vr旅游发表过的论文

摘 要

由于无人值守变电站越来越多，这对电力管理部门在技术和管理上都带来了新的挑战。无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高，各种在线监控系统也越来越多，对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一个统一监控平台将电气设备、环境、图像、各种报警装置全方位直观展现，以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战，通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台的应用研究，来提高无人值守变电站的运行管理水平。

【关键词】虚拟现实 电力 智能 监控平台

1 引言

随着电力自动化技术的快速发展，越来越多的常规变电站改造为无人值守变电站，无人值守变电站的电压等级和范围越来越广，成为未来发展的必然趋势。在常规变电站改造为无人值守变电站以后，它实现了变电站运行的自动化、精度化，确保了对变电站事故的处理效率和准确性，进一步保障了 系统安全 ，减少了人员的误操作，减少了大量的运行值班人员，提高了劳动生产率，降低了成本，带动了企业科技进步。

但是无人值守的模式无论是在技术上还是管理上都对原有的模式带来了新的挑战。无人变电站的电压等级各站有所不同，设备型号复杂，对于管理运行人员熟悉设备的运行、维护和操作的要求高。并且无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高，各种在线监控系统也越来越多，对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要将不同监控系统按照设备的真实场景进行统一、整合、分析，电气设备、环境、图像、各种报警装置能全方位直观展现，以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。

2 项目内容

本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战，通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台(以下简称“平台”)的应用研究，来提高无人值守变电站的运行管理水平，如图1所示。

2.1 平台的功能

2.1.1 真实三维再现变电站场景

直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景; 直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接;直观显示开关柜的位置、外观 ; 直观显示辅控设备的现场安装位置。

2.1.2 集中展示设备工况

3D实景中沉浸、快速、便捷地查看任意电气设备的相关数据、数值、图像，并可进行历史变化趋势的对应分析、判断。

与Scada系统融合――实时展示电气设备的Scada遥测、遥信数据，并统计开关跳闸次数、变压器调档次数及瓦斯保护动作次数;

与图像监测系统融合――实时显示现场监测图像;

与在线测温系统融合――实时显示在线温度;

与现场巡检系统融合――展示设备巡检历史记录。

2.1.3 自动灵活查看实时图像

双击场景中的设备，图像设备自动进行转向、对焦，颠覆传统人工查找摄像机、转动云台、聚焦等一系列繁琐动作;无需查找图像设备，可快速、便捷、准确地进行对应设备的远程外观察看、拍照、热红外成像测温、热红外拍照等一系列动作，并智能生成人性化的记录、 报告 等。

2.1.4 设备异常告警

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常;对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障;解警后，可在设备数据面板中查看历史告警记录。

2.1.5 远程巡视

设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息，系统自动生成巡检路径;巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检，当进入已设定的巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示;对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成远程综合分析巡检结果记录，如图2所示。

2.2 基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台的特点

2.2.1 直观逼真

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。本平台中将通过三维模型忠实逼真地再现了安阳市北郊变电站场景，产生了沉浸式的交互环境。

2.2.2 统一管理

基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台可融合各种平台系统，展示其相应数据或图像，如Scada电气数据(遥信、遥测数据)、在线测温数据、辅助监控系统的视频图像等。

2.2.3 智能监控

基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台融合数字视频监控、RFID无线识别、智能门禁、智能报警等多种监控方式：

整个三维场景中，每个设备模型会随着实时采集来的数据，智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的，三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位，不断提示操作人员及时排除故障;

所有的图像、安防、消防、周界、门禁、温湿度、各种传感设备、三维一次电气设备及其附件的各种属性、数据、动作、变化规律，均可以作为告警条件，进行告警及组合告警触发。

2.2.4 智能远程巡检

优化目前传统的现场巡检模式，通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容，巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检，当进入巡检设备点时，系统将相关的设备相关在线监测数据，进行集中展示，并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定，形成综合分析结果记录，能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测，减少现场巡检频次，形成和现场巡检的高度互补、统一。

3 技术实现 3.1 3D建模技术

三维建模软件为3dMax，它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，它功能强大，扩展性好。它适合制作建筑模型、物体动画模型以及人物动画模型等，可利用系统自带的材质库，或自制的贴图，来达到逼真的效果。

3DMax还可以将模型文件导出多种格式的文件，可用于 Java3D开发的引擎平台加载，如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。

