虚拟现实电力培训仿真系统解决方案
本方案由搜维尔VR实验室推出。目前高压电气设备的操作培训是基于实物进行的，由于高压导致一定的危险性存在，且无法记录操作者的每一步操作是否都符合规范，交互式虚拟操作技术与电路仿真技术相结合可以建立虚拟的电气设备和各种仪表，操作者可以交互地选择不同的仪表来，通过动态连线来进行各类试验，前台的虚拟仿真将操作者的连接反馈给后台的电路计算仿真，计算结果数据实时传输到前台，前台根据计算结果显示操作者的操作应该引起的结果，包括指针仪表、数字式仪表等仪表显示数据、由于电流电压过大导致的过热、电火花等现象，从而实现高压试验的实时交互式操作仿真。同时操作者的每一步操作动作均可以以数据和视频的方式保存下来，供随后的考核和评估，也可以用于其他学员学习。
随着单元发电机组容量越来越大，系统越来越复杂，对它的经济运行、安全生产提出了更高的要求，仿真系统是实现这个目的的最佳途径。通过仿真系统可以优化运行过程，可以培训操作人员。电力培训仿真系统己成为电站建设与运行中必须配套的装备。早期培训用仿真机大都包含对DCS系统的仿真，但往往比较简单，基本都是“黑盒子”模型，与实际系统有着很大的差别。其主要作用是对机组运行人员的培训。现代的仿真系统，不但可用于对运行人员培训，而且可对热控人员进行DCS组态与培训。
电力培训仿真系统，是将仿真技术应用于电站所构建的仿真系统，目前主要用于人员培训。其称呼还有很多，比如电厂仿真系统，电站仿真培训系统，电厂仿真培训系统，电站模拟培训器，电厂模拟培训器，电站仿真机，电厂仿真机，等等。
方案核心：系统同时采用多种系统架构，整合数据库信息、三维模型、二维网页信息为一体，实现三维场景交互式漫游、交互式控制操作及运行期动态追加设备等，给设备管理、安全生产、应急演练提供了很大的便利性。
方案特色：1、逼真的虚拟演练环境，是操作者完全沉浸其中
2、不受地理位置限制，只要通过网络即可进入虚拟演练场所进行实时的集中化演练
3、可以方便的模拟任何培训科目，置身于各种虚拟的复杂环境中，进行针对性训练
4、可以根据自身实际需求在任何时间、任何地点组织相关培训指导，受训者等相关人员进行演练，并快速取得演练结果，进行演练评估和改进
5、虚拟的演练环境远比现实中安全，培训与受训人员可以大胆的在虚拟环境中尝试各种演练方案，即使创下“大祸”，也不会造成“恶果”
系统集成：整套系统可以细分为三个部分，即虚拟现实软件系统部分、立体显示部分、3D实时交互部分三个部分，下面分别介绍。
一、虚拟现实支撑平台虚拟现实软件系统是通过专门的虚拟现实系统开发平台，开发出来一套软件系统，是虚拟现实电力培训仿真系统的灵魂部分，负责整个系统中的数据运算，同时连接和协调整个系统的其他各个子系统的工作和运转，并与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。目前世界上常用的虚拟现实系统开发平台有Unity3D、Virtools等，如今国内也有一些虚拟现实开发平台涌现出来，但是与国外的相比还是有很大的差距。下面简单介绍两款虚拟现实系统开发平台。
1、Unity3DUnity3D是由Unity Technologies开发的一个让你轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型开发工具，是一款跨平台的虚拟现实系统开发平台，其开发的内容可发布至Windows、Mac、Wii、iPhone和Android平台等。
2、VirtoolsVirtools是一套整合软件，可以将现有常用的档案格式整合在一起，如3D的模型、2D图形或是音效等。Virtools是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境虚拟实境编辑软件，可以制作出许多不同用途的3D产品，如网际网络、计算机游戏、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示等 。
二、立体显示部分立体显示部分为虚拟现实电力培训仿真系统的显示端，为用户提供高度逼真、高度清晰、高度沉浸的虚拟环境，使用户直接置身于三维信息空间中，可以自由地使用各种信息，并由此控制计算机。在立体显示部分，常用的立体显示部分有：多通道立体显示系统、桌面型立体显示系统、头戴式立体系统，不同类型的显示系统适合不同的应用领域，下面分别简单介绍这几种不同类型的显示系统。
