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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力應(yīng)急演練中的應(yīng)用 中國(guó)電力科學(xué)研究院2011年3月 1 概述 2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 3 功能設(shè)計(jì) 4 關(guān)鍵技術(shù)研究 5 結(jié)論 四 近期階段工作重點(diǎn) 2 下一階段重點(diǎn)工作 電力安全規(guī)范研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用研究互動(dòng)與展示技術(shù)應(yīng)用研究定位與傳感技術(shù)應(yīng)用研究 四 理論研究 2011年3 4 5月 概述 我國(guó)地域遼闊 電網(wǎng)覆蓋面積大 各地自然環(huán)境和條件迥異 各種自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生 電網(wǎng)大面積停電風(fēng)險(xiǎn)始終存在 電網(wǎng)的安全運(yùn)行涉及各行各業(yè) 涉及千家萬(wàn)戶(hù)居民的日常生活 關(guān)乎社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全 近年來(lái)政府日益重視應(yīng)急管理工作 國(guó)家電網(wǎng)公司也開(kāi)展以應(yīng)急組織體系 應(yīng)急物資儲(chǔ)備等八項(xiàng)重點(diǎn)工作為主要內(nèi)容的應(yīng)急體系建設(shè) 背景 概述 近兩年來(lái) 公司組織編制了 電網(wǎng)大面積停電事件應(yīng)急聯(lián)合演練指導(dǎo)意見(jiàn) 及其音像輔導(dǎo)片 積極推進(jìn) 指導(dǎo)各網(wǎng)省公司開(kāi)展以重點(diǎn)城市大面積停電處置為主的應(yīng)急聯(lián)合演練 華北 華東 北京 上海 福建等16個(gè)網(wǎng)省公司按照公司統(tǒng)一部署 積極爭(zhēng)取省 市 人民政府的支持 組織開(kāi)展了大面積停電應(yīng)急處置和社會(huì)聯(lián)動(dòng)應(yīng)急演練 取得了較好的效果 2008年 公司各單位累計(jì)開(kāi)展各類(lèi)應(yīng)急演練3591場(chǎng) 次 21 1萬(wàn)人次參加 其中省級(jí)及以上累計(jì)開(kāi)展演練278場(chǎng) 次 3 1萬(wàn)人次參加 通過(guò)多種形式的演練 達(dá)到了 檢驗(yàn)預(yù)案 磨合機(jī)制 鍛煉隊(duì)伍和教育公眾 的目的 大大增強(qiáng)了全員應(yīng)急意識(shí)和應(yīng)急處置能力 電網(wǎng)應(yīng)急演練現(xiàn)狀 概述 電網(wǎng)應(yīng)急演練現(xiàn)狀 概述 但是 目前的應(yīng)急演練主要是以按預(yù)定腳本實(shí)戰(zhàn)演練的方式為主 存在以下問(wèn)題一 這種方式缺乏靈活性 人員按照預(yù)先編排的指令執(zhí)行任務(wù) 無(wú)法真正檢驗(yàn)應(yīng)急機(jī)制運(yùn)轉(zhuǎn) 訓(xùn)練人員應(yīng)急能力 二 這種方式花費(fèi)較大 不可能進(jìn)行多次重復(fù)演練 不能對(duì)比多種救援方案的后果 三 由于大型災(zāi)害多數(shù)為復(fù)合性災(zāi)害 具有規(guī)模大 范圍廣 情況復(fù)雜 損失嚴(yán)重等特點(diǎn) 實(shí)戰(zhàn)演練無(wú)法真實(shí)模擬全部災(zāi)害場(chǎng)景 為了解決現(xiàn)有演練工作的不足 建立一套規(guī)范和完整的三維現(xiàn)場(chǎng)仿真演示系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)電力事故現(xiàn)場(chǎng)指揮 處置的模擬仿真操作 一方面滿(mǎn)足應(yīng)急組織成員間的溝通需求 提高應(yīng)急處置的協(xié)調(diào)能力和效率 另一方面成為基層搶修實(shí)踐的有力工具 為大規(guī)模綜合應(yīng)急演練模擬出真實(shí)的演練場(chǎng)景 應(yīng)急演練存在的問(wèn)題 1 概述 2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 3 功能設(shè)計(jì) 4 關(guān)鍵技術(shù)研究 5 結(jié)論 二 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 定義 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指利用人工智能 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 