基于虚拟现实技术的水电厂操作推演系统的设计与实现

摘要

为了观察水电厂操作特点，通常运用三维可视化技术建立操作推演模拟系统，面对特定环境和任务需要展开复杂计算，导致系统应用时连接时延较长。为了解决这一问题，提出基于虚拟现实技术的水电厂操作推演系统。硬件方面，完成了360度全景摄像头和大屏幕投影显示装置的设计。在软件方面，结合直方图均衡化算法和改进特征匹配算法，实现多帧水电厂操作现场图像的拼接，得到360度全景图。运用虚拟仿真技术，在虚幻引擎虚拟仿真平台内自动搭建水电厂仿真模型，将全景图映射到对应模型区域，并结合基于双向反射分布函数的优化模型，进一步渲染虚拟场景的光线环境。针对发电机、水轮机建立对应的设备运行数学模型，将其引入到虚拟场景中模拟设备正常操作。最后，建立包含人工指挥和人工智能智慧路径的推演交互操作模式，确保系统可以按照具体要求执行不同的推演动作。测试结果表明，在并发用户数量达到450时，系统连接时延仅为0.71 s,满足了系统运行的实时性要求。

关键词

虚拟现实技术 / 全景图 / 虚拟场景 / 数学模型 / 水电厂 / 操作推演

基金资助

中国长江电力科技项目资助(Z422302007)