基于物聯(lián)網(wǎng)與三維可視化技術(shù)的智能變電站綜合輔助系統(tǒng)研究資料

基于物聯(lián)網(wǎng)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能變電站綜合輔助系統(tǒng)研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以定義為對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行五維時(shí)空的仿真，即除了對(duì)三維空間和一維時(shí)間仿真外，還包含對(duì)自然交互方式的仿真。它由計(jì)算機(jī)生成,通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的交互式場景仿真，是一種可以創(chuàng)造和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包含一個(gè)逼真的三維虛擬環(huán)境和符合人們自然交互習(xí)慣的人機(jī)交互界面，分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還要包含用于共享信息的人機(jī)交互界面。集成應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在變電站輔助控制系統(tǒng)中，將極大的豐富智能變電站輔助控制系統(tǒng)的內(nèi)涵，提升智能變電站全站全景全息的信息化水平，實(shí)現(xiàn)安防消防監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、動(dòng)力監(jiān)測、運(yùn)行輔助、檢修輔助、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、預(yù)報(bào)警等系統(tǒng)的集成應(yīng)用和聯(lián)動(dòng)控制、資產(chǎn)管理等功能，提高變電站的智能化水平，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供決策技術(shù)支撐。系統(tǒng)整體架構(gòu)1.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能變電站輔助控制與監(jiān)測系統(tǒng)研究智能變電站要求全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化，并可根據(jù)需要支持實(shí)時(shí)自動(dòng)控制智能調(diào)節(jié)在線分析決策協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能。物聯(lián)網(wǎng)是建立于物與物、物與人之間的網(wǎng)絡(luò)，它通過裝置在各類物體上的電子標(biāo)簽、傳感器及二維碼等，經(jīng)過接口與網(wǎng)絡(luò)相連，從而給物體賦予智能，可以實(shí)現(xiàn)人與物、物與物間的溝通和對(duì)話。因此，物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的高度認(rèn)知和智能化決策控制對(duì)變電站輔助生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行智能運(yùn)行管理，首先依賴于對(duì)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行參數(shù)的在線監(jiān)測和實(shí)時(shí)信息掌控，基于此，物聯(lián)網(wǎng)作為智能信息感知末梢，成為推動(dòng)智能變電站發(fā)展的重要技術(shù)手段。1.1研究內(nèi)容1.1.1物聯(lián)網(wǎng)傳感器終端研究物聯(lián)網(wǎng)終端是物聯(lián)網(wǎng)中連接傳感網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)及向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備。它擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)采集、初步處理、加密、傳輸?shù)榷喾N功能。智能傳感器終端由外圍接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊和電源模塊組成。下圖為物聯(lián)網(wǎng)終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。物聯(lián)網(wǎng)終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖物聯(lián)網(wǎng)終端基本由外圍感知（傳感）接口，中央處理模塊和外部通訊接口三個(gè)部分組成，通過外圍感知接口與傳感設(shè)備連接，如RFID讀卡器，紅外感應(yīng)器，環(huán)境傳感器等，將這些傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過外部通訊接口，如：GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、WIFI等方式發(fā)送到以太網(wǎng)的指定中心處理平臺(tái)。