大型泵站設(shè)備三維檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用*

(1. 江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司， 江蘇 揚(yáng)州 225127；2. 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 江蘇 常州 213002)

大型泵站設(shè)備三維檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用*

張仁田1,2李龍華2

(1. 江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司， 江蘇 揚(yáng)州 225127；
2. 河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 江蘇 常州 213002)

為滿足大型水泵機(jī)組檢修維護(hù)的需求，采用三維模擬技術(shù)開發(fā)用于培訓(xùn)的可視化仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用3DMAX軟件將泵站通用常識(shí)、主設(shè)備及其輔助設(shè)備進(jìn)行三維仿真，構(gòu)成與真實(shí)泵站對(duì)應(yīng)的虛擬仿真系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)對(duì)員工開展工器具、設(shè)備特性、檢修過程及事故故障處理等內(nèi)容的交互式培訓(xùn)，并設(shè)置培訓(xùn)測試模塊，檢驗(yàn)培訓(xùn)效果。

泵站設(shè)備；檢修；培訓(xùn)；仿真；開發(fā)

近年來，一大批重點(diǎn)水利工程，特別是泵站工程在防汛抗洪、御旱蓄水、改善水環(huán)境等方面發(fā)揮了巨大的綜合效益，確保了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康、快速發(fā)展。江蘇省有數(shù)百臺(tái)大型軸流泵機(jī)組，隨著南水北調(diào)東線工程的建成投運(yùn)，大型水泵機(jī)組呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，其運(yùn)行維護(hù)將成為一項(xiàng)重要的工作。

由于泵站工程所處地理位置相對(duì)偏遠(yuǎn)，每個(gè)泵站有著自身獨(dú)特的布置方式、結(jié)構(gòu)型式，使得水泵機(jī)組的通用性遠(yuǎn)不如火電和風(fēng)電機(jī)組，給員工的培訓(xùn)工作帶來一定難度?，F(xiàn)在投運(yùn)的大中型水泵機(jī)組，在材料、結(jié)構(gòu)及使用維護(hù)等方面都有較高的要求，因此對(duì)員工在運(yùn)行、檢修及管理方面的素質(zhì)要求也越來越高，當(dāng)務(wù)之急是創(chuàng)新培訓(xùn)體制，用現(xiàn)代化手段優(yōu)化員工的培訓(xùn)工作，只有這樣才能適應(yīng)當(dāng)前大型化水泵機(jī)組快速發(fā)展和長時(shí)間運(yùn)行的要求。

1 國內(nèi)外水利系統(tǒng)培訓(xùn)方式

1.1 常規(guī)培訓(xùn)

常規(guī)培訓(xùn)是目前采用最多也是最為常用的一種培訓(xùn)方式，主要以授課為主。常規(guī)培訓(xùn)從基礎(chǔ)理論到專業(yè)知識(shí)，結(jié)合具體泵站進(jìn)行系統(tǒng)講解，有利于學(xué)員對(duì)機(jī)組基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，適用于檢修、運(yùn)行及管理人員的培訓(xùn)。這種培訓(xùn)費(fèi)用較低，但沒有直觀的工具來連接和彌補(bǔ)抽象的理論與具體工程實(shí)踐之間的鴻溝，培訓(xùn)周期較長，受訓(xùn)對(duì)象對(duì)泵站系統(tǒng)的了解程度對(duì)培訓(xùn)的效果影響很大，常輔之以現(xiàn)場實(shí)習(xí)，彌補(bǔ)理論培訓(xùn)的不足。由于受到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等的限制，往往培訓(xùn)效果一般，有時(shí)需多次培訓(xùn)或?qū)嵤┽槍?duì)性培訓(xùn)。

1.2 計(jì)算機(jī)平面仿真培訓(xùn)