人機(jī)接口 多媒體 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電子 機(jī)械 視聽(tīng)等高新技術(shù) 模擬人在特定環(huán)境中的視 聽(tīng) 動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù) 交互性是指 參與者 利用視覺(jué) 聽(tīng)覺(jué) 觸覺(jué) 嗅覺(jué)和味覺(jué)等感官功能及對(duì)話 頭部運(yùn)動(dòng) 眼睛移動(dòng) 轉(zhuǎn)身 拾取和放置等人類(lèi)自然技能 對(duì)虛擬實(shí)體進(jìn)行交互考察與操作的過(guò)程 四 近期階段工作重點(diǎn) 簡(jiǎn)介 虛擬環(huán)境技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)可以用圖1所示的3個(gè)I的 三角形 來(lái)表示 所謂的3 I即Immersion Interaction Imagination 指沉浸 交互 構(gòu)想 這三個(gè)I 是VR系統(tǒng)的三個(gè)基本特征 它表示VR系統(tǒng)使人由過(guò)去只能從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部去觀測(cè)計(jì)算處理的結(jié)果 發(fā)展到能夠沉浸到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)建的系統(tǒng)中 從過(guò)去人們只能通過(guò)鍵盤(pán) 鼠標(biāo)與計(jì)算環(huán)境中的數(shù)字化信息發(fā)生交互作用 到能夠利用多種傳感器與多維化信息的環(huán)境發(fā)生交互作用 由過(guò)去人們只能從定量計(jì)算為主的結(jié)果中得到啟發(fā)從而加深對(duì)事物的認(rèn)識(shí) 到有可能從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí) 從而深化概念和萌發(fā)新意 VR Interaction交互 Imagination構(gòu)想 Immersion沉浸 根據(jù)當(dāng)前狀況和對(duì)城市的未來(lái)規(guī)劃 將城市的過(guò)去 現(xiàn)在和將來(lái)任意時(shí)間的情況展示在規(guī)劃設(shè)計(jì)者 政府決策者 投資開(kāi)發(fā)者和普通市民面前 從不同角度遍歷城市的各個(gè)部分 幫助有關(guān)人員作出決策 由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn) 它的實(shí)際應(yīng)用在理工科的教學(xué)中應(yīng)有廣大作為 尤其在建筑 機(jī)械 物理 化學(xué)等學(xué)科有著質(zhì)的突破 建立建造虛擬三維場(chǎng)景 將現(xiàn)實(shí)中的建筑物進(jìn)行在線展示 通過(guò)簡(jiǎn)單操作 可以選擇任意路徑進(jìn)入建筑物的任意位置 體驗(yàn)空間對(duì)人自身的尺度感 配以相關(guān)的圖片 文字 聲音 更顯生動(dòng) 逼真 二 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 應(yīng)用現(xiàn)狀 規(guī)劃設(shè)計(jì) 教學(xué)培訓(xùn) 三維展示 各高校在許多領(lǐng)域都進(jìn)行了相關(guān)的課題研究 對(duì)科學(xué)技術(shù)研究具有很大的促進(jìn)作用 如 在分布式飛行模擬方面的應(yīng)用 可縮短開(kāi)發(fā)周期 減少費(fèi)用 科學(xué)研究 二 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 應(yīng)用現(xiàn)狀 科研 規(guī)劃 漫游 培訓(xùn) 1 概述 2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 3 功能設(shè)計(jì) 4 關(guān)鍵技術(shù)研究 5 結(jié)論 嚴(yán)肅游戲 思想 即建立一套可獨(dú)立運(yùn)行的 基于多人在線游戲模式的模擬演練系統(tǒng) 跨地域用戶(hù)參與 各網(wǎng)省公司應(yīng)急處置人員跨地域遠(yuǎn)程訪問(wèn)該系統(tǒng) 聯(lián)合總部用戶(hù) 在三維虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行各種應(yīng)急處置行為的互動(dòng) 典型案例結(jié)合智能推理 通過(guò)對(duì)典型案例的流程梳理 結(jié)合智能推理機(jī)制 形成演練腳本 與應(yīng)急指揮系統(tǒng)互聯(lián) 可抽取應(yīng)急指揮系統(tǒng)的真實(shí)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行模擬演練 