一种风电场三维远程监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种风电场三维远程监控系统，本发明专利技术所提出的技术方案内容包括建立风电场的三维物理模型，建立风电场的漫游功能模块、视角切换模块和实时数据查询模块，建立了系统的人机交互界面，为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码，建立用户和物理模型之间的交互，建立数据远程传输模型，并将实时信息用三维立体模型的行为、颜色表现出来。该技术方案可以同二维监控平台一样进行人机交互和信息查询，实时性非常高，区别于传统的平面数据，本系统的数据和实物的状态紧密联系，实现了风机参数的立体化展现，利用虚拟技术极大的还原了风场的实时状态，有利于提高监控的效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种风电场三维远程监控系统，本专利技术所提出的技术方案内容包括建立风电场的三维物理模型，建立风电场的漫游功能模块、视角切换模块和实时数据查询模块，建立了系统的人机交互界面，为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码，建立用户和物理模型之间的交互，建立数据远程传输模型，并将实时信息用三维立体模型的行为、颜色表现出来。该技术方案可以同二维监控平台一样进行人机交互和信息查询，实时性非常高，区别于传统的平面数据，本系统的数据和实物的状态紧密联系，实现了风机参数的立体化展现，利用虚拟技术极大的还原了风场的实时状态，有利于提高监控的效率。【专利说明】—种风电场三维远程监控系统
本专利技术涉及一种三维远程监控系统，尤其是涉及一种风电场三维远程监控系统。
技术介绍
风力发电是一种无污染的可再生能源，近年来增长速度位居各类能源之首。在发电、供电等传统领域得到广泛应用的监控与数据采集(Supervisory Control and DataAcquisition, SCADA)系统为解决大规模风电场的远程监控与数据采集提供了基本的技术途径。目前国内外风电场都有自己配套的SCADA系统。风电场SCADA系统主要完成数据采集与集中监控功能。采集系统通过多种通用接口，采集风机、变电站、测风塔、气象站等前端传感器中的信息，通过现场光纤网络，采用OPC技术将数据接入监控中心进行集中处理。监控中心负责监视现场装机容量、风机部件参数、气象数据等信息，并对风机开关机进行远程控制.随着计算机技术的发展，风电场的运行维护人员已经不仅仅满足于SCADA软件所提供的现有的功能，对于软件的易用性和舒适性也提出了更高的要求。在风电场的SCADA系统中，运行维护人员操作最多的人机界面就是远程监控画面。传统的SCADA的远程监控界面大都以二维的平面数据展示为主。风电场现场海量的实时数据以这种形式呈现给运行人员，在反复多次使用以后，会降低使用人员的操作积极性，影响工作效率。探索一种新的数据展示方式，不仅能够提高人机交互界面的可操作性，而且数据显示直观明了，有利于提高运行维护的效率。虚拟现实(Virtual Reality简称VR)是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临真实环境的感受和体验。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种不仅可以同二维监控平台一样进行人机交互和信息查询，可以对在风电场中自由漫游，对风电场实体模型的状态、数据观测，且实时性非常高的一种风电场三维远程监控系统。本专利技术还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种区别于传统的平面数据，本系统的数据和实物的状态紧密联系，做到了数据实时的表现在三维实体上的情况，利用虚拟技术极大的还原了风场的实时状态的一种风电场三维远程监控系统。