虛擬現實技術在電網應急演練中的應用研究

郝騰飛，薛江，趙永強，李曉瑩，楊元浩

（廣東電網有限責任公司教育培訓評價中心，廣東廣州510000）

虛擬現實技術在電網應急演練中的應用研究

郝騰飛，薛江，趙永強，李曉瑩，楊元浩

（廣東電網有限責任公司教育培訓評價中心，廣東廣州510000）

隨著電網的不斷發展，電網的規模正在不斷擴大并且電網結構也越來越復雜，與此同時，電網也在面臨著各種自然災害頻發的挑戰。在這種情況之下，有必要開展電網應急演練方面的研究。主要借助虛擬現實技術來打造一套三維仿真的應急演練系統，借助這套應急演練系統來進行各種電網方面的模擬仿真操作，提高電網運行的效率和安全性。將虛擬現實技術應用在電網的應急演練當中，以大大提高電網應急演練的水平。

虛擬現實技術；電網；應急演練；交互技術

虛擬現實（Virtual Reality，VR）主要是以計算機技術作為核心，并且結合當前的視覺、聽覺以及觸覺來進行一體化的開發與應用。在實際應用的過程當中，還要充分考慮各種應用對象的交互作用，這樣能夠讓用戶產生各種深刻的體驗。當前，可以結合虛擬現實技術來開展電網應急演練方面的研究，在系統開發的過程當中重點研究三維仿真技術，這種技術能夠對整個電力設備信息進行比較詳細的模擬，并且可以為電網企業提供有效的理論和技術支撐。這對提高電網應急演練水平具有十分重要的作用和價值。

1 系統建設的目標和原則

1.1 系統的構成和開發流程

電網應急演練模擬系統主要由各種應用軟件和數據庫系統組成，基于此，整個軟件系統主要由三維建模軟件和各

種處理軟件組成。數據庫系統主要包括各種地圖數據庫系統、三維環境數據庫模型以及環境紋理模型，根據上述模型的需求，整個硬件系統還包括聲像處理。在聲像處理系統和感知系統當中，可以根據應用情況來構建不同的應用系統。

1.2 演練模擬仿真中的虛擬現實技術

在整個應急演練系統當中，虛擬現實技術的應用主要體現在以下幾個方面。

1.2.1 虛擬場景交互技術

在場景交互和角色交互的過程當中，協同作用是非常重要的，這種協同作用可以根據環境及三維行為來完成場景的交互與角色的轉換，并且形成一種有效的應急演練氛圍。

1.2.2 多人在線技術

利用這種高效率的網絡聯動機制來實現網絡3D在線聯機，可以實現數據庫的整合，并且有效實現多人聯機功能。

1.2.3 碰撞檢測算法

在整個過程當中，還可以利用各種碰撞檢測算法來檢驗環境的真實性和物體運動的逼真性，并且根據角色與建筑物之間的相對位置來對碰撞環境進行檢驗。

1.2.4 粒子特效技術

在整個過程中，可利用粒子特效的三維技術來模擬景物，以提高模擬的效率，充分表現出逼真的三維模擬場景。

1.2.5 與三維技術的結合

在整個過程當中，合理地采用淹沒分析、地質分析、日照分析以及各種空間分析方法對多維空間進行模擬和分析，并且在分析的過程當中充分結合三維模擬技術。這種技術能夠有效地模擬電力設備的相關信息，并且確保整個應急演練更加逼真，充分展示出整個系統的靈活性。

2 系統技術架構

整個系統主要采用C/S與B/S相互結合的架構模式來展開分析和研究，從目前來看，C/S技術具備強大的數據庫操作功能和事務處理功能，由此，整個數據的安全性和完整性可得到充分保障，并在整個過程當中能夠確保整套體系的技術是安全和成熟的，相應的處理操作也會更加便捷。在大型系統的開發、使用過程中，借助這種三維虛擬仿真系統技術能夠對龐大的數據進行處理，同時，還能有效地提升網絡通信的質量，保證客戶端的設計風格和設計界面不會變化。在演練的過程當中，后臺配置模塊采用的是J2EE的多層體系架構，這種體系架構能夠很好地適應各個模塊之間的交互與耦合，最大限度地促進軟件的開發和利用。通過集成化的開發和運用，整個系統能夠有效提高系統的軟件和硬件運行環境，對系統的網絡設施、安全設施、服務器以及操作系統等進行完善和利用。支撐層和應用層當中的數據支撐服務能夠很好地完成演練的配置管理、演練執行以及演練評估功能等。

3 系統的功能架構及設計

3.1 系統功能架構

上述基于虛擬現實的技術能夠很好地為電網的應急提供技術支撐，從目前的情況來看，整個系統包含4個大的功能模塊，分別是演練配置管理模塊、演練執行模塊、單項技能模塊和演練評估模塊。

這其中的演練配置管理模塊可以為數據提供很好的維護功能，單項技能模塊可以利用數字操作、模擬仿真等來打造一套練習與考核系統。

3.2 系統功能設計

演練配置管理子系統實現對演練相關信息的配置管理，主要模塊有：①演練事件管理模塊，設置演練事件的信息及演練受災地點信息。②參演信息管理模塊，對參演單位進行人員配置（需配置參演人員及其具備的演練角色），對整個參演的單位及個人配置相應的任務單，這樣可以充分對場景進行配置，合理、有效地利用單位的各種資源。③演練場景任務配置模塊，在整個應用場景當中可以根據場景來對任務進行管理。系統的設置情況比較復雜，從目前的情況來看，主要包括各種應急指揮中心、省公司應急指揮中心、搶救中心以及鐵路隧道維修中心。上述中心能夠有效地應對各種應急資源的演練和維修，并且確保政府部門在整個溝通過程當中都是相協調的，這樣才能夠確保15個場景任務能夠順利執行。④演練腳本配置模塊，根據腳本配置在預置的時間點向參與演練的人員推送腳本信息及視頻、災害圖片信息等。

4 結束語

本文從電網的應急演練角度出發，對整個電網的系統特性展開了分析和研究，設計了一套合理、有效的電網應急演練系統。該系統充分借助虛擬現實技術，從整個系統的總體功能架構、技術架構等方面展開綜合的分析和研究。除此之外，該系統還能夠開展整個電網應急模擬系統的規劃培訓，對于整個電網的發展具有十分重要的價值和意義。

［1］陳希.電網應急平臺研究與建設［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［2］國務院辦公廳應急管理辦公室，應急辦函〔2009〕62號.突發事件應急演練指南［S］.2009-09-25.

［3］國家電力監管委員會.電力突發事件應急演練導則［S］.2009-09-04.

［4］王世明，陳希，朱朝陽，等.電力應急管理平臺研究［J］.電網技術，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