1.1.2有線組網(wǎng)方式特點(diǎn)：通信線路穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡單，但安裝地點(diǎn)易受限制，布線復(fù)雜。無線組網(wǎng)方式特點(diǎn)：安裝地點(diǎn)不受限制，無需布線，現(xiàn)場施工方便，但通信易受電磁干擾，抗干擾技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。根據(jù)變電站的實(shí)際情況，布點(diǎn)多用量大及用在高壓帶電設(shè)備上有絕緣要求的傳感器采用無線傳感器，如用于對(duì)環(huán)境溫濕度高壓設(shè)備運(yùn)行溫度感知的傳感器，以此組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN（WirelessSensorNetwork）其他輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的傳感器布點(diǎn)少無絕緣問題且易于布線采用有線網(wǎng)絡(luò)，以降低成本且便于維護(hù)。1.1.3接收傳感網(wǎng)測控平臺(tái)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，評(píng)估變電站的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)判出各類異常情況，執(zhí)行判斷結(jié)果，實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，消除異常情況造成的影響；形成異常情況處理過程報(bào)告，及時(shí)將結(jié)果上報(bào)遠(yuǎn)方集控中心；監(jiān)測輔助系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行遠(yuǎn)方集控中心的各項(xiàng)命令，規(guī)范與監(jiān)控系統(tǒng)的通信規(guī)約。1.2技術(shù)路線1.2.1總體方案設(shè)計(jì)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過對(duì)外界的感知，構(gòu)建傳感測控網(wǎng)絡(luò)在傳感測控網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上建立輔助控制與監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)視安全警衛(wèi)火災(zāi)報(bào)警與消防及采暖通風(fēng)等功能的集成，實(shí)現(xiàn)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)智能監(jiān)測智能判斷智能管理智能驗(yàn)證等功能輔助控制與監(jiān)測系統(tǒng)分層：第一層為遠(yuǎn)方集控站管理主機(jī)，第二層為站內(nèi)控制主機(jī)，第三層為由物聯(lián)網(wǎng)組成的變電站各輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)（系統(tǒng)構(gòu)架見圖）。第一層功能：遠(yuǎn)方集控站管理主機(jī)接收站內(nèi)控制主機(jī)處理后的各輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)運(yùn)行工況，包括各種異常情況處理結(jié)果視頻錄像等，同時(shí)集控站操作人員下發(fā)各種控制指令，如推畫面啟動(dòng)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)空調(diào)溫度等，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。第二層功能：站內(nèi)控制主機(jī)接收傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，評(píng)估輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)判出各類異常情況，執(zhí)行判斷結(jié)果，實(shí)現(xiàn)各輔助生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)及相互之間的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，消除異常情況造成的影響;形成異常情況處理過程報(bào)告，及時(shí)將結(jié)果上報(bào)遠(yuǎn)方集控中心，接收并執(zhí)行遠(yuǎn)方集控中心下發(fā)的各項(xiàng)指令。