本發(fā)明屬于水電站仿真，特別涉及一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水電站作為綠色能源的提供者，是推動(dòng)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，保證電力供應(yīng)安全和實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。提升水電站的運(yùn)營、維檢、安全管控的水平顯得尤為重要。建設(shè)一套先進(jìn)的三維可視化智能仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，是快速提升電力運(yùn)檢人員技能水平行之有效的方法，同時(shí)為打造新一代數(shù)字化水電站奠定基礎(chǔ)。

2、隨著水電規(guī)模的不斷擴(kuò)大和自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)水力發(fā)電企業(yè)的電力運(yùn)維人員的技術(shù)素質(zhì)和工作能力提出了越來越高的要求。現(xiàn)階段電力水電站新員工上崗前不能進(jìn)行設(shè)備操作，人員實(shí)操技能提升較慢，有些設(shè)備甚至年檢間隔時(shí)間長，此類操作以及一些特殊試驗(yàn)操作，運(yùn)維人員鍛煉機(jī)會(huì)少，熟練程度低?；谥μ嵘姾诵陌鍓K運(yùn)維人員技能水平和培養(yǎng)生產(chǎn)運(yùn)維技術(shù)骨干的新形勢下，三維可視化智能仿真培訓(xùn)系統(tǒng)將承擔(dān)更重要的任務(wù)，不僅僅對(duì)運(yùn)維人員進(jìn)行上機(jī)技術(shù)指導(dǎo)和實(shí)操訓(xùn)練，管理人員可方便地利用該系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)維人員的上機(jī)管理及備忘記錄，以便于形成運(yùn)維人員的仿真培訓(xùn)檔案及有關(guān)數(shù)據(jù)的記錄。對(duì)學(xué)員培訓(xùn)過程的監(jiān)督、檢查、匯總、管理，并定期形成統(tǒng)計(jì)性報(bào)告，以便分析需要改進(jìn)提高的培訓(xùn)環(huán)節(jié)和分析運(yùn)維人員的整體培訓(xùn)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種提供智能化仿真培訓(xùn)平臺(tái)，有效地提高受訓(xùn)人員的專業(yè)知識(shí)、操作技能、應(yīng)變能力和熟練程度，使受訓(xùn)人員經(jīng)培訓(xùn)后能夠熟練地掌握機(jī)組啟停過程、維持正常運(yùn)行及設(shè)備檢修的全部操作，學(xué)會(huì)處理異常、緊急事故的技能，提高實(shí)際操作能力和分析判斷能力，訓(xùn)練應(yīng)急處理能力，確保機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器以及分別于數(shù)據(jù)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接的控制主機(jī)和培訓(xùn)操作機(jī)；所述數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)仿真數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)還包括設(shè)于控制主機(jī)和培訓(xùn)操作機(jī)的：

4、運(yùn)行操作仿真模塊，用于提供不同培訓(xùn)目的的水電站運(yùn)行初始工況供運(yùn)行人員進(jìn)行操作培訓(xùn)，教練員可以根據(jù)培訓(xùn)需要設(shè)置、修改或刪除水電站運(yùn)行初始工況；

5、故障模擬仿真模塊，用于提供由于非正常操作自然引發(fā)或者教練員機(jī)設(shè)置的水電站可能發(fā)生的事故或故障供運(yùn)行人員進(jìn)行操作培訓(xùn)；

6、設(shè)備拆裝檢修仿真模塊，用于提供對(duì)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組及典型設(shè)備進(jìn)行拆裝的培訓(xùn)；

7、設(shè)備履歷模塊，用于讀取第三方接入設(shè)備拷貝的設(shè)備信息、檢修記錄、缺陷記錄、常見故障處理等設(shè)備履歷信息；

8、操作票模塊，能夠按照水電站操作票寫票規(guī)則，通過仿真操作的方式，快速生成操作票，以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場快速寫票的需要；運(yùn)行人員在操作之前可以在仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬操作，系統(tǒng)能夠根據(jù)操作自動(dòng)生成操作票供運(yùn)行人員使用；同時(shí)，在重大操作之前，運(yùn)行人員可以根據(jù)操作票在仿真系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)操作，確認(rèn)操作票的正確完；

9、綜合評(píng)價(jià)模塊，用于實(shí)現(xiàn)學(xué)員操作考核、制定培訓(xùn)計(jì)劃、培訓(xùn)考核、培訓(xùn)分析的功能；