本平台引擎所适用的模型有obj、3ds和ms3d。基本场景静止模型采用obj文件格式;刀闸开合、门开合的动画采用3ds格式;漫游人物动画采用ms3d格式。

3.2 平台引擎技术

由于本平台采用B/S架构，所以平台引擎选择用Java3D 来实现VR技术。Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展，是一组应用编程接口(API)。客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览，因此具有不需要安装插件的优点。而且Java3D是基于Internet的软件开发平台，它能将图形功能与Internet很好地集成在一起，因此它非常适用于开发基于网络的VR系统。

本平台算法有如下创新点：

(1)创新采用双视野模式展示变电站复杂场景中的人物/眼睛视野模式;更加直观，沉浸地再现变电站复杂真实场景，实现变电站复杂场景及电气设备、屏柜等多视角三维展。

(2)针对三维变电站场景地形的复杂性，改进传统2D启发式搜索A*算法，大幅度提升变电站复杂三维场景自动寻径的消耗时间。

(3)改进了三维变电站复杂场景中地面高低的检测算法，创新地增加了多维射线，来检测路面的高度信息，提高检验的精确性。

(4)根据变电站场景的复杂性、电气设备的布局复杂以及空间局限性，改进传统的AABB碰撞检测算法，采用动态AABB碰撞检测算法，大幅度提高碰撞检测的准确性。

(5)在变电站三维复杂场景中人物平滑移动，摒弃传统的BSP树，采用椭球体算法并添加滑动公式，实现碰撞后的平滑移动及电力巡检人物碰撞后的椭球体滑动处理。

3.3 系统接口技术

本平台与 其它 所需展示的系统接口程序采用Web Service模式。它是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的技术规范，这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。Web Services 利用 SOAP(简单对象访问协议)和 XML(Extensible Markup Language可扩展标记语言 )对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍。XML是用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，提供统一的 方法 来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据，可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言，非常适合 Web 传输。

本平台的一大功能是可以展示不同系统的实时参数，不同的系统有不同的编程方式，而且像Scada系统，数据量大，且实时性要求很高，接口程序需要设计的灵活、高效，扩展性好。

与Scada系统接口：Scada系统中有所有电力设备所有遥测、遥信数据，本平台需要快速、便捷的从如此庞大的数据量中检索出所需的数据是个难点

与变电站辅控系统接口：本平台需要从辅控系统中要快速便捷地检索出实时图像、及智能报警信号，而图像的文件一般比较大，快速流畅地在3D平台中展示是个难点。

预留与其它系统的接口：因为本平台可以融合其它多种系统平台的数据，所以要求它在扩展性上做到有足够的冗余设计。

4 结论

基于虚拟现实(VR)技术的统一监控平台三维系统采用先进的软硬件技术，在系统功能方面立足电力变电站智能化管理和安全运行的实际情况，解决了传统管理中很多人工难以解决的问题，同时面向变电站整体模块，克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端，从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发，实现变电运行设备数据准确及时的采集，电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态进行直观、立体、逼真的集中再现及变电站三维巡视的漫游、数据记录、外观记录、巡视分析报告录入等数据的直观、统一再现。规范了业务流程的管理，减少了人工和材料损耗，实现了信息数据及分析的自动生成，实现了变电运行的智能及集中化管理。

参考文献

[1]陈卓等.基于虚拟现实的变电站培训仿真巡视功能研究 [J].现代计算机(下半月版)，2010(09).

[2]张照彦等.虚拟现实在变电站仿真中的应用 [J].计算机仿真，2008，25(2).

身为一名资深的宅男，各种单机大作足以让我废寝忘食一整天。你想叫我去运动一下?果断的还不如继续我的游戏！但是你跟我说戴着VR眼睛做运动，没准我还会尝试一下！据外媒报道，美国公司 VirZoom 推出了一套将健身单车和 VR 设备与小游戏结合起来的健身设备，也许就是让宅男运动起来的终极解决方案。vr眼镜首先来看硬件，一个看上去非常不同的健身单车，把手被改造为游戏的控制器，另外一个控制的输入自然就是蹬自行车的速率了。但产品中并不包括 VR 的设备，你可以选用 Oculus，Playstation，甚至是 HTC 的产品。Widerun 是一套结合 VR 的自行车健身系统，设备本身就是一个让你能原地骑车的底座。与健身单车不同的是，要使用这套系统你需要一辆真正的单车。Oculus Rift 或者 Samsung Gear VR 都能与Widerun 适配，如果你不太适应 VR 眼镜也可以用电视机替代。要模拟真实的户外骑车体验，光让人看到是不够的，还要让使用者与环境产生交互才能让拟真感更强。vr眼镜这个被官方叫做“VR 控制器”的自行车，官方定价为 249.95 美元，提前预定能够打折到 199.95 美元。如果你在这个基础上再另外每月交 10 美元，还能够跟踪自己的骑行距离和消耗的卡路里。并且能够享受对战的功能，并且优先获得第三方开发的游戏。人与环境的交流体现在，Widerun 系统能监测你车轮的速度和转向，并相应地在 VR 中体现出来。例如当你往左拐的时候，画面中的你也会向左拐，头部的移动也会让你看到不同角度的风景。而环境与人的交流则体现在，当画面走向上坡的时候增加骑行阻力，阻力力度与坡度相应改变，最大功率下能模拟 80 公斤骑士上 15°坡的阻力。目前连接方式稍显繁琐，需要通过蓝牙无线连接底座和电脑，再通过 HDMI线连接电脑和 VR 设备(或电视)。也可以采用折中的方案，直接用蓝牙无线连接智能手机使用。vr眼镜Widerun 提供一系列不同的场景给骑行者选择，包括自然环境、城市街景、卡通和游戏环境等，根据众筹套餐的不同可能需要额外购买。这是一场科技宅跨时代的革命，想一想以后可以一边健身一边玩游戏，是不是很躁动！VR 设备成功地欺我们的眼睛，现在又用单车运动底座来欺自己的身体。