第三層功能：由物聯(lián)網(wǎng)組成的變電站各輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)，包含感知用傳感器及匯聚節(jié)點(diǎn)（傳感網(wǎng)絡(luò)）和執(zhí)行用智能終端（聲光報(bào)警智能風(fēng)機(jī)及空調(diào)等）傳感器包括高清攝像機(jī)圍墻震動(dòng)傳感器感溫感煙傳感器無線溫濕度傳感器水位傳感節(jié)器及氣體傳感器等，各傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)經(jīng)匯聚節(jié)點(diǎn)匯聚后上傳至站內(nèi)控制主機(jī)，智能終端執(zhí)行站內(nèi)控制主機(jī)處理的結(jié)果，如排風(fēng)抽濕自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)溫度發(fā)出聲光告警信號(hào)以及在火災(zāi)時(shí)自動(dòng)閉鎖風(fēng)機(jī)防止火災(zāi)蔓延等。1.2.2聯(lián)動(dòng)方案設(shè)計(jì)在站內(nèi)控制主機(jī)設(shè)置一套后臺(tái)系統(tǒng)，采用通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)各輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)內(nèi)部及相互之間的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，方法如下：（1）建立各傳感器的編號(hào)及各預(yù)置位與代表GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvent)事件內(nèi)容的變量列表成員之間的映射關(guān)系；（2）站內(nèi)控制主機(jī)捕獲并解析報(bào)文；（3）根據(jù)映射關(guān)系找到與事件相關(guān)的傳感器，通過多傳感器協(xié)同感知及圖像復(fù)核確認(rèn)該事件；（4）調(diào)用該事件相關(guān)控制函數(shù)，實(shí)現(xiàn)切換視頻通道啟動(dòng)或閉鎖終端設(shè)備（風(fēng)機(jī)空調(diào)及排水泵等）完成數(shù)據(jù)儲(chǔ)存發(fā)送事件報(bào)告及報(bào)警等一系列協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)功能及各種事件的控制函數(shù)采用軟件編程實(shí)現(xiàn)，當(dāng)多種事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，按照程序預(yù)先設(shè)定的優(yōu)先級(jí)自動(dòng)處理。協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)程序框架圖1.2.3輔助控制與監(jiān)測系統(tǒng)的智能化應(yīng)用輔助控制與監(jiān)測系統(tǒng)的智能化應(yīng)用是智能變電站中一個(gè)全新的智能化應(yīng)用領(lǐng)域，也是變電站輔助生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)智能運(yùn)行管理需要所進(jìn)行的應(yīng)用拓展。在智能變電站的演變過程中，根據(jù)技術(shù)發(fā)展和管理需要將輔助控制與監(jiān)測系統(tǒng)分成10個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的典型應(yīng)用包括：（1）圖像監(jiān)視子系統(tǒng)采用智能高清攝像機(jī)結(jié)合圖像識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別跟蹤進(jìn)入視場范圍內(nèi)的目標(biāo)，圖像自動(dòng)彈出在監(jiān)視器的最頂層，值班人員可迅速直觀的看到現(xiàn)場的實(shí)際情況。（2）安全警衛(wèi)子系統(tǒng)針對(duì)圖像監(jiān)視子系統(tǒng)的不足，組建多類型傳感器(如圍墻震動(dòng)傳感器)協(xié)同感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全新的目標(biāo)識(shí)別多點(diǎn)融合和協(xié)同感知;聲光報(bào)警設(shè)備向現(xiàn)場進(jìn)行聲光告警，值班人員通過麥克風(fēng)設(shè)備向現(xiàn)場通話告警，警告可疑人員;當(dāng)入侵目標(biāo)強(qiáng)行翻越圍墻時(shí)，啟動(dòng)電子圍欄擊退入侵目標(biāo)，電子圍欄可遠(yuǎn)程設(shè)定投退。（3）火災(zāi)報(bào)警及消防子系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)理念集成現(xiàn)有成熟產(chǎn)品，通過讀取感煙感溫傳感器的信號(hào)，結(jié)合圖像識(shí)別環(huán)境溫度等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站火災(zāi)的智能檢測報(bào)警及主變充氮滅火的聯(lián)動(dòng)處理;實(shí)現(xiàn)對(duì)各種消防設(shè)備的狀態(tài)檢測與故障警報(bào);實(shí)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)與空調(diào)風(fēng)機(jī)的閉鎖聯(lián)動(dòng)。