1、多通道立体显示系统多通道立体显示系统是指采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕展示系统，它比普通的标准投影系统具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率，以及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。该系统可以应用于虚拟仿真、数字城市规划、三维地理信息系统等大型场景仿真环境。系统按屏幕分类可分为环幕立体显示系统、平板幕立体显示系统、沉浸式CAVE系统；按投影机的分类可分为主动式和被动式立体显示系统，搭建不同类别的多通道立体显示系统其费用及显示效果也不相同，用户可根据自己的预算及需求自行选择。
推荐：多通道环幕投影、沉浸式CAVE系统
2、桌面型立体显示系统桌面型立体显示系统通常指3D立体显示器，3D立体显示器常用的有裸眼立体显示器和偏振立体显示器两类，裸眼立体显示器不需要佩戴3D眼镜即可看到立体效果，偏振立体显示器需要佩戴偏振眼镜才可以看到立体效果，两种类型各有优缺点，用户需要根据自己的实际需要选择合适自己的类型。
推荐品牌：推荐品牌：Exceptional3D裸眼立体显示器、Miracube偏振立体显示器。
3、头戴式立体显示系统头戴式立体显示系统即数字头盔，是虚拟现实应用中3DVR图形显示与观察设备，可单独与主机相连以接受来自主机的3DVR图形信号。使用方式为头戴式，辅以三个自由度的空间跟踪定位器可进行VR输出效果观察，同时观察者可做空间上的自由移动，如；自由行走、旋转等，沉浸感极强，在VR效果的观察设备中，头戴式立体显示器的沉浸感优于3D立体显示器的虚拟现实观察效果，逊于多通道立体展示系统的观察效果，在投影式虚拟现实系统中，头戴式立体显示器可以作为系统功能和设备的一种补充和辅助。
推荐产品：eMagin Z800 3D Visor头戴立体显示器、Virtual Research VR1280 虚拟现实头戴式显示器、5DT HMD 800-40 3D 虚拟现实头戴式显示器。
三、3D实时交互部分互动系统是基于传统的显示设备及功能，结合实时动作捕捉系统（参考：A.R.T.系统解决方案）、数据手套（参考：CyberGlove II - 22 Sensors）、位置追踪器（参考：Polhemus PATRIOT Wireless 电磁式无线追踪系统）、力反馈设备（参考：HAPTION-Virtuose 6D Desktop）等设备，通过对目标影像（如参与者）进行捕捉拍摄并由影像分析系统分析，从而产生被捕捉物体的动作数据，再结合实时影像互动系统使参与者与屏幕之间产生互动效果的一种新型系统。下面将分别介绍3D实时交互系统中涉及的各个各种交互设备，用户可根据需求选择。
1、实时动作捕捉系统实时动作捕捉技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由动作捕捉系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向系统提交交互数据，实现人机交互。
推荐产品：A.R.T.系统解决方案、Xsens Moven惯性运动捕捉系统、新版3DSuit惯性动作捕捉系统。
2、数据手套数据手套是虚拟仿真中最常用的交互工具。数据手套设有弯曲传感器，弯曲传感器由柔性电路板、力敏元件、弹性封装材料组成，通过导线连接至信号处理电路；在柔性电路板上设有至少两根导线，以力敏材料包覆于柔性电路板大部，再在力敏材料上包覆一层弹性封装材料，柔性电路板留一端在外，以导线与外电路连接。把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境。
推荐品牌：CyberGlove数据手套、DGTech数据数据手套、5DT数据手套。
3、位置追踪器
位置追踪器又称位置跟踪器，是指作用于空间跟踪与定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等，使参与者在空间上能够自由移动、旋转，不局限于固定的空间位置。操作更加灵活、自如、随意。产品有六个自由度和三个自由度之分，当接收传感器在空间移动时，能够精确地计算出其位置和方位。该设备 消除了延迟带来的问题，因为它提供了动态的、实时的六自由度的测量位置(X, Y, 和 Z 笛卡尔坐标) 和方位（俯仰角、偏行角、滚动角），无论在虚拟现实应用领域，还是在控制模拟器的投影机运动时，还是在生物医学的研究中，它是测量运动范围和肢体旋转的理想选择。它是快速、精确、而且容易使用。
