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1、(10)申请公布号 CN 104103088 A (43)申请公布日 2014.10.15 CN 104103088 A (21)申请号 201410343888.9 (22)申请日 2014.07.19 G06T 13/20(2011.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100031 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 国网福建省电力有限公司 国网福建省电力有限公司福州供电 公司 国网福建省电力有限公司管理培训 中心 厦门亿力吉奥信息科技有限公司 (72)发明人 李功新 王永明 林国贤 林鹏程 陈大凤 张丰 朱菁 郭碧媛 高秋锋 谢东方 邹宝钦 郭飞云 (74)专利代理机构 福州。
2、元创专利商标代理有限 公司 35100 代理人 蔡学俊 (54) 发明名称 变电站内部结构三维展示和工作原理的三维 动画演示方法 (57) 摘要 本发明涉及一种变电站内部结构三维展示和 工作原理的三维动画演示方法， 其特征在于 ： 步 骤 SO1 ： 采集变电站内部结构的 CAD 图纸、 一次 设备运行规程以及该些一次设备现场照片 ； 步骤 S02 ： 将采集的数据通过 3DMAX 建模， 搭建成标准 的3DMAX模型数据 ； 步骤S03 ： 通过Virtools3D渲 染引擎制作逼真的设备结构效果 ； 步骤 S04 ： 发布 成可交互性的智能变电站内部结构和一次设备整 体三维仿真系统。本发明。
3、能实现智能变电站内部 构造三维展示。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104103088 A CN 104103088 A 1/1 页 2 1. 一种变电站内部结构三维展示和工作原理的三维动画演示方法， 其特征在于 ： 步骤 SO1 ： 采集变电站内部结构的 CAD 图纸、 一次设备运行规程以及该些一次设备现场 照片 ； 步骤 S02 ： 将采集的数据通过 3D MAX 建模， 搭建成标准的 3D MAX 模型数据 ； 步骤 S0。
4、3 ： 通过 Virtools 3D 渲染引擎制作逼真的设备结构效果 ； 步骤 S04 ： 发布成可交互性的智能变电站内部结构和一次设备整体三维仿真系统。 2. 根据权利要求 1 所述的变电站内部结构三维展示和工作原理的三维动画演示方法， 其特征在于 ： 所述的 3D MAX 模型数据搭建后存储于数据库中， 以利后续 Virtools 3D 渲染 引擎的调用制作。 3. 根据权利要求 1 所述的变电站内部结构三维展示和工作原理的三维动画演示方法， 其特征在于 ： 所述的采集数据包括人为修正数据。 权 利 要 求 书 CN 104103088 A 2 1/3 页 3 变电站内部结构三维展示和工作。
5、原理的三维动画演示方法 技术领域 0001 本发明涉及变电站内部结构展示技术领域， 特别是基于全局照明 （global illumination） 、 3D MAX技术和Virtools 3D渲染引擎(Mental ray),依据智能变一次设备 内部结构 CAD 图， 实现智能变电站内部构造三维展示。 背景技术 0002 目前 ， 国内外的一些变电站三维仿真系统主要采用 Local Illumination （局部照 明） 技术建立虚拟场景或者无光照效果的虚拟场景， 而且应用于展示常规变电站一、 二次设 备外观展示， 系统所展示的内容讲解或提示多为单一场景下设备运行基本操作规程说明， 功能比较。
6、单一。 如果运行人员需要了解内部构造， 只能依据设备文字性说明书， 无法直观的 看到设备内部构造， 更无法直观看到内部设备的工作过程。 0003 Global Illumination（全局照明） 是一个和 Local Illumination（局部照明） 相 对的概念。绝大部分简单的 3D 软件都能提供 Local Illumination 的支持。但是 Local Illumination 在应用上有极大的局限。Local Illumination 只考虑光源对目标物体的改 变， 而不去考虑该光源对其他对象的影响。而在 Global Illumination 中光线对于目标对 象以外的影响。
7、将会被同时计算。 现代的全局照明往往同时包含了光线追踪渲染和辐射度渲 染， 渲染器用辐射度计算出全局与视图无关的照明方案， 然后Ray tracing使用这个方案渲 染跟视图相关的图像并增加镜像高光和反射， 本发明运用这技术完美的展示了设备内部构 造效果。 0004 常规变电站的三维仿真主要是针对变电站一、 二次设备外观展示或者单一场景下 设备运行基本操作规程说明， 运维人员对设备内部结构一无所知， 本发明既能完美的展示 设备内部构造， 又能生动的利用三维动画展示设备运行原理， 用户还可以通过鼠标键盘与 平台互动， 自由控制视角近距离查看设备构造。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种变。
8、电站内部结构三维展示和工作原理的三维动画演示 方法， 能实现智能变电站内部构造三维展示。 0006 本发明采用以下方案实现 ： 一种变电站内部结构三维展示和工作原理的三维动画 演示方法， 其特征在于 ： 步骤 SO1 ： 采集变电站内部结构的 CAD 图纸、 一次设备运行规程以及该些一次设备现场 照片 ； 步骤 S02 ： 将采集的数据通过 3D MAX 建模， 搭建成标准的 3D MAX 模型数据 ； 步骤 S03 ： 通过 Virtools 3D 渲染引擎制作逼真的设备结构效果 ； 步骤 S04 ： 发布成可交互性的智能变电站内部结构和一次设备整体三维仿真系统。 0007 在本发明一实施例。