（4）采暖通風(fēng)子系統(tǒng)通過無線溫濕度傳感器監(jiān)測室內(nèi)外的溫濕度情況，經(jīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）傳送至匯聚節(jié)點(diǎn)，再經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)上傳站內(nèi)控制主機(jī);主機(jī)根據(jù)室內(nèi)外溫濕度狀況對(duì)空調(diào)的溫度排風(fēng)機(jī)的風(fēng)向等進(jìn)行自動(dòng)控制;當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)與火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)閉鎖空調(diào)風(fēng)機(jī)，防止火災(zāi)蔓延。（5）給排水子系統(tǒng)安裝水位傳感器對(duì)污水池電纜溝等位置進(jìn)行水位監(jiān)測，當(dāng)水位告警時(shí)啟動(dòng)攝像頭聯(lián)動(dòng)，查看現(xiàn)場情況，遠(yuǎn)程查詢積水情況，遠(yuǎn)程控制排水泵運(yùn)行。（6）GIS室SF6泄漏監(jiān)測子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)SF6氣體泄露監(jiān)測及智能處理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能有：SF6氣體泄漏的漏點(diǎn)定位監(jiān)測；當(dāng)SF6濃度超標(biāo)時(shí)發(fā)出告警信號(hào)，提示值班人員勿入;啟動(dòng)風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自動(dòng)排風(fēng);遠(yuǎn)程查詢SF6監(jiān)測情況，確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行;當(dāng)巡視人員計(jì)劃進(jìn)入GIS室時(shí)，提前遠(yuǎn)程開啟風(fēng)機(jī)排風(fēng)，減少等待時(shí)間。（7）智能巡視子系統(tǒng)。在巡視路徑關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置高清攝像機(jī)（與圖像監(jiān)視子系統(tǒng)共享)，巡檢人員身穿帶可識(shí)別標(biāo)志的巡視服裝按設(shè)定路徑進(jìn)行巡視;系統(tǒng)通過智能視頻識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別巡視人員是否經(jīng)過了某個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，記錄下巡檢人員在經(jīng)過關(guān)鍵點(diǎn)的時(shí)間與對(duì)應(yīng)視頻信息;根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則對(duì)本次巡檢的質(zhì)量情況進(jìn)行判斷，對(duì)質(zhì)量欠佳的巡視進(jìn)行提示。（8）防誤入帶電間隔子系統(tǒng)在遠(yuǎn)方或變電站控制室，根據(jù)操作票提供的檢修范圍在系統(tǒng)后臺(tái)的電氣平面圖上繪出虛擬的安全措施防護(hù)圍欄;安監(jiān)人員在現(xiàn)場布置可識(shí)別安全措施圍欄;檢修人員身穿帶可識(shí)別標(biāo)志的檢修服裝進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行檢修操作;現(xiàn)場高清攝像機(jī)（與圖像監(jiān)視子系統(tǒng)共享)對(duì)可識(shí)別安全措施圍欄及檢修人員進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)識(shí)別出現(xiàn)場檢修人員進(jìn)入范圍與虛擬安全措施圍欄范圍不一致時(shí)，即判斷為誤入帶電間隔，系統(tǒng)發(fā)出告警信號(hào)。（9）高壓設(shè)備運(yùn)行溫度在線監(jiān)測子系統(tǒng)。無線溫度傳感器采用結(jié)構(gòu)膠安裝方式，直接安裝在高壓輸變電設(shè)備可能的發(fā)熱處，如:動(dòng)力電纜電纜接頭刀閘觸點(diǎn)開關(guān)靜觸點(diǎn)銅排連接點(diǎn)電抗器電容器外殼和設(shè)備安裝環(huán)境內(nèi)與場地，實(shí)現(xiàn)溫度和溫升的高可靠實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測溫度信息經(jīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN），與采暖通風(fēng)子系統(tǒng)共享)上傳至站內(nèi)控制主機(jī)，主機(jī)通過比較設(shè)備與環(huán)境的相對(duì)溫升室內(nèi)與室外大氣的相對(duì)溫升，分析可能的過熱情況，提前發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒管理人員進(jìn)行處理。