利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，將泵站機(jī)電設(shè)備、一次主接線、油水氣系統(tǒng)等，通過專用的編程語言，進(jìn)行組網(wǎng)或單機(jī)演示，國外有些泵站還設(shè)立相應(yīng)的操作控制臺(tái)，即采用軟硬件相結(jié)合的形式，以增加學(xué)員操控的真實(shí)感。這是針對(duì)具體電站而實(shí)施的專用培訓(xùn)，可以在常規(guī)培訓(xùn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，適于運(yùn)行專業(yè)強(qiáng)化培訓(xùn)范疇。在水電系統(tǒng)，如浙江新安江水電站和福建水口水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，均由仿真軟件和硬件操控臺(tái)組成，三峽電站某公司生產(chǎn)的機(jī)組仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是由純軟件組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)。由于設(shè)立了計(jì)算機(jī)專用培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)，平時(shí)需相應(yīng)的管理維護(hù)人員，所有系統(tǒng)多為平面顯示，側(cè)重于運(yùn)行人員的培訓(xùn)，系統(tǒng)的直觀性較差，對(duì)檢修人員的培訓(xùn)效果有限，對(duì)培訓(xùn)人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)要求高，培訓(xùn)效果較不理想，通用性不強(qiáng)[1-4]。國內(nèi)水泵機(jī)組的計(jì)算機(jī)平面仿真培訓(xùn)還沒有開展。

1.3 計(jì)算機(jī)三維可視化仿真培訓(xùn)

三維可視化仿真就是在對(duì)對(duì)象設(shè)備全面分析的基礎(chǔ)上，采用三維可視化仿真技術(shù)建立設(shè)備三維仿真模型，然后通過信息關(guān)聯(lián)技術(shù)將三維可視化實(shí)體模型與設(shè)備數(shù)字化信息關(guān)聯(lián)起來，使計(jì)算機(jī)能自動(dòng)識(shí)別對(duì)象設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)、辨識(shí)對(duì)象設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和健康狀態(tài)、反映對(duì)象設(shè)備故障機(jī)理的一種建模方法。

美國試驗(yàn)心理學(xué)家Treichler做過兩個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)[5]，一個(gè)是關(guān)于人類獲取信息的途徑，通過大量的試驗(yàn)證實(shí)，人類獲取的信息83.5%來自視覺，11%來自聽覺，3%來自嗅覺，1.5%來自觸覺，1%來自味覺，人們通過視覺和聽覺獲得的信息占其所獲得總信息的94%；另一個(gè)試驗(yàn)是關(guān)于知識(shí)保持即記憶的持久性，人們一般能記住自己閱讀內(nèi)容的10%，聽到內(nèi)容的20%，看到內(nèi)容的30%，聽到和看到內(nèi)容的50%，在交流過程中自己所說內(nèi)容的70%。另外，對(duì)同樣的學(xué)習(xí)材料，單用聽覺，3小時(shí)后能保持所獲取知識(shí)的60%，3天后則下降為15%；單用視覺，3小時(shí)后能保持70%，3天后降為40%；如果視覺、聽覺并用，3小時(shí)后能保持90%，3天后可保持75%。因此，在培訓(xùn)過程中，能同時(shí)調(diào)動(dòng)培訓(xùn)對(duì)象的視覺、聽覺等多種感知器官參與感知活動(dòng)，有助于對(duì)泵站系統(tǒng)知識(shí)的理解和接受。三維可視化將視聽合一功能與計(jì)算機(jī)的交互功能結(jié)合在一起，產(chǎn)生出一種更合乎自然的交流環(huán)境和方式，直接訴諸培訓(xùn)對(duì)象的多種感官，調(diào)動(dòng)培訓(xùn)對(duì)象主動(dòng)運(yùn)用多種感官積極參與媒體學(xué)習(xí)活動(dòng)，使對(duì)知識(shí)的被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)的主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、探索。能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生學(xué)習(xí)欲望，形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，更積極有效地接受知識(shí)。由此可見，視聽并用是學(xué)習(xí)的最佳方式。

2 大型泵站3D檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 泵站檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的內(nèi)容