9、中， 所述的 3D MAX 模型数据搭建后存储于数据库中， 以利后续 Virtools 3D 渲染引擎的调用制作。 说 明 书 CN 104103088 A 3 2/3 页 4 0008 在本发明一实施例中， 所述的采集数据包括人为修正数据。 0009 1、 本发明具有以下有益效果 ： 常规变电站三维仿真比较单一， 用户无法了解一次 设备内部结构， 本发明依据 CAD 图纸正确的搭建一次设备三维模型和设备内部运行原理动 画， 利用 Vritools 3D 渲染引擎增加互动， 直观的展示出设备内部构造和原理动画， 能够快 速培训运维人员、 使他们能在短时间内掌握现场的操作技能。 0010 2、 。
10、把三维仿真技术利用在智能变电站上， 现有的三维仿真都为常规站的仿真， 智 能变电站与常规变电站区别比较大。 主要的区别在于原来看的见摸得着的电缆改成了光纤 和交换机， 设备之间的连接关系通过网络来定义。 用户无法看到设备直接的联系， 本发明仿 真了智能变电站， 用户也可以对这些关系也一目了然。 附图说明 0011 图 1 是本发明方法流程示意图。 具体实施方式 0012 为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更为明显易懂， 下面结合附图对本发明 的具体实施方式做详细的说明。 0013 在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。 但是本发明能够以多种不 同于在此描述的其它方式来实施， 本领。
11、域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类 似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。 0014 本发明需要对智能变电站一次设备的数据采集、 整理， 开发人员携带专业相机和 DV， 以及一些必要的测量工具， 如红外测距、 标尺等， 在变电站运行人员的配合下， 对一些 不带电的设备尽可能的拍摄内部结构， 记录下每个部件的位置及功能， 利用 Autodesk 3ds Max 进行全角度的比对建模， 结合一次设备的 CAD 图纸， 分析得出该设备的是由哪些部件 构成， 并把这些小部件模型建立成模型库数据。由于现场大部分设备都是带电的， 所以不 可靠近， 更不可能知道它的内部部件是如何工作。
12、的， 对于设备生产厂家， 设备内部结构的数 据及运行原理往往是保密的， 开发人员必须结合专家意见、 运行规程， 应用矩阵解析法进行 常用机构运动分析、 尺寸综合的理论和方法， 结合图解法找止回点特性 , 再通过 3D MAX 制 作动画模拟， 反复的比对校正动画及参数， 模拟出一次设备内部的运行原理， 应用 3D MAX 制作出最终模型与动画， 生成最终基础模型数据库 （例 ： 主变设备外观及内部模型的制作， 主要以现场拍摄到的设备照片为建模的主要途径， 并将其可操作部分拍摄为录像视频， 结 合相关的内部 CAD 图纸、 变电站现场运行规程进行有效的生成模型库， 在通过矩阵分析法 和图解法分析。
13、主变内部各个齿轮或其他部件的运行原理， 先制作出简单的运行动画， 经过 专家的审核意见反复修改调试， 生成最终的模型和动画， 入库生成模型数据库） ， 最后通过 Virtools 3D 渲染引擎进行交互仿真的制作， 制作出三维展示模型是可互动可操作的， 用 户可以通过鼠标拉动 360 度全方位查看设备外观及内部结构， 并可通过鼠标滚轮滚动对设 备任意部位进行局部放大进行详细查看。 0015 如图 1 所示， 本实施例子一种变电站内部结构三维展示和工作原理的三维动画演 示方法， 其特征在于 ： 步骤 SO1 ： 采集变电站内部结构的 CAD 图纸、 一次设备运行规程以及该些一次设备现场 说 明 。
14、书 CN 104103088 A 4 3/3 页 5 照片 ； 值得一提的是， 该些数据的采集就如上述， 可以通过各种手段采集， 本实施例中的该 步骤仅仅是明确， 采集上述的该些数据， 以便为后续模型的建立提供基础 ； 步骤 S02 ： 将采集的数据通过 3D MAX 建模， 搭建成标准的 3D MAX 模型数据 ； 步骤 S03 ： 通过 Virtools 3D 渲染引擎制作逼真的设备结构效果 ； 步骤 S04 ： 发布成可交互性的智能变电站内部结构和一次设备整体三维仿真系统。 0016 在本发明一实施例中， 所述的 3D MAX 模型数据搭建后存储于数据库中， 以利后续 Virtools 。
15、3D 渲染引擎的调用制作。 0017 在本发明一实施例中， 所述的采集数据包括人为修正数据。 0018 本发明虽然已以较佳实施例公开如上， 但其并不是用来限定本发明， 任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内， 都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发 明技术方案做出可能的变动和修改， 因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容， 依据本发明 的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化及修饰， 均属于本发明技术方案 的保护范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例， 凡依本发明申请专利范围所做的均等变 化与修饰， 皆应属本发明的涵盖范围。 说 明 书 CN 104103088 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 104103088 A 6 。