（10）主變紅外熱成像診斷子系統(tǒng)考慮到以往主變壓器溫度監(jiān)測的缺陷，安裝主變壓器紅外熱成像儀，結(jié)合圖像監(jiān)視子系統(tǒng)的高清攝像機(jī)對(duì)主變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)熱圖像監(jiān)測;主變紅外熱成像診斷子系統(tǒng)提供診斷軟件，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控測溫分析錄像及報(bào)警等一系列操作。2.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能變電站三維建模研究二維GIS、數(shù)碼照片和視頻監(jiān)控等可視化技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用于變電站的可視化管理，但這些可視化手段并不能直觀、真實(shí)地反映變電站密集的設(shè)施設(shè)備在三維空間的分布情況。在很多行業(yè)的設(shè)計(jì)、施工和管理過程中，開始采用三維可視化手段來真實(shí)表現(xiàn)各種特征、細(xì)節(jié)、操作環(huán)境和運(yùn)行過程，變電站也不例外。常用的三維變電站建模手段主要包括以下兩種：1）利用地面激光雷達(dá)掃描變電站，獲取密集的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后使用MicroStation、3DMax等三維建模工具建立變電站三維模型。2）基于設(shè)計(jì)圖紙和廠家設(shè)備圖紙，利用3DMax等三維建模工具，建立各種設(shè)備元件模型，組合形成整個(gè)變電站三維模型?？梢暬筝^高的時(shí)候，還需要采用數(shù)碼相機(jī)補(bǔ)拍一些照片用于輔助建模，并作為貼圖紋理。以上兩種方法，均是采用逆向建模的方法。建立的模型非常細(xì)致，每個(gè)元件都可單獨(dú)建模，再輔之以面向?qū)ο蟮木幊痰仁侄危尚纬煞浅Ｍ陚浜颓逦淖冸娬灸Ｐ?，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種操作等應(yīng)用。但這些方法，建模的工作量大，周期長，只適合應(yīng)用于要求高、投入大的變電站三維可視化。此外，這些方法建立的三維模型復(fù)雜，需要較高配置的電腦和復(fù)雜的算法才能實(shí)現(xiàn)順暢的瀏覽和操作。2.1研究內(nèi)容系統(tǒng)通過三維建模軟件建立三維場景和精確的設(shè)備模型，通過Ogre底層圖形庫，將所建立的三維場景和設(shè)備模型顯示出來；通過下一代網(wǎng)絡(luò)（NextGenerationNetwork，NGN）技術(shù)，將三維變電站模擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，并與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)互通；通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使用戶與三維變電站模擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行交互。具體實(shí)現(xiàn)方式為站端的組態(tài)模型、三維交互和動(dòng)態(tài)展示。2.1.1組態(tài)模型對(duì)站內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行建模，通過模型數(shù)據(jù)的累積，形成變電站設(shè)備模塊庫；通過組態(tài)方式，模塊化的設(shè)計(jì)，形成變電站建模編輯組態(tài)軟件，利用各種變電站設(shè)備模型方便地構(gòu)建出變電站場景模型。2.1.2三維交互三維場景采用模塊化建模方式，對(duì)三維場景中的設(shè)備按照對(duì)象進(jìn)行區(qū)分，通過人機(jī)界面直接對(duì)場景中的設(shè)備進(jìn)行操作。結(jié)合視頻監(jiān)控技術(shù)，通過視頻視角與三維場景視角進(jìn)行映射，實(shí)現(xiàn)虛擬場景與現(xiàn)實(shí)場景的接口。2.1.3傳感器節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)展示與管理在三維場景中直接展示采集到的監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生報(bào)警或狀態(tài)變化時(shí)，三維場景以變化的模型狀態(tài)提示用戶，并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)視頻展示、預(yù)置位調(diào)用等功能。2.2技術(shù)路線2.2.1基于3Dmax的設(shè)備建模2.2.1.1設(shè)備分類變電站設(shè)備可以分為：一次設(shè)備、二次設(shè)備、輔助設(shè)備。2.2.1.2應(yīng)用3Dmax進(jìn)行三維變電站設(shè)計(jì)的過程和方法3Dmax三維建模軟件具有功能強(qiáng)大、擴(kuò)展性好、兼容性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，其插件的加入更是一大亮點(diǎn)。另外，3Dmax建模軟件還具有操作簡單、容易上手等特點(diǎn)。與其他三維建模軟件的功能和特點(diǎn)相比，3Dmax可以說是最容易上手的三維建模軟件。