利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，將泵站主要設(shè)備(水泵、電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、主變、高壓斷路器、隔離開關(guān)等)、輔助設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)(進(jìn)水口工作閘門、檢修閘門、清污機(jī)、攔污柵、固定式卷揚(yáng)機(jī)、液壓啟閉機(jī)等)及電氣主接線、油水氣系統(tǒng)、二次回路等，用三維可視化技術(shù)進(jìn)行建模造型設(shè)計(jì)，以文字、聲音、燈光、色彩等配合，渲染合成，具有與實(shí)物一致的全景三維立體外形，并能根據(jù)需要進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)解剖。通過三維動(dòng)畫與文字、影像等有機(jī)配合，不僅可將常規(guī)培訓(xùn)的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)，以及計(jì)算機(jī)平面仿真培訓(xùn)技術(shù)相結(jié)合，顯示二維平面仿真培訓(xùn)技術(shù)中特有的系統(tǒng)原理圖、布置圖等，而且可將復(fù)雜設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部解剖，動(dòng)畫演示零(部)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，演示相應(yīng)組件之間的配合、聯(lián)接關(guān)系，有利于檢修維護(hù)人員了解設(shè)備型式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、特征參數(shù)，以及檢修維護(hù)中注意的事項(xiàng)等，并可根據(jù)需要進(jìn)行專業(yè)深層次培訓(xùn)，具有直觀形象、生動(dòng)易于記憶、培訓(xùn)過程可重復(fù)等特點(diǎn)，泵站水泵機(jī)組檢修仿真主要內(nèi)容框圖如圖1所示。

圖1 水泵機(jī)組檢修仿真框圖

2.2 泵站檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)軟件

三維可視化仿真技術(shù)主要利用三維造型軟件進(jìn)行幾何模型制作，模仿相應(yīng)設(shè)備或圖形等形成專用仿真技術(shù)。根據(jù)不同的仿真需求，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)仿真工具軟件。目前，常用的工具軟件依據(jù)功能和工程應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)的不同，有較多選擇，如UG、ProE、3DSMAX、Solidworks、Autocad等，根據(jù)大型泵站的工程需求和仿真工具軟件的特征，經(jīng)過比較，選擇3DSMAX軟件較為合適。

a. 3DSMAX軟件特點(diǎn)[6]。3DSMAX是目前市場上流行的高級(jí)三維可視化軟件，用戶通過此軟件能夠方便地創(chuàng)建各種具有真實(shí)感的三維物體造型，并能制造精美的動(dòng)畫過程。主要特點(diǎn)是功能強(qiáng)大、插件眾多、開放性好，集建立模型、材質(zhì)設(shè)置、攝影燈光、場景設(shè)計(jì)、動(dòng)畫制作、影片剪輯于一體，可以制作廣播級(jí)的動(dòng)畫效果。對(duì)硬件的要求相對(duì)較低，一般計(jì)算機(jī)就能滿足使用要求，無需添加專用設(shè)備，相關(guān)學(xué)習(xí)資料也很多，而且可使用外部程序，通過與Photoshop、Premiere等軟件的聯(lián)合使用，可以采用特技及變形處理等手法，為三維可視化建立一個(gè)完整的場景，然后可以設(shè)定場景中對(duì)象的動(dòng)作，讓它們運(yùn)動(dòng)、變形、更改對(duì)象屬性，最后在所創(chuàng)建的電腦虛擬場景中拍攝三維可視化電影，在3DSMAX中，電腦操作者猶如電影導(dǎo)演，使動(dòng)畫制作更加逼真、快捷。3DSMAX始終以其無可比擬的強(qiáng)大實(shí)力占據(jù)著主導(dǎo)地位，長期備受藝術(shù)創(chuàng)作、美工制作、產(chǎn)品分析、建筑設(shè)計(jì)等眾多領(lǐng)域的青睞。

b. 3DSMAX實(shí)現(xiàn)可視化仿真的可行性。三維可視化過程，基本上可分為三個(gè)步驟：實(shí)物虛化、虛物實(shí)化和高性能的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)。除這三個(gè)主要方面以外，還包含著分析空間漫游所需的三維瀏覽器開發(fā)技術(shù)、三維虛擬切換技術(shù)、與現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)的控制連接技術(shù)等一系列相關(guān)學(xué)科的研究工作。2008年神舟7號(hào)載人航天飛行過程中的模擬仿真動(dòng)畫，就是三維可視化技術(shù)與實(shí)時(shí)控制技術(shù)連接的典型實(shí)例[7]。從多個(gè)水利水電工程的三維可視化多媒體項(xiàng)目的實(shí)施來看，用3DSMAX作為泵站機(jī)電設(shè)備檢修、運(yùn)行可視化仿真，是完全可行的。