三 功能設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路 提供安全 經(jīng)濟(jì) 不受氣候條件和場(chǎng)地空間限制的應(yīng)急演練手段 體驗(yàn)突發(fā)事件處理流程 豐富處置經(jīng)驗(yàn)和體驗(yàn) 明確應(yīng)急管理責(zé)任 提高溝通協(xié)調(diào) 決策指揮 社會(huì)動(dòng)員等應(yīng)急能力 檢驗(yàn)應(yīng)急預(yù)案的有效性與可執(zhí)行性 檢驗(yàn)應(yīng)急資源配置的合理性 檢驗(yàn)各參演單位應(yīng)急處置的機(jī)動(dòng)性和聯(lián)動(dòng)性 三 功能設(shè)計(jì) 總體目標(biāo) 三 功能設(shè)計(jì) 總體流程 三 功能設(shè)計(jì) 技術(shù)架構(gòu) 三 功能設(shè)計(jì) 應(yīng)用架構(gòu) 三 功能設(shè)計(jì) 角色設(shè)計(jì) 三 功能設(shè)計(jì) 功能架構(gòu) 設(shè)置演練的名稱(chēng) 目的 事故名稱(chēng)及類(lèi)型 參考預(yù)案 演練時(shí)間等 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 設(shè)置參加演練的組織機(jī)構(gòu)及演練人員 并分配賬號(hào)和角色 也可以從應(yīng)急系統(tǒng)中提取用戶(hù)信息 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 設(shè)置模擬演練場(chǎng)景 包括受災(zāi)城市基礎(chǔ)場(chǎng)景 預(yù)設(shè)災(zāi)害場(chǎng)景 資源配置等基礎(chǔ)演練場(chǎng)景 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 以時(shí)間先后的順序配置災(zāi)害事件的過(guò)程 制作演練腳本 進(jìn)行災(zāi)情提示 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 設(shè)定演練過(guò)程的考核評(píng)估點(diǎn) 便于根據(jù)演練過(guò)程中參演人員的具體操作 進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)估或手動(dòng)評(píng)估操作 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 可在地圖上查看災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn) 資源分布調(diào)配情況 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 在模擬演練過(guò)程中 根據(jù)演練進(jìn)展可通過(guò)對(duì)場(chǎng)景組件進(jìn)行修改 刪除 增加來(lái)進(jìn)行演練任務(wù)調(diào)整 調(diào)整后的場(chǎng)景可直接展示 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 在模擬演練過(guò)程中 各級(jí)指揮部及其他部門(mén)可通過(guò)系統(tǒng)消息方式進(jìn)行信息溝通 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 此功能主要用于演練培訓(xùn)過(guò)程中 根據(jù)演練的進(jìn)度對(duì)參演人員進(jìn)行相應(yīng)的操作提示功能 以熟悉演練過(guò)程 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 按照預(yù)先設(shè)定的演練腳本輔以智能推理 通過(guò)多人在線模式 實(shí)現(xiàn)多人角色扮演 模擬實(shí)現(xiàn)應(yīng)急事件處理流程 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 參演人員在演練過(guò)程中 可以靈活查詢(xún)到已有的類(lèi)似應(yīng)急事件的預(yù)案和案例進(jìn)行處置參考 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 在演練過(guò)程中方便應(yīng)急指揮人員隨時(shí)對(duì)演練的流程和當(dāng)前場(chǎng)景推演到的進(jìn)度進(jìn)行查看 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 態(tài)勢(shì)標(biāo)繪為應(yīng)急指揮人員提供了一個(gè)在地圖上進(jìn)行指揮方案標(biāo)繪的功能 主要包括對(duì)救援物資 裝備和人員的調(diào)配標(biāo)繪 