时间:2023-09-24 10:52:15
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关键词 虚拟现实;变电站;虚拟仿真
中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2017)184-0085-02
虚拟现实技术(Virtual Reality)是以先进的计算机技术为核心,结合不同行业的具体需求,模拟出一个在视觉、听觉、触觉等方面与相关现实环境高度近似的数字化环境的先进技术。用户借助VR头盔、操作手柄等相关硬件设备与所构建的数字化环境中的相关对象进行交互操作,可以产生身临其境的虚拟感受和体验。随着科学技术的不断发展,虚拟现实技术不断取得突破性进展,各行各业对于虚拟现实技术的应用及需求不断增加。变电站作为电力系统运行中的关键环节,其特殊性决定了相关工作的开展很难利用实际运行的系统在现实场景中实施,因此,将虚拟现实技术应用于变电站工作有着重要的现实意义。本文着重分析了虚拟现实技术在变电站相关工作中运用的方式方法,并对可能出现的相关技术难点进行了讨论。
1 虚拟现实技术在变电站相关工作中的应用
开展虚拟现实技术在变电站相关工作中的应用研究,应主要对设计、施工、运行、培训、检修、维护等各阶段虚拟现实技术的功能需求分析、应用方式和智能专家系统等关键技术进行研究。总的来讲主要由以下几个方面构成。
1.1 高精度、可扩展的元器件模型通用图库的构建及虚拟场景开发
创建一个能使用户获得逼真的沉浸式体验感受的环境,虚拟现实系统必须能根据相关需求高精度的模拟现实变电站中的一切对象。基于3DS Max/Maya等软件设计一套典型电力设备素材库,并以Unity 3D作为系统开发的软件平成集视觉、听觉、触觉等在外形、质感等方面都十分逼真的三维变电站场景的搭建和渲染。
主要关键技术包括三维建模(用于建立与真实对象酷似,形态质感逼真的系统模型,并通过程序实现将模型转换成视景图像)、几何模型(用于体现电力设备或环境物体等对象的内部固有几何性质)、运动建模(用于体现在虚拟现实中对象的移动、旋转、缩放等)、物理建模(用于体现重量、材质、耐压度等物理属性)、对象行为建模(即动态实体的活动、变化以及与周围环境和其他动态实体的动态关系)、模型分割(考虑单元分割、变化细节、分辨率显示、脱线预先计算以及内存管理技术等提高系统运行实时性研究)。与此同时,碰撞检测和运动捕捉是虚拟现实系统中不可缺少的重要部分,随着用户对虚拟场景沉浸体验感受真实度要求的不断提高,对碰撞检测的精度和速度以及实时地准确测量、记录操作者在现实场景中的运动状态,并在虚拟空间中对应到每一时刻的运动状态提出了更高要求,所以对于碰撞检测算法以及运动捕捉功能的开发研究将直接影响到沉浸式体验的效果。
1.2 沉浸式虚拟现实技术在变电站设计与施工中的应用
虚拟现实技术在变电站设计中具有应用必要性和可行性,主要的方向应为研究基于虚拟现实技术的标准化设计流程,同时为了实际设计工作调用相关素材方便,应建设完备的变电站虚拟场景设备元素库。设计人员在进行相关设计时,将借助虚拟现实变电站模型,在规范化的设计标准下,灵活的从元素库中添加使用相关设备元素,在施工前建立可视化的变电站设计效果模型,以保障设计质量,提高设计效率。
在施工方面,采用虚拟现实手段,辅助施工管理人员进行变电站施工管理,结合设计端变电站效果模型的深入应用,更加准确地进行统计施工量、模拟施工进度、优化施工方案等工作。配合现实变电站的施工建设,更新设计端变电站效果模型的数据,最终实现虚拟变电站数据的高精度化与模型的高可视化。
1.3 基于沉浸式虚拟现实技术的变电站仿真培训应用
传统的电力培训,需要一定的场地和大量的设备作为支撑,相关设备结构复杂、造价昂贵,场地利用率不高,被培训的人员要花费很多时间和精力到特定的培训场所进行学习,这些因素在很大程度上限制了培训的人数和培训的质量。在充分分析变电站生产作业培训要求、变电站运维(操作技能)培训要求、变电站电力操作培训要求等相关规则要求后,利用虚拟现实技术,开发一套集设备操作、事故案例演练等内容的变电站培训系统,建设基于沉浸式虚拟现实变电站培训系统的软件和硬件将为电力培训业务提供新的思路和方式,培训质量也将显著提高。
2 可能出现的技术难点
2.1 高精度的三维模型复杂,设备模型的分解过程困难