c. 3DSMAX實(shí)現(xiàn)可視化仿真的手段。3DSMAX中三維可視化是在相應(yīng)的界面上實(shí)現(xiàn)的，如同工程人員習(xí)慣的三視圖一樣，3DSMAX的初始窗口提供了三個(gè)平行投影窗口，即俯視圖、前視圖、左視圖。此外，3DSMAX還提供了一個(gè)透視投影窗口。各個(gè)窗口可根據(jù)需要變換成右視圖、用戶視圖、前視圖、后視圖、攝像機(jī)視圖、燈光視圖，其中攝像機(jī)視圖是實(shí)現(xiàn)虛擬攝像機(jī)模擬人的觀察視角進(jìn)行渲染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三維可視化的重要應(yīng)用視圖窗口[6-7]，基本原理及流程分別如圖2和圖3所示。

圖2 三維可視化建模原理框圖

圖3 基于3DSMAX的可視化仿真流程

d. 仿真軟件對(duì)硬件的需求。對(duì)硬件的基本需求：服務(wù)器采用聯(lián)想ThinkServer RD640高性能的64位計(jì)算機(jī)服務(wù)器，其配置為CPU 2*Intel E5-2630 V2 CPU，64位，2.6GHz；內(nèi)存16GB內(nèi)存(4×4GB), 1333MHz；硬盤2*1TB 7.2K RPM, 6Gbps近線 SAS；顯卡集成顯卡；光驅(qū)超薄DVD RW光驅(qū)；網(wǎng)口3個(gè)1000MB以太網(wǎng)接口；串口1個(gè)串行接口；外設(shè)鼠標(biāo)、鍵盤；顯示器聯(lián)想LT2223W，21寸液晶顯示器，1920×1080。

脈沖響應(yīng)初期，在給人民幣匯率預(yù)期一個(gè)單位標(biāo)準(zhǔn)差的正面沖擊，即人民幣匯率貶值預(yù)期增強(qiáng)時(shí)，境內(nèi)證券市場收益率出現(xiàn)下滑，境外投資者對(duì)境內(nèi)證券市場的投資資金流入減少，而隨著貶值預(yù)期加大，境外投資者預(yù)計(jì)人民幣匯率波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)加劇，證券市場收益率可能進(jìn)一步減少，為規(guī)避證券市場波動(dòng)以及匯率風(fēng)險(xiǎn)而繼續(xù)減少投資，匯率貶值與股市下跌互相強(qiáng)化，導(dǎo)致證券投資項(xiàng)下跨境資金流入減少。實(shí)證結(jié)果驗(yàn)證了人民幣匯率貶值預(yù)期對(duì)國內(nèi)經(jīng)濟(jì)進(jìn)而對(duì)股市產(chǎn)生緊縮作用。近年來，我國加快資本項(xiàng)目開放步伐，進(jìn)一步推進(jìn)匯率市場化改革，加深了人民幣匯率預(yù)期、國內(nèi)證券市場與國際資本的聯(lián)系程度。

3 泵站檢修可視化仿真培訓(xùn)

用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行不同泵型(混流泵、軸流泵、燈泡貫流泵)建模，從泵組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，到各主要部件(電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、通風(fēng)冷卻系統(tǒng)、推力軸承、受油器；水泵葉輪、泵軸、進(jìn)水流道、出水流道、導(dǎo)葉體、水導(dǎo)軸承、主軸密封、管形座等)工作原理，拆卸順序、安裝順序及檢修要點(diǎn)進(jìn)行培訓(xùn)。水泵機(jī)組虛擬檢修仿真總體頁面布局如圖4所示。

圖4 水泵機(jī)組虛擬檢修仿真總體頁面布局

3.1 檢修工器具、材料的識(shí)別與使用培訓(xùn)

根據(jù)建立水泵檢修工作所用的工器具種類，劃分為通用工器具和專用工器具兩大類型三維模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容包括：

a. 通用工器具。如：內(nèi)徑千分尺、外徑千分尺、百分表、壓力表、求心器、塞尺、水平儀、刮刀、挑刀、鋼字碼、劃針、量規(guī)、塞規(guī)、圓規(guī)、活絡(luò)扳手、呆扳手、梅花扳手、千斤頂、鋼絲繩、扁鏟、撬棍、榔頭、螺絲刀、鋼絲刷、手套、連身衣、安全帽、安全帶、安全繩、卸扣、起吊螺釘、手拉葫蘆、行燈變、行燈、萬用表、驗(yàn)電筆、求心器等。

b. 專用工器具。如各類敲擊扳手、聯(lián)軸螺栓專用工具、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子測圓架、主軸葉輪起吊工具、泵組整體起吊工具、盤車工具、鏡板研磨工具，其他特殊用途工具等。

c. 檢修材料。水泵檢修所用材料，如：汽油、酒精、無水乙醇、透平油、綢布、毛毯、破布、紅丹漆、油漆、502膠水、除銹劑、螺栓松動(dòng)劑、橡膠盤根、金相砂紙、油石等。