VR技术在高职教学中的应用论文

vr技术其实就是VR，中文的意思就是虚拟现实，虚拟现实技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，它利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。下面我整理的VR技术在高职教学中的应用论文，欢迎阅读收藏。

论文摘要: 多媒体技术、计算机网络技术的出现给传统的教学模式带来了革命性的影响，VR技术在高职教学中的应用，可以大大地提高教学质量，促进学生实践能力的发展和提高。

目前各大高校的办学规模均在逐步扩大，多个校区并存的现象已成为现实，加之各个校区地理位置又较远，原有的教学资源就显然不能满足教学的需要，尤其是实验课存在的问题更为突出。教育部《关子全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出要充分利用现代信息技术开发虚拟工厂、虚拟实验。因此将VR技术和职业教育结合起来就成为必要。VR技术进人高职院校能有效地营造教学环境和实验环境，提高学生掌握知识技能的能力。本文阐述VR技术在高职教育中的应用。

1．VR的概念和特征

VR(VirtualReality，虚拟现实)是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心理学、商业、影视等领域，是21世纪的重要发展学科。

虚拟环境是利用计算机生成并控制的，因此人处在利用VR技术创建的虚拟环境之中和真实环境是没有差别的。VR具有3个最突出的特性:沉浸性(IllusionofImmersion)、构想性(Imagination)和交互性(Interactivity)。

1)沉浸性(IllusionofImmersion)沉浸感是指用户在纯自然的状态下借助交互设备和自身的感知觉系统对虚拟环境的投人程度。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。

2)构想性(Imagination)指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识，从而使用户深化概念和萌发新意。因此说VR可以启发人创造性思维，使抽象概念具体化。

3)交互性(Interactivity)人们可以通过使用专门的输人和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。

2虚拟现实技术在职业教育中的应用

职业教育不仅要给学生传授文化知识，更重要的是让学生掌握专业技术和技能，强调学生的生产实践能力，培养学生的动手能力是职业教育的特色和重点。

VR技术在教学中的应用表现在以下几个方面:

(1)虚拟实验室。利用VR技术可以构建各种虚拟实验室，缓解高职院校实验教学资源不足的问题，推动实验教学的现代化发展，可以使学生足不出户完成实验，却可以获得和真实环境下一样的实验体会，加深对实验教学内容的理解。虚拟实验室还可打破时间和空间的限制，例如学生可以进人犯罪现场，了解案发过程，这是其他的实验方法无法比拟的。虚拟实验既可以缩短时间，又可以获得直观、逼真的.效果。

(2)虚拟实物。职业教学中的很多试验设备比较昂贵，更新换代又比较快，有些仪器又比较容易坏，这就增加了教学费用。利用虚拟技术就可以为学生制作“虚拟”设备。虚拟设备逼近客观事实，向学生揭示事物的本质。例如在机械制图教学中，很多机械元件不方便拆卸，利用虚拟实物，老师可以通过“移植”、“借用”等教学方式就很容易让学生看到现象和本质。

(3)模拟训练。利用VR技术结合多媒体技术可以构建虚拟的实习环境，在这个虚拟的环境中进行驾驶、维修等职业技能训练。在该环境中，学生可以反复练习，发现自己存在的问题，通过多次的训练，掌握正确的操作方法。