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的: 一种风电场三维远程监控系统，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，由风电场实际环境的三维参数，利用虚拟现实建模单元，建立风电场的三维物理模型，并对模型进行渲染和着色，还原风电场的真实地貌； 步骤2，建立风电场三维远程监控系统的漫游功能模块、视角切换模块和实时数据查询模块，具体方法为: 步骤2.1，方便用户在虚拟风电场中自由观察，为用户在场景里自由行走设计自由漫游模块，利用虚拟现实建模单元自带的外设事件响应代码段，给镜头添加鼠标键盘事件响应代码，用Switch On Key为镜头添加前进后退向量和左右旋转角度，利用Mouse Waiter和Mouse Camer Orbit的组合为鼠标右键添加镜头绕自身轴线旋转的事件响应,通过鼠标和键盘使镜头在空间内自由行走和旋转，达到使用者全景观察的效果；为固定线路的漫游设计自动漫游模块，利用虚拟现实建模单元的Position On Curve的线路巡检功能模块自带的巡线功能，根据实际线路图行在虚拟现实建模单元等比例缩放后的位置和大小，在虚拟现实建模单元中连接建立好的Node节点生成线路Curve,将线路和镜头输入Position OnCurve中，在虚拟现实建模单元里生成按照固定线路的漫游效果； 步骤2.2，根据风电场实物多、分布广的特点，为便于用户迅速捕捉目标风机，设计了可以使镜头迅速切换到目标风机的视角切换功能模块，在虚拟现实建模单元中精确定位所有风机的视角坐标和方向，并用Vector数组变量存储；为所有风机编号；将用户输入的风机编号赋值给Switch On Parament模块的变量,将所有风机编号赋值给Switch On Parament模块的常量；将风机的坐标和方向赋值给Paramrnt Selector模块的常量；Switch OnParament和Paramrnt Selector联合使用，得到被鼠标选中的风机坐标和方向；将鼠标选中的风机坐标和方向导入Move To模块里可以将镜头立即移动到目标风机； 步骤2.3，在三维的界面中查询风电场现场的实时数据，开发了实时数据查询模块，利用虚拟现实建模单元和SQL数据库的接口，将SQL数据库存储的实时数据以数组变量的形式存储到虚拟现实建模单元中；为数据查询模块设置数据查询按钮，为按钮添加鼠标单击事件响，其响应为弹出查询子菜单和Open Html File ；0pen Html File使系统界面跳转到风电场管理网站的相应数据界面； 步骤3，在虚拟现实的场景里建立风电场三维远程监控系统的人机交互界面； 步骤4，由三维场景的特殊视觉效果和体现三维场景在监控和数据展示方面的优势，为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码，建立了用户和虚拟场景中物理模型之间的交互； 步骤5，由风电场的监控与数据采集系统(SCADA)的远程操作需求，数据远程传输模块，为步骤3和步骤4的数据展示提供远程实时数据，具体方法如下: 步骤5.1，为风机每一项参数建立一个数组变量，数组大小为风机数，用来储存所有风机参数的实时数据； 步骤5.2，定义主线程用来连接PI数据库，指定默认的PI数据库，使PI数据库接口PISDK指向默认的服务器，设置默认PI登录名和密码，以上作为PI连接字符串； 步骤5.3，建立风机每一项参数的PI数据读取函数，函数参变量为风机编号，将风机编号和风机该参数的测点一一对应，用该风机参数的测点函数给风机参量赋值； 步骤5.4，定义一个循环分支线程，按照风机编号的顺序，利用步骤5.3的读取函数，向步骤5.1建立的数组写入实时数据； 步骤5.5，定义一个XML文件，除根节点外一级节点储存风机编号，一级节点数目为风机个数，二级节点储存参数名和参数值； 步骤5.6，定义一个循环分支线程，按照风机编号的顺序，将所有风机的各个参数值通过步骤5.1建立的参数数组写入步骤5.5定义的XML文件的二级节点的属性之中； 步骤5.7，在虚拟现实建模单元中定义二维数组变量，一维用来定义风机参数名，二维定义风机编号； 步骤5.8，在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里，设计步骤5.5的XML节点遍历模块，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场三维远程监控系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，由风电场实际环境的三维参数，利用虚拟现实建模单元，建立风电场的三维物理模型，并对模型进行渲染和着色，还原风电场的真实地貌；步骤2，建立风电场三维远程监控系统的漫游功能模块、视角切换模块和实时数据查询模块，具体方法为：   