凡涉及檢修所用工器具、材料均用三維模型建立數(shù)據(jù)庫，以便虛擬檢修及運(yùn)行仿真培訓(xùn)時(shí)調(diào)用。圖5是典型的外徑千分尺及其使用方法的三維模擬。

圖5 外徑千分尺及其使用方法模擬

3.2 設(shè)備特性和技術(shù)參數(shù)培訓(xùn)

所有設(shè)備均按照?qǐng)D紙進(jìn)行三維模型建立，建立了設(shè)備三維模型及技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，并附之特征參數(shù)，如材料、外形尺寸、重量及性能技術(shù)參數(shù)，通過設(shè)備三維模型及其技術(shù)參數(shù)建立專用數(shù)據(jù)庫，可供檢修仿真培訓(xùn)調(diào)用。

3.3 虛擬仿真檢修培訓(xùn)

根據(jù)泵站機(jī)電設(shè)備不同，檢修等級(jí)所對(duì)應(yīng)的檢修文件包內(nèi)容，按照檢修任務(wù)單、修前準(zhǔn)備、環(huán)境影響因素辨識(shí)及控制、危險(xiǎn)源辨識(shí)及控制、檢修工序卡、工序修改記錄、技術(shù)記錄卡、質(zhì)量監(jiān)督簽證單、不符合項(xiàng)處理單、設(shè)備試運(yùn)行單、完工報(bào)告單和文件包版本修訂記錄等要求予以展開。其中檢修任務(wù)、修前準(zhǔn)備、環(huán)境影響因素辨識(shí)及控制、危險(xiǎn)源辨識(shí)及控制等內(nèi)容相結(jié)合，用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)予以仿真，其余內(nèi)容則用文字、圖片、視頻等媒體形式存入專用數(shù)據(jù)庫中。主要培訓(xùn)內(nèi)容包括：電動(dòng)機(jī)全分解/全安裝、水泵全分解/全安裝等。圖6為燈泡貫流泵機(jī)組安裝模擬仿真截圖。

圖6 燈泡貫流泵機(jī)組安裝模擬仿真

3.4 典型故障及事故處理虛擬檢修仿真培訓(xùn)

針對(duì)水泵機(jī)組生產(chǎn)過程中遇到的典型故障及事故，如：推力及導(dǎo)軸瓦溫過高故障、水導(dǎo)軸承進(jìn)水事故等，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)予以仿真，重點(diǎn)突出故障及事故處理的操作步驟以及注意事項(xiàng)。以此形成針對(duì)性更強(qiáng)、實(shí)用性更好的虛擬檢修培訓(xùn)系統(tǒng)，真正達(dá)到全方位、多層次的培訓(xùn)需求。

3.5 泵站工程標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)

為方便水泵設(shè)備檢修運(yùn)行，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中包含主要國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，如《泵站技術(shù)管理規(guī)程》(GB/T 30948—2014)，以及不同泵站的水泵檢修規(guī)程、電動(dòng)機(jī)檢修規(guī)程等。

3.6 培訓(xùn)仿真測試模塊

為有效提高檢修及運(yùn)行人員對(duì)培訓(xùn)內(nèi)容的深刻理解與持久記憶，可以進(jìn)入仿真測試系統(tǒng)進(jìn)行模擬考試，通過自我評(píng)估實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的查漏補(bǔ)缺及鞏固強(qiáng)化的目的。