目前电力元件、仪器、设备3D模型素材欠缺,更没有统一、标准的元件库和模型库,所建模型精细度达不到要求,未能体现模型设备内部零部件结构,没有在虚拟场景中进行分解的功能,不便于对电力设备结构的理解,急需建立vr平台环境,包括高精度的各种一、二次设备模型、辅助设备模型,各种设备模型具备相应设备的功能响应特性,如变压器的投切、开关的开合、各种档位的变化等等。为能实现设备正常操作、事故应急处理、相关巡视工作等功能,所建的模型必须提供相应的人机交互接口功能。因此,在数据的层面上如何体现各种设备的使用特性,以及设备与设备之间、设备和系统之间的交互通信机制设计将成为克服的难点。
2.2 虚拟场景逼真性
虚拟现实技术应用于变电站除真实还原变电站环境、场景,还必须能够对虚拟变电站里的各元素进行控制,才能更加生动立体形象化地模拟实际过程,增强操作的真实性以及互动性。相关变电仿真培训系统的效果与实际现场差别较大、交互方式不符合实际操作习惯、没有真正体现虚拟现实技术的特征,真实感和沉浸感有所欠缺,且存在显示慢、延时大的问题。
2.3 力触觉反馈系统和虚拟声重建技术
力触觉反馈系统使操作者通过力触觉的反馈来感受虚拟变电站场景中模型的各N实际状态,对操作者在虚拟变电站中操作设备起到引导的作用,并对实时交互起到一定的约束作用。在虚拟变电站环境里面操作一个设备,如拉、合跌落式熔断器,应能感受到操作绝缘杆的重量,拉、合操作的反馈力,为让用户有更真实的体验,需要力反馈感应。虚拟变电站环境中力触觉感受的建模和生成方法(力觉交互技术),以及面向虚拟电力操作的力反馈硬件,是技术挑战之一。
另外,在现实生活中人们是能够获知声音来自于哪些方位的,面对的方向不同,获取到声源的信息便不同,例如在虚拟变电站漫游当靠近主变压器时,也应能听到相应感受的声音。声源定位方式和混响系统的构建同样是沉浸感、真实感的重点。
3 结论
虚拟现实技术在现阶段处于快速发展过程中,虚拟现实技术在各行业的推广和应用必将越来越广泛。在电力系统中,为了节约企业成本,提升工作效率,提高培训质量,应用虚拟现实技术也必将成为重要的手段。本文针对变电站相关工作实际,结合虚拟现实技术,对设计、培训等方面的应用进行了研究与讨论。随着技术水平的不断发展,虚拟现实技术在电力系统中各个环节的广泛和深入应用将对电力系统造成深远影响,并带来显著的技术和经济效益。
参考文献
[1]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学:F辑,2009,39(1):2-46.
[2]郑和平.带电作业仿真培训系统的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2013.
[3]朱凯进.虚拟现实技术在变电站设计中的应用研究[D].杭州:浙江大学,2012.
旅游景区是吸引和刺激消费者外出旅游的核心要素,是旅游产品的核心。从全国范围来看,截止目前,我国A级旅游景区数量已经达到10300多个,其中5A级旅游景区数量已达到259家。数据显示,全国景区景点中A级景区10300多个,其中包括5A级259个、4A级3034个;红色旅游经典景区300个,国家级旅游度假区26个,旅游休闲示范城市10个,国家生态旅游示范区110个,在建自驾车房车营地900多个,全国通用航空旅游示范基地16个。景区的数量不可谓不多,但是很多景区品质一般,服务观念落后,接待量逐年下滑,成为地方旅游业的“鸡肋”型产品。如何提高景区服务质量成为现下景区管理的热点问题,那么要想提高景区的服务质量就必须了解景区服务质量都包括哪些内容。
一、景区服务质量的内涵
旅游景区服务质量是指利用设施、设备和产品所提供的服务在使用价值方面适合和满足客人需要的物质满足程度和心理满足程度,也是客人在旅游过程中享受到服务劳动的使用价值,得到某种物质和心理满足的一种感受。旅游景区服务质量的内涵具有很强的综合性,总体来说包括两个方面即有形的服务质量和无形的服务质量。有形服务质量主要指景区内的服务设施设备、环境与卫生、景区交通、景区标识系统和安全状况。无形的服务质量主要包括服务人员的态度、服务水平、人性化服务等。有形服务质量是保证景区服务总体质量的物质基础,而无形的服务质量则是提高景区服务质量的重要保证。
二、景区服务质量存在的主要问题
(一)部分景点服务设施和设备陈旧、不齐全,日常管理不不善。
景区服务设施和设备随着时间的推移要不断的整修和更新,从而保证其使用的方便性、安全性。同时景区景点的服务设施也要根据消费者的需求不断的增添,才能保证能够满足旅游者需求。而一些景点的服务设施设备几年来一直不变,可以说是“一劳永逸”,不仅设备陈旧,而且不能随着时代的变化而增添新的服务设施,也不能保证其使用的安全性。对景区来说,由于所处的地理位置较偏,远离县城,地势较高,造成了电力系统、网络系统的不完善,因此景区经常性地停电造成一些设备的耗损过度,存在不安全因素之多。随着区域交通条件的便捷和人们收入水平的提高,如果景区还是本着“皇帝的女儿不愁嫁”的观点来管理和经营的话,必将被那些服务到位、设施过硬,独具特色的其他景点所取代。