步骤2.1，方便用户在虚拟风电场中自由观察，为用户在场景里自由行走设计自由漫游模块，利用虚拟现实建模单元自带的外设事件响应代码段，给镜头添加鼠标键盘事件响应代码，用Switch On Key为镜头添加前进后退向量和左右旋转角度，利用Mouse Waiter和Mouse Camer Orbit的组合为鼠标右键添加镜头绕自身轴线旋转的事件响应，通过鼠标和键盘使镜头在空间内自由行走和旋转，达到使用者全景观察的效果；为固定线路的漫游设计自动漫游模块，利用虚拟现实建模单元的Position On Curve的线路巡检功能模块自带的巡线功能，根据实际线路图行在虚拟现实建模单元等比例缩放后的位置和大小，在虚拟现实建模单元中连接建立好的Node节点生成线路Curve，将线路和镜头输入Position On Curve中，在虚拟现实建模单元里生成按照固定线路的漫游效果；步骤2.2，根据风电场实物多、分布广的特点，为便于用户迅速捕捉目标风机，设计了可以使镜头迅速切换到目标风机的视角切换功能模块，在虚拟现实建模单元中精确定位所有风机的视角坐标和方向，并用Vector数组变量存储；为所有风机编号；将用户输入的风机编号赋值给Switch On Parament模块的变量，将所有风机编号赋值给Switch On Parament模块的常量；将风机的坐标和方向赋值给Paramrnt Selector模块的常量；Switch On Parament和Paramrnt Selector联合使用，得到被鼠标选中的风机坐标和方向；将鼠标选中的风机坐标和方向导入Move To模块里可以将镜头立即移动到目标风机；步骤2.3，在三维的界面中查询风电场现场的实时数据，开发了实时数据查询模块，利用虚拟现实建模单元和SQL数据库的接口，将SQL数据库存储的实时数据以数组变量的形式存储到虚拟现实建模单元中；为数据查询模块设置数据查询按钮，为按钮添加鼠标单击事件响，其响应为弹出查询子菜单和Open Html File；Open Html File使系统界面跳转到风电场管理网站的相应数据界面；步骤3，在虚拟现实的场景里建立风电场三维远程监控系统的人机交互界面；步骤4，由三维场景的特殊视觉效果和体现三维场景在监控和数据展示方面的优势，为虚拟现实世界的物理模型添加了电脑外设的事件响应代码，建立了用户和虚拟场景中物理模型之间的交互；步骤5，由风电场的监控与数据采集系统（SCADA）的远程操作需求，数据远程传输模块，为步骤3和步骤4的数据展示提供远程实时数据，具体方法如下：步骤5.1，为风机每一项参数建立一个数组变量，数组大小为风机数，用来储存所有风机参数的实时数据；步骤5.2，定义主线程用来连接PI数据库，指定默认的PI数据库，使PI数据库接口PISDK指向默认的服务器，设置默认PI登录名和密码，以上作为PI连接字符串；步骤5.3，建立风机每一项参数的PI数据读取函数，函数参变量为风机编号，将风机编号和风机该参数的测点一一对应，用该风机参数的测点函数给风机参量赋值；步骤5.4，定义一个循环分支线程，按照风机编号的顺序，利用步骤5.3的读取函数，向步骤5.1建立的数组写入实时数据；步骤5.5，定义一个XML文件，除根节点外一级节点储存风机编号，一级节点数目为风机个数，二级节点储存参数名和参数值；步骤5.6，定义一个循环分支线程，按照风机编号的顺序，将所有风机的各个参数值通过步骤5.1建立的参数数组写入步骤5.5定义的XML文件的二级节点的属性之中；步骤5.7，在虚拟现实建模单元中定义二维数组变量，一维用来定义风机参数名，二维定义风机编号；步骤5.8，在虚拟现实建模单元的脚本编辑器里，设计步骤5.5的XML节点遍历模块，并按照风机编号的顺序，将XML二级节点上的属性值存储到步骤5.7里二维数组的相应单元里；步骤6，由三维远程监控系统的立体数据表达的要求，在虚拟现实环境中，将一部分实时信息利用三维立体模型的动作、颜色表达出来。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：巫世晶，张海波，胡基才，王晓笋，张增磊，张银龙，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42