10、多媒體模塊，采用圖片、文字、聲音、多媒體動(dòng)畫及3d模型相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)包括系統(tǒng)流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理、操作、事故發(fā)生現(xiàn)象的培訓(xùn)，以達(dá)到對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)知和掌握的培訓(xùn)模式；

11、vr模塊，用于提供仿真數(shù)學(xué)模型狀態(tài)與現(xiàn)實(shí)場景一致的設(shè)備狀態(tài)；

12、所述控制主機(jī)可以控制培訓(xùn)操作機(jī)所有模塊的培訓(xùn)設(shè)定。

13、所述vr模塊采用3d?max建立水電站設(shè)備和場景的三維模型，開發(fā)基于主流虛擬現(xiàn)實(shí)引擎unity3d的三維虛擬仿真平臺(tái)，接入目前應(yīng)用最廣的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備之一的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示設(shè)備htc?vive。通過基于tcp/ip的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議和關(guān)系數(shù)據(jù)庫，來實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型和三維場景狀態(tài)值得一致性，三維仿真平臺(tái)作為系統(tǒng)的就地輸出端，實(shí)現(xiàn)用戶在vr頭盔眼鏡中查看和仿真數(shù)學(xué)模型狀態(tài)一致的設(shè)備狀態(tài)。主要包括以下功能：3d場景的加載；設(shè)備操作和狀態(tài)設(shè)置功能；設(shè)備巡視功能；操作記錄功能；設(shè)置故障和設(shè)備異常現(xiàn)象呈現(xiàn)功能；主接線導(dǎo)航功能；與仿真數(shù)學(xué)模型的通訊功能。vr虛擬現(xiàn)實(shí)是3d技術(shù)的延伸應(yīng)用，使得學(xué)員培訓(xùn)過程中具有真實(shí)的環(huán)境感受，沉浸感更強(qiáng)，互動(dòng)效果更佳，培訓(xùn)效果更好。

14、對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述系統(tǒng)還包括分別與控制主機(jī)和培訓(xùn)操作機(jī)連接的vr設(shè)備,通過vr模塊與vr設(shè)備配合使用,?使得學(xué)員培訓(xùn)過程中具有真實(shí)的環(huán)境感受，沉浸感更強(qiáng)，互動(dòng)效果更佳，培訓(xùn)效果更好。

15、對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述水電站運(yùn)行初始工況包括機(jī)組變壓器全停工況、快速閘門全關(guān)閉運(yùn)行工況、機(jī)組空載運(yùn)行工況、機(jī)組帶0-100%負(fù)荷運(yùn)行工況、機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行工況、電氣主接線不同方式的運(yùn)行工況和快速閘門系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、油壓裝置系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、技術(shù)供水、排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、壓縮空氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、

16、保護(hù)裝置的正常運(yùn)行和操作、機(jī)組的并網(wǎng)、解列操作、機(jī)組的負(fù)荷調(diào)整、廠用電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、直流電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、開關(guān)站的正常運(yùn)行和倒閘操作、機(jī)組的正常啟停機(jī)操作。

17、對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述故障模擬仿真模塊模擬的事故或故障包括水輪發(fā)電機(jī)組、壓縮空氣系統(tǒng)、技術(shù)供水、排水系統(tǒng)、油壓裝置系統(tǒng)、快速閘門系統(tǒng)、變壓器、廠用電系統(tǒng)、直流電系統(tǒng)、開關(guān)站、保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)中的事故或故障。

18、對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，設(shè)備拆裝檢修仿真模塊包括演示模式和操作模式。

19、對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述演示模式能夠?qū)Σ鹧b過程進(jìn)行講解和動(dòng)畫演示；所述操作模式實(shí)現(xiàn)能通過鼠標(biāo)、鍵盤、力反饋操作設(shè)備，像在真實(shí)環(huán)境中一樣對(duì)設(shè)備的零部件進(jìn)行拆裝操作，在操作過程中系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理，從而使得用戶能夠?qū)υO(shè)備的可裝配性進(jìn)行分析、零部件裝配序列進(jìn)行驗(yàn)證和規(guī)劃；在拆裝結(jié)束以后，系統(tǒng)能夠記錄裝配過程的所有信息，生成評(píng)審報(bào)告。