進(jìn)行變電站三維化設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該利用3Dmax模型庫里的標(biāo)準(zhǔn)化模型設(shè)計(jì)出變電站元器件的整體框架模型；接著再通過編輯樣條線、車削等基本命令來對(duì)每個(gè)元器件模型進(jìn)行有針對(duì)性及更完善的詳細(xì)設(shè)計(jì)和局部設(shè)計(jì)；最后通過擠出、編輯網(wǎng)格、外殼、錐化等命令來實(shí)現(xiàn)三維立體效果的變電站元器件模型。此外，還通過適當(dāng)?shù)募尤胼o助線等相關(guān)元素，使模型的建立更加方便。（1）構(gòu)建元器件模型的通用圖庫構(gòu)建元器件模型通用圖庫是變電站三維立體化設(shè)計(jì)的非常必要條件和過程。元器件模型圖庫的建立，不但可以讓三維變電站整體模型規(guī)劃和元器件模型設(shè)計(jì)簡單充實(shí)，而且設(shè)計(jì)者還可以把想用的元器件模型拷貝至具體的變電站3D環(huán)境中去。與此同時(shí)，還可以對(duì)同種元器件模型進(jìn)行篩選，選出最適合的來進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。通過3Dmax對(duì)各個(gè)視圖進(jìn)行比較，同時(shí)在透視圖中對(duì)模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、同比例放大、縮小等操作，可實(shí)時(shí)掌握設(shè)計(jì)的進(jìn)程和方向，從而提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。斷路器模型變壓器模型（2）變電站元器件模型的系統(tǒng)集成與渲染利用3Dmax的模型集成功能，可以依據(jù)現(xiàn)實(shí)中變電站元器件之間的電氣主線連接，把設(shè)計(jì)者的三維變電站元器件設(shè)備模型進(jìn)行連接和集成。通過照明、相機(jī)設(shè)置等與渲染相關(guān)命令操作的實(shí)現(xiàn)，可以在細(xì)節(jié)上對(duì)整體的三維變電站模型進(jìn)行有針對(duì)性的渲染。（3）三維變電站的整體裝配設(shè)計(jì)在三維變電站的整體裝配設(shè)計(jì)中，需要建立各個(gè)元器件模型之間的連通關(guān)系。采用3Dmax動(dòng)畫功能效果，可讓各個(gè)元器件模型有機(jī)地結(jié)合并實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)運(yùn)作。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)者也可以對(duì)單一的元器件模型進(jìn)行動(dòng)畫效果的考察。當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全隱患等問題時(shí)，可以及時(shí)對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)的修改。另外，3Dmax還可以對(duì)元器件模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改，即設(shè)計(jì)者可以通過修改參數(shù)來調(diào)整元器件模型的裝配以及各個(gè)元器件模型間的屬性值。其他部分由3Dmax自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和變更，使修改設(shè)計(jì)更加方便快捷。2.2.2基于VRML變電站虛擬基建場景構(gòu)建虛擬環(huán)境的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是建立虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心內(nèi)容，虛擬環(huán)境是建立在建?；A(chǔ)之上的，只有設(shè)計(jì)出反映研究對(duì)象的真實(shí)有效的模型，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)才有可信度。虛擬環(huán)境建模的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。虛擬環(huán)境建模技術(shù)主要包括幾何建模、物理建模和運(yùn)動(dòng)建模等。幾何建模是基于幾何信息來描述物體模型的建模方法，是對(duì)物體的幾何形狀的表示，研究圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本問題；物理建模涉及到物體的物理屬性，是基于物理方法的建模；運(yùn)動(dòng)建模是反映研究對(duì)象的物理本質(zhì)及其內(nèi)在的工作機(jī)理，主要研究的是物體運(yùn)動(dòng)的處理和對(duì)其行為的描述。2.2.3組織三維場景節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)三維場景節(jié)點(diǎn)組織結(jié)構(gòu)框圖，場景節(jié)點(diǎn)全部建立在一個(gè)選擇節(jié)點(diǎn)下面，這樣可以在拾取狀態(tài)下選擇虛擬場景中的任一物體