(二)景区设施设备缺乏创新,文化旅游开发力度不够
xxx景区是被国家认证的国家4A级旅游景,是集观光、休闲、度假、科学考察于一体天然风景区,境内自然景观奇特,人文历史悠久,红色文化厚重,民风民俗淳朴。特殊的地理条件造就了乾坤湾景区独特的自然风光,这是吸引国内外游客前来旅游观光的最大亮点,但仅仅依靠自然景观无法满足游客观光旅游的高品质感受。如何留住游客,如何让游客在观光的同时能更好地感受陕北的传统文化和体验游玩的激情,这应该可以作为景区提升服务水平的参考。就目前来说,景区内现有的游玩项目受自然条件及基础设施条件的局限,很大程度上无法满足游客的需求,降低了游客对乾坤湾景区游览的旅游感受。另外,美丽乡村旅游的开发还不够成熟,也不利于游客近距离地感受体验陕北的传统文化,这也是对资源的一种浪费。
(三)工作人员服务意识差,服务操作不规范、分布不均匀
做为县属国有企业,景区的服务人员服务意识不到位,服务主动性不强,服务随意性强,往往是游客有问题找不到相关的工作人员,导致整个旅游过程的遗憾。很多服务人员缺乏主动服务的意识,将工作当作完成任务,抱着得过且过的态度,对工作敷衍了事。有些讲解人员,业务不熟练,缺乏严格正规的专业培训,对景点和历史遗迹的解说,不够准确和详细,对游客提出的问题不能清楚明白的回答。由于景区占地范围较广,工作人员有限,讲解、安保活动范围有限,这无疑就降低了服务质量,尤其对那些自助旅行的散客,就更不方便了。
(四)景区信息资源匮乏
做为一个4A级景区,我们在智慧景区项目建设这一块还不够成熟和完善,向游客提供的信息不足,游客明显处于信息劣势的境地。旅游者往往通过一些旅游网站来了解景区信息,对于景点实时信息,例如景点天气、客流情况、旅游途径、酒店住宿情况等了解不多或无法了解,使旅游活动带有一定的盲目性。
三、提高景区服务质量的途径
(一)景区配套设施人性化
景区配套设施的建设要充分考虑到游客的需求,在充分调查游客对景区的行为需求模式之后,合理的进行景区配套设施的建设。首先景区配套设施建设要满足游客游览的方便性要求,服务范围全面,设施分布合理。包括景区洗手间的分布、紧急就医点的分布、直饮水设施的分布等。以峨眉山为例,该景区不仅退出了以“六免费”为主要的“温馨工程”,管委会还设立游人服务中心,开办临时幼儿园,设立几十个咨询投诉服务点,使游客的问题和困难都能及时得到解决,让游客在峨眉山“吃得舒心、住得安心、游得称心、玩的开心。”其次景区配套设施建设要考虑到游客体验的直接性,例如景区道路的设计、观景台的设计、亭台水榭的设计都要考虑到游客和景观接触的直接性,让游客能够体会到与景观融为一体的感觉。
(二)加强景区信息化建设
信息化建设是根据景区管理、保护与发展的需要而提出来的,信息化建设需要将所有可以在景区应用的信息技术都纳入了框架体系之中。比如,网站、办工自动化、监控系统、售检票系统、电子显示屏、停车场车位自动识别系统、VR虚拟游玩 等。所以说,信息化建设就是要将一切可利用的信息技术与景区的保护、管理、服务、发展等工作有机地结合起来,以提升景区工作的信息化水平,整合景区资源,实现信息共享,创新管理模式,实现景区运营过程中的有效管理和严密监控,景区信息化实现后,将使景区的管理步入以信息带动管理、以信息促保护、以信息增效益的良性循环轨道,从而提高景区的社会效益和经济效益,达到提升景区整体发展水平的目的。景区信息化建设是一个庞大的系统工程,其中建立独立的景区门户网站是直接面向游客、服务社会的一个重要系统的窗口。乾坤湾景区目前正在积极为创5A级景区做准备,信息化建设是一个重要的加分项目。不久的将来,人们的生活马上要进入5G 的时代,到那时,网络的应用将更加发达,我们景区的建设也要与时俱进,紧跟时代的潮流,快速迈入高速信息化时代。此外,还要与旅游中间商建立良好的关系,增加景区产品的销售渠道,例如旅行社、酒店、航空公司、火车站等。
(三)加强景区制度化建设
完善景区制度化建设是景区标准化管理的一个重要前提,包括明确景区保护开发制度标准、景区经营制度、景区人员管理制度、景区游览设施及辅助设施建设维护制度、景区安全保障制度、景区节能环保制度、景区服务质量评价体系等等。使景区从传统的经验化管理模式逐步向科学化管理转变。让制度成为景区管理的依据和准则,减少管理中的随意性。制度的建设是一个长期的过程,需要景区管理人员多借鉴国内外景区成功的管理经验,总结过去的管理得失,使景区的制度化建设既能跟的上时代的步伐又能贴合景区景点的实际情况,有很强的可能性,不让制度成为一纸空谈。