系統與第三方系統的數據交互，如標準數據庫系統（SQLServer、Oracle、DB2等），以及工業數據傳輸協議（UDP、TCP、OPC、SCADA、COM等）。數據輸入、筆譯解釋、數據處理、數據輸出等操作都是通過腳本子系統的數據交互層進行的。默認情況下，引擎在無限循環中執行，直到用戶提交停止或結束信號，然后停止引擎的渲染工作，并釋放與顯卡、內存和其他硬件設備的連接。

2）模型壓縮傳輸

核心3D數字化引擎以優化后的ZIP壓縮格式傳輸設計模型。壓縮時，一是數據塊的重復，即重復3個字節以上。對于這種重復，ZIP使用兩個數字：①重復位置和當前壓縮位置之間的距離;（2）重復的長度，代表重復。假設這兩個數字每個占用一個字節，那么數據就被壓縮了。一個字節總共有從0到255的256個可能值，三個字節有256x256x256，總共是許多可能情況的16x10。兩個重復是單個字節的重復。一個字節只有256個可能的值，因此這種重復是不可避免的。

其中，一些字節出現可能更重要的是，少一些，統計上傾向于不均勻分布，很容易理解，比如一個文本文件，美國一些符號可能很少使用，并使用更多的字母和數字，使用頻率不一樣的字母，據說使用字母e最高概率;許多圖像以暗色調或亮色調出現，暗（或亮）像素被使用得更多。上面提到的短語壓縮的結果也有這樣的趨勢：重復傾向于發生在當前壓縮位置附近，重復長度傾向于很短（20字節或更少）。

3.2三維模型建模

的實際尺寸1：1的輔助設備結構蒸汽機作為建模的基準，建模primitors基于設備的部分結構圖紙是用來構建的三維可視模型輔助設備蒸汽機的發電廠，包括凝汽器、加熱器、除氧器、4 × 1036機組給水泵、冷凝泵、循環泵、真空泵、油泵。

3.3虛擬現實功能實現

1）通過Web瀏覽器的方式實現了蒸汽機輔助設備的三維數字模型，實現了蒸汽機輔助設備的全方位運行蒸汽機三維數字輔助設備模型是基于Web瀏覽器實現的全面交互操作，包括放大、縮小、旋轉、漫游、定位、隱藏、選擇、全圖、拆裝、組件的單獨顯示等。操作簡單方便。

2）實現三維數字化汽機輔機設備模型與設備基礎數據庫的集成開發

建立汽機輔機設備技術管理的三維數字化平臺，并與設備的基礎數據庫進行集成開發，從而可以了解設備的立體結構、規格型號、備品備件、檢修工藝、檢修過程等一系列數據，構建了汽機輔機設備三維可視化技術臺賬。

3）實現汽機輔機設備檢修工序三維仿真對汽機輔機設備的檢修步驟進行三維仿真，動態直觀.展現設備檢修：工序，并對關鍵工序點予以提醒。

結束語

變電站技術的應用越來越廣泛，其調控方式也越來越受到重視，虛擬現實技術在燃煤電廠汽輪機輔助設備維護工作中，應用構建電廠可視化信息管理平臺和工具，創新和提高設備的精細化管理，提高了變電站運行的工作效率和精度。采用虛擬現實技術需要占用較大的空間，在小型變電站的應用可能存在一定的局限性，需要進一步研究和探討。

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