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 觀摩演練是在演練過(guò)程中為方便領(lǐng)導(dǎo)或?qū)＜疫M(jìn)行應(yīng)急演練的觀看和評(píng)估 將應(yīng)急人員在三維場(chǎng)景中的所有處置操作進(jìn)行同步的查看 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 在演練過(guò)程中 涉及到許多三維場(chǎng)景 為能及時(shí)定位場(chǎng)景并確定行進(jìn)路線 方便進(jìn)行場(chǎng)景切換 提供導(dǎo)航圖的功能 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 根據(jù)演練過(guò)程中參演人員的具體操作 結(jié)合系統(tǒng)設(shè)定的考核評(píng)估點(diǎn) 系統(tǒng)進(jìn)行演練自動(dòng)評(píng)估 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 根據(jù)演練過(guò)程中參演人員的具體操作 結(jié)合系統(tǒng)設(shè)定的考核評(píng)估點(diǎn) 系統(tǒng)進(jìn)行演練自動(dòng)評(píng)估 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 對(duì)模擬演練的過(guò)程進(jìn)行回放查看 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 將模擬演練過(guò)程的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔 方便日后調(diào)閱查看 三 功能設(shè)計(jì) 功能描述 1 概述 2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 3 功能設(shè)計(jì) 4 關(guān)鍵技術(shù)研究 5 結(jié)論 研究電網(wǎng)突發(fā)事件特征參數(shù)和關(guān)鍵要素篩選 提取方法及再現(xiàn)應(yīng)急事件場(chǎng)景的規(guī)則 研究電網(wǎng)突發(fā)事件和案例智能知識(shí)技術(shù) 研究電網(wǎng)突發(fā)事件智能推理技術(shù) 研究三維地理信息及虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù) 研究電網(wǎng)突發(fā)事件演練場(chǎng)景生成 導(dǎo)入 導(dǎo)出 提取技術(shù) 開(kāi)發(fā)電網(wǎng)大規(guī)模綜合應(yīng)急演練模擬系統(tǒng) 研究 實(shí)施與應(yīng)急信息系統(tǒng)的資源整合 四 關(guān)鍵技術(shù)研究 關(guān)鍵技術(shù) 1 概述 2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 3 功能設(shè)計(jì) 4 關(guān)鍵技術(shù)研究 5 結(jié)論 四 結(jié)論 1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠真實(shí)再現(xiàn)客觀環(huán)境 使人能充分沉浸由其年所創(chuàng)造的人工環(huán)境中實(shí)現(xiàn)感知模擬的現(xiàn)實(shí) 因而對(duì)于應(yīng)急中的培訓(xùn) 指揮以及性能設(shè)計(jì)等多方面具有重要意義 隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 體視化技術(shù)的進(jìn)步 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將在模型及設(shè)備方面越來(lái)越能適應(yīng)這些系統(tǒng)的要求 2 應(yīng)急演練可以在科學(xué)研究成果真實(shí)化再現(xiàn) 安全產(chǎn)品性能設(shè)計(jì) 事故救災(zāi)指揮 安全教育與培訓(xùn)等多個(gè)方面應(yīng)用VR系統(tǒng) 3 應(yīng)急演練中應(yīng)用VR技術(shù)的方法是多種多樣的 文中所論述的建筑火災(zāi)VR系統(tǒng)可以為構(gòu)建其他安全工程VR系統(tǒng)所借鑒 4 應(yīng)急演練VR系統(tǒng)可以采用高 中 低各種檔次 所選擇的硬件和軟件也有所不同 初步研究時(shí)可以采用比較廉價(jià)的硬件和軟件系統(tǒng) 例如 硬件采用普通鼠標(biāo) 普通立體眼鏡 軟件采用OPENGL DIRECTX等免費(fèi)3D開(kāi)發(fā)程序等 5 要達(dá)到真實(shí)模擬環(huán)境系統(tǒng) 如山川 河流 人 火焰 煙流 樹(shù)木等高度復(fù)雜的自然體 還需要將VR技術(shù)與體視化等技術(shù)結(jié)合才能完成 44 謝謝