20、對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述培訓(xùn)操作機(jī)包括本地培訓(xùn)操作機(jī)和遠(yuǎn)程培訓(xùn)操作機(jī)；所述培訓(xùn)操作機(jī)通過廣域網(wǎng)與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明可以有效地提高受訓(xùn)人員的專業(yè)知識(shí)、操作技能、應(yīng)變能力和熟練程度，使受訓(xùn)人員經(jīng)培訓(xùn)后能夠熟練地掌握機(jī)組啟停過程、維持正常運(yùn)行及設(shè)備檢修的全部操作，學(xué)會(huì)處理異常、緊急事故等技能，提高實(shí)際操作能力和分析判斷能力，訓(xùn)練應(yīng)急處理能力，確保機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；通過廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程培訓(xùn)工作并進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握培訓(xùn)過程、培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)結(jié)果。

23、說明書附圖

24、圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

技術(shù)特征：

1.一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器以及分別與數(shù)據(jù)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接的控制主機(jī)和培訓(xùn)操作機(jī)；其特征在于：所述數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)仿真數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)還包括設(shè)于控制主機(jī)和培訓(xùn)操作機(jī)的：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括分別與控制主機(jī)和培訓(xùn)操作機(jī)連接的vr設(shè)備。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于：所述水電站運(yùn)行初始工況包括機(jī)組變壓器全停工況、快速閘門全關(guān)閉運(yùn)行工況、機(jī)組空載運(yùn)行工況、機(jī)組帶0-100%負(fù)荷運(yùn)行工況、機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行工況、電氣主接線不同方式的運(yùn)行工況和快速閘門系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、油壓裝置系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、技術(shù)供水、排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、壓縮空氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、保護(hù)裝置的正常運(yùn)行和操作、機(jī)組的并網(wǎng)、解列操作、機(jī)組的負(fù)荷調(diào)整、廠用電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、直流電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作、開關(guān)站的正常運(yùn)行和倒閘操作、機(jī)組的正常啟停機(jī)操作。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于：所述故障模擬仿真模塊模擬的事故或故障包括水輪發(fā)電機(jī)組、壓縮空氣系統(tǒng)、技術(shù)供水、排水系統(tǒng)、油壓裝置系統(tǒng)、快速閘門系統(tǒng)、變壓器、廠用電系統(tǒng)、直流電系統(tǒng)、開關(guān)站、保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)中的事故或故障。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于：設(shè)備拆裝檢修仿真模塊包括演示模式和操作模式。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于：所述演示模式能夠?qū)Σ鹧b過程進(jìn)行講解和動(dòng)畫演示；所述操作模式實(shí)現(xiàn)能通過鼠標(biāo)、鍵盤、力反饋操作設(shè)備，像在真實(shí)環(huán)境中一樣對(duì)設(shè)備的零部件進(jìn)行拆裝操作，在操作過程中系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理，從而使得用戶能夠?qū)υO(shè)備的可裝配性進(jìn)行分析、零部件裝配序列進(jìn)行驗(yàn)證和規(guī)劃；在拆裝結(jié)束以后，系統(tǒng)能夠記錄裝配過程的所有信息，生成評(píng)審報(bào)告。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于：所述培訓(xùn)操作機(jī)包括本地培訓(xùn)操作機(jī)和遠(yuǎn)程培訓(xùn)操作機(jī)；所述培訓(xùn)操作機(jī)通過廣域網(wǎng)與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水電站三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器以及分別于數(shù)據(jù)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接的控制主機(jī)和培訓(xùn)操作機(jī)；所述數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)仿真數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)還包括設(shè)于控制主機(jī)和培訓(xùn)操作機(jī)的運(yùn)行操作仿真模塊、故障模擬仿真模塊、設(shè)備拆裝檢修仿真模塊等，使用該系統(tǒng)可以有效地提高受訓(xùn)人員的專業(yè)知識(shí)、操作技能、應(yīng)變能力和熟練程度，使受訓(xùn)人員經(jīng)培訓(xùn)后能夠熟練地掌握機(jī)組啟停過程、維持正常運(yùn)行及設(shè)備檢修的全部操作，學(xué)會(huì)處理異常、緊急事故等技能，提高實(shí)際操作能力和分析判斷能力，訓(xùn)練應(yīng)急處理能力，確保機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程培訓(xùn)工作并進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握培訓(xùn)過程、培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)結(jié)果。

技術(shù)研發(fā)人員：馮肖榮,陳開評(píng),藍(lán)昭宇,張開第,覃廣意,覃學(xué)軍,徐晶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21