仿真測試模塊包括故障維修知識(shí)庫、設(shè)備理論知識(shí)庫、安全生產(chǎn)知識(shí)庫等內(nèi)容，用以檢驗(yàn)學(xué)員受訓(xùn)后的效果。涵蓋檢修、運(yùn)行專業(yè)試題庫，評(píng)分系統(tǒng)能對(duì)學(xué)員考試進(jìn)行自動(dòng)評(píng)分，并顯示完整的操作步驟，出錯(cuò)步驟一目了然，有利于提高培訓(xùn)效果。通過對(duì)試題庫有關(guān)試題及答案的不斷擴(kuò)充與完善，該模塊也可作為日常培訓(xùn)考試之用。培訓(xùn)仿真測試模塊流程如圖7所示。

圖7 培訓(xùn)測試流程

3.7 2D/3D打印功能

所有虛擬檢修仿真所涉及的圖片、文字、三維設(shè)備模型等，均可以用常規(guī)打印機(jī)進(jìn)行2D打印。而開發(fā)的專用程序接口，能對(duì)三維模型實(shí)現(xiàn)3D打印功能，可形成直接的三維設(shè)備教學(xué)模型。

最終將創(chuàng)建的所有交互式虛擬檢修仿真內(nèi)容結(jié)合其他類型的檢修培訓(xùn)素材有序?qū)攵嗝襟w系統(tǒng)，并根據(jù)界面布局進(jìn)行有機(jī)整合，采取C/S架構(gòu)的網(wǎng)頁瀏覽模式，實(shí)現(xiàn)分級(jí)權(quán)限管理。

4 運(yùn)行效果與結(jié)論

制作完成的泵站機(jī)組檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，經(jīng)過測試，在計(jì)算機(jī)上播放流暢，完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)，并符合以下技術(shù)參數(shù)：?音頻HQ高品質(zhì)；?視頻真實(shí)環(huán)境，3D視角，光影、紋理仿真效果；?分辨率≥1024×576；?幀速率25fps；?音頻雙聲道立體聲效果，采樣率≥48.0kHz。

顯然，采用基于虛擬技術(shù)的三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)對(duì)大型泵站檢修維護(hù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，不僅能夠大大提高培訓(xùn)效果，節(jié)省資源，而且提供對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展、增加虛擬傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽軌驅(qū)Ρ谜緝?yōu)化運(yùn)行實(shí)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，為泵站優(yōu)化調(diào)度提供技術(shù)支持。

[1] 胡翔勇, 李咸善, 袁兆強(qiáng), 等. 大型水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)功能分析與設(shè)計(jì)[J]. 武漢水利電力大學(xué)(宜昌)學(xué)報(bào), 1999, 21(3): 216-219.

[2] 林禮清, 羅鑄, 顧元昌. 水口水電站仿真系統(tǒng)[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào), 2001, 13(1): 50-52,105.

[3] 徐廣文, 劉兵, 葛新峰, 等. 抽水蓄能電站全范圍仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[J]. 華東電力, 2007, 35(9): 58-60.

[4] 馬杰, 俞宏群, 朱辰, 等. 水電廠仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)及功能[J]. 水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測, 2009, 33(3): 25-28.

[5] 喬卉, 龔慶武, 江傳文. 面向電力培訓(xùn)的三維交付式仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電力設(shè)備自動(dòng)化, 2013, 33(6): 157-162.

[6] 彭國安. 3DMAX建模與動(dòng)畫[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社, 2012.

[7] 劉衛(wèi)東. 可視化與視景仿真技術(shù)[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社, 2012.

Developmentandapplicationof3Dmaintenancesimulationtrainingsystemforlargepumpingstationequipment*

ZHANG Rentian1, 2, LI Longhua2

(1.JiangsuSurveyingandDesignInstituteofWaterresourcesCo.,Ltd.,Yangzhou225127,China;2.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,HohaiUniversity,Changzhou213002,China)

3D simulation technology is adopted for developing a visual simulation system for training in order to meet the needs of repair and maintenance of large water pump units. The system is equipped with 3DMAX software for 3D simulation on pumping station common sense, main equipment and auxiliary equipment, thereby constructing a virtual simulation system corresponding to the real pumping station. The system is adopted for interactive training on employees in the aspects of tools, equipment, equipment characteristics, maintenance process, accident fault handling and other training contents. Training test module is set for testing and training effects.

pumping station equipment; maintenance; training; simulation; development

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.012.011

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2015BAB07B01)資助

TV675

A

1005-4774(2017)012-0041-06