推荐品牌：Polhemus 电磁式无线追踪系统、Xsens惯性位置追踪器、Ascension电磁式位置追踪器。
4、力反馈设备所谓力反馈（Force Feedback），本来是应用于军事上的一种虚拟现实技术，它利用机械表现出的反作用力，将游戏数据通过力反馈设备表现出来，可以让用户身临其境地体验游戏中的各种效果。 力反馈技术能将游戏中的数据转化成用户可以感觉到的效果，例如道路上的颠簸或者转动方向盘感受到的反作用力，这些效果都是力反馈控制芯片“播放”出来的，
推荐品牌：HAPTION力反馈设备、Sensable力反馈设备。
应用领域：适用于电厂建设、电力教学培训及应急演练等。
搜维尔推荐案例一：名称：基于CAVE系统的虚拟现实电力培训仿真系统解决方案。
虚拟现实电力培训仿真系统解决方案采用主动式立体投影系统组成三通道金属背投弧幕呈现出立体效果，具宽视域、沉浸感极强，很好的对电力培训仿真系统进行展示与人机交互模拟训练等。
显示系统：主动立体展示系统Christie Roadster HD12K(3台)+Graphics MV-5300A10金属弧幕+钛支点融合机+RealD CrystalEyes 4（20）
视听系统：JBL一拖四声道音箱系统
交互系统：A.R.T.系统解决方案（一套）+ HAPTION_Virtuose_6D35-45工业级力反馈设备（一台）+ CyberGlove II - 22 Sensors虚拟现实数据手套（两只）
中控系统：HP Z800图形工作站
虚拟现实软件：Virtools 5.0--3D可视化编程开发平台+Geomagic FreeForm Modeling Plus建模软件 + TechViz实时3D软件整合。
系统优点：虚拟场景中汽车模拟驾驶仿真系统搭配交互设备可以表现出类似现实场景中的效果，人物多角度观看，碰到障碍物做出判断等。
搜维尔推荐方案二：名称：基于立体显示器展示的虚拟现实电力培训仿真系统解决方案。
采用偏振式立体显示器作为数字样机的展示方案可以呈现出三维场景的立体效果，具备多人同时观看、沉浸感较强，很好的对电力培训仿真系统进行展示与人机交互模拟训练等。
显示系统：Miracube G460R 偏振立体显示器(一台)+专业偏振立体眼镜（20只）
视听系统：多功能厅音箱原装BOSE系统
交互系统：A.R.T.系统解决方案（一套）+ HAPTION_Virtuose_3D15-25专业力反馈设备（一台）+ CyberGlove II - 22 Sensors虚拟现实数据手套（两只）
中控系统：戴尔Precision T7500 工作站
虚拟现实软件：Virtools 5.0--3D可视化编程开发平台+Geomagic FreeForm Modeling Plus建模软件 + TechViz实时3D软件整合。
系统优点：该设备的搭配可以体现出电力系统中对于、交通、天然气、管道设施等基础设施进行模拟维修，当然可以通过增加外部设备使虚拟现实电力培训系统更加的完善。
搜维尔推荐方案三：名称：基于头戴式立体显示器展示的虚拟现实电力培训仿真系统解决方案。
头戴式立体显示器可以用作单人进行模拟训练体现，可以显示出立体效果，沉浸感较强，对电力培训仿真进行前期的虚拟场景制作，进行展示与人机交互模拟训练等。
显示系统：Virtual Research VR1280 虚拟现实头戴式立体显示器
视听系统：头戴式立体显示器内置
交互系统：Polhemus G4 电磁式动作跟踪器（三个位置）+ Geomagic Sensable Phantom Premium 1.5/6DOF专业力反馈设备（一台）+ CyberGlove II - 22 Sensors虚拟现实数据手套（两只）
中控系统：HP Z800 工作站
虚拟现实软件：Virtools 5.0--3D可视化编程开发平台+Geomagic FreeForm Modeling Plus建模软件
系统优点：该设备的搭配可以体现出电力系统中对于、交通、天然气、管道设施等基础设施进行模拟维修，当然可以通过增加外部设备使虚拟现实电力培训系统更加的完善。