(4)虚拟过程。用VR的方法来展现一些现实生活中无法看到的变化过程。学生通过自己的实验来控制事物的变化过程，完成所学知识的构建。

3VR技术在高职教育中的意义

在VR中，基于自然方式的交互作用和个别化的学习环境提高了学生的学习兴趣，学生既是一个观察者，又是一个积极的参与者。学生的各种感觉与虚拟的学习环境相互联系和作用，这就激发了学生的学习兴趣，增强了学习的效果。

在VR环境下，学习者的各个感官都在和虚拟的外部世界发生着作用，学生完全沉浸于虚拟现实创造的学习环境中。例如我们在讲网络中的数据传输时，可以利用VR来实现，学生可以设置数据的格式、数据流动的方向和交换的方式等，这样学生对网络的数据传输的理解会更深人。

4结语

职业教育中引人VR技术，适应我国职业教育发展的需求。在学校经费不足的情况下，利用多媒体技术、实物仿真技术与VR技术结合的方法，建立虚拟的现代化实验室，缓解了实验设备不足的问题，同时也突破了传统的教学手段，构建了一种全新的教学模式。

VR技术作为一门新兴的科学技术，它还在不断地前进和摸索。但VR技术自身的优点使我们相信，在职业技术教育中，VR技术将有非常广阔的发展前景。

拓展阅读

简介

所谓虚拟现实，顾名思义，就是虚拟和现实相互结合。从理论上来讲，虚拟现实技术（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界，故称为虚拟现实。

虚拟现实技术受到了越来越多人的认可，用户可以在虚拟现实世界体验到最真实的感受，其模拟环境的真实性与现实世界难辨真假，让人有种身临其境的感觉；同时，虚拟现实具有一切人类所拥有的感知功能，比如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统；最后，它具有超强的仿真系统，真正实现了人机交互，使人在操作过程中，可以随意操作并且得到环境最真实的反馈。正是虚拟现实技术的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了许多人的喜爱。

发展历史

1、第一阶段有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的阶段

1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器；1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama。

2、第二阶段虚拟现实萌芽阶段

1965年，Ivan Sutherland发表论文“UltimateDisplay”（终极的显示）；1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪的头盔式立体显示器（HMD）；1972年，NolanBushell开发出第一个交互式电子游戏Pong。

3、第三阶段虚拟现实概念的产生和理论初步形成阶段

1977年，Dan Sandin等研制出数据手套SayreGlove；1984年，NASA AMES研究中心开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1984年，VPL公司的JaronLanier首次提出“虚拟现实”的概念；1987年，JimHumphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。

4、第四阶段（1990年至今）虚拟现实理论进一步的完善和应用阶段

1990年，提出VR技术包括三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术；VPL公司开发出第一套传感手套“DataGloves”，第一套HMD“EyePhoncs”；21世纪以来，VR技术高速发展，软件开发系统不断完善，有代表性的如MultiGen Vega、Open Scene Graph、Virtools等。

分类

VR涉及学科众多，应用领域广泛，系统种类繁杂，这是由其研究对象、研究目标和应用需求决定的。从不同角度出发，可对VR系统做出不同分类。

1、根据沉浸式体验角度分类

虚拟现实沉浸式体验分为非交互式体验、人——虚拟环境交互式体验和群体——虚拟环境交互式体验等几类。该角度强调用户与设备的交互体验，相比之下，非交互式体验中的用户更为被动，所体验内容均为提前规划好的，即便允许用户在一定程度上引导场景数据的调度，也仍没有实质性交互行为，如场景漫游等，用户几乎全程无事可做；而在人——虚拟环境交互式体验系统中，用户则可用过诸如数据手套，数字手术刀等的设备与虚拟环境进行交互，如驾驶战斗机模拟器等，此时的用户可感知虚拟环境的变化，进而也就能产生在相应现实世界中可能产生的各种感受。

如果将该套系统网络化、多机化，使多个用户共享一套虚拟环境，便得到群体—虚拟环境交互式体验系统，如大型网络交互游戏等，此时的VR系统与真实世界无甚差异。

2、根据系统功能角度分类

系统功能分为规划设计、展示娱乐、训练演练等几类。规划设计系统可用于新设施的实验验证，可大幅缩短研发时长，降低设计成本，提高设计效率，城市排水、社区规划等领域均可使用，如VR模拟给排水系统，可大幅减少原本需用于实验验证的经费；展示娱乐类系统适用于提供给用户逼真的观赏体验，如数字博物馆，大型3D交互式游戏，影视制作等，如VR技术早在70年代便被Disney用于拍摄特效电影；训练演练类系统则可应用于各种危险环境及一些难以获得操作对象或实操成本极高的领域，如外科手术训练、空间站维修训练等。