燃氣供熱鍋爐VR展示系統(tǒng)！
時間：2019-12-28 10:02:14
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來源：
欄目：工業(yè)vr
導讀：VR的概念是在上世紀80年代初提出來的，其中文意思就是虛擬現(xiàn)實，具體是指借助計算機及比較新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機交互手段，是在PBR（一種物理渲染技術(shù)）技術(shù)框架下搭建的一套虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在PBR框架下，每一種特效都...
VR的概念是在上世紀80年代初提出來的，其中文意思就是虛擬現(xiàn)實，具體是指借助計算機及比較新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機交互手段，是在PBR（一種物理渲染技術(shù)）技術(shù)框架下搭建的一套虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在PBR框架下，每一種特效都將使用更貼近自然規(guī)律甚至直接描述自然規(guī)律的算法來建立，對應的材質(zhì)也將根據(jù)特效及現(xiàn)實視覺效果來進行修正和升級。通過PBR人們可以實現(xiàn)更加貼近真實自然視覺效果的體驗。
該系統(tǒng)比較大的特點在于它與用戶的直接交互性。在系統(tǒng)中，用戶可以直接控制對象的各種功能，如：鍋爐燃燒機的啟動與停止、熱網(wǎng)循環(huán)水泵的啟停與切換等，而系統(tǒng)也可以向用戶形象的反饋鍋爐機組的運行信息，如燃燒器的運行情況，燃氣壓力、煙氣含氧量等實時數(shù)據(jù)，以三維UI的方式形象的展示鍋爐機組、進出水閥、熱網(wǎng)循環(huán)水泵、熱網(wǎng)補水泵等設(shè)備的運行狀態(tài)。
熱力公司燃氣供熱鍋爐VR控制系統(tǒng)(以下簡稱“熱力VR控制系統(tǒng)”）主要功能，是基于杭州德聯(lián)科技股份有限公司的鍋爐DCS控制系統(tǒng)，開發(fā)的一套3D交互操作控制系統(tǒng)，它利用計算機圖形系統(tǒng)和各種顯示及控制等接口設(shè)備，以HTC Vive的顯示器/控制手柄為監(jiān)視和控制中心，在計算機上生成的可交互的三維立體世界，比較大限度的模擬現(xiàn)實工況環(huán)境，實現(xiàn)爐、機集中操作控制。極大的提高了操作人員的操作體驗，使操作人員有一種身臨其境的感覺。是目前國內(nèi)首套已建成投運并真正實現(xiàn)燃氣鍋爐安全穩(wěn)定運行的VR操作控制系統(tǒng)，代表了目前我公司在熱力系統(tǒng)的設(shè)備操作、參數(shù)調(diào)整、人員培訓等方面的**水平。
熱力VR控制系統(tǒng)，通過控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)、VR交互技術(shù)的深度融合，實時展現(xiàn)了我公司棗莊熱源廠5臺58MW燃氣熱水鍋爐以及輔機的設(shè)備布局和運行情況。并且可通過手柄操作實現(xiàn)人員在虛擬場景中移動定位、查看設(shè)備運行信息、進行設(shè)備啟停（需現(xiàn)場人員配合）、運行參數(shù)調(diào)節(jié)、運行記錄查看等功能，及時對異常工況、緊急事故進行處理。該系統(tǒng)能有效直觀的還原現(xiàn)場，實現(xiàn)類似現(xiàn)場巡查、控制調(diào)節(jié)、故障分析診斷等功能。同時該系統(tǒng)對于員工培訓也有非常重要的意義，可以讓培訓人員在了解現(xiàn)場、熟悉設(shè)備、掌握流程等培訓過程中不再受到時間和空間的影響，提高培訓效率，降低企業(yè)培訓成本。
一、項目目標
項目運行后，在集中控制室內(nèi)可完成機組正常運行工況的監(jiān)視和調(diào)整，異常工況的報警和緊急事故處理，在少量就地運行人員的配合下，可實現(xiàn)機組的分階段啟停。
本系統(tǒng)平臺中可實現(xiàn)以下一些功能：
1.系統(tǒng)管理：提供用戶登錄、更改用戶、修改密碼和退出系統(tǒng)的功能。
2.運行工況管理：提供了鍋爐運行過程中的運行工況監(jiān)視與查詢，以及故障統(tǒng)計。用戶可在三維場景內(nèi)，與設(shè)備實時交互，查看鍋爐系統(tǒng)的各項運行參數(shù)，如進出水的溫度與壓力，燃氣的壓力與流量，煙氣的氧含量等實時數(shù)據(jù)，同時也可以以3D模型的模式顯示五臺鍋爐、進出水閥、熱網(wǎng)循環(huán)水泵、熱網(wǎng)補水泵等設(shè)備的運行狀態(tài)。
3.報警系統(tǒng)的反饋：當鍋爐系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時，三維場景內(nèi)的燈光系統(tǒng)會顯示以紅色呼吸燈為故障狀態(tài)，僅提供報警，不聯(lián)鎖停爐。
4.曲線瀏覽：根據(jù)服務器提供的數(shù)據(jù)，顯示實時曲線和查詢設(shè)定時間段內(nèi)鍋爐系統(tǒng)設(shè)備運行相應數(shù)據(jù)的歷史曲線。
5.鍋爐報表：為用戶提供歷史數(shù)據(jù)查詢功能，并以Excel表格形式保存在本地計算機系統(tǒng)內(nèi)。
6.傳感器選擇：當傳感器出現(xiàn)故障時，用戶在三維場景內(nèi)可通過與模型交互或UI（用戶操作界面）的形式，對傳感器故障進行報警選擇。
7.各類參數(shù)的設(shè)置：系統(tǒng)以三維UI的方式，為用戶提供各類有關(guān)鍋爐正常運行的參數(shù)設(shè)置。具體包括：鍋爐控制參數(shù)設(shè)置、報警參數(shù)設(shè)置、天氣溫度補償值、燃燒工況參數(shù)設(shè)置。
二、主要實施內(nèi)容
熱力VR控制系統(tǒng)由“熱力VR前端控制系統(tǒng)”等軟件和相關(guān)硬件組成，其硬件設(shè)備主要由VR主控計算機、HTC Vive的VR互動設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)路由器、物聯(lián)網(wǎng)終端模塊等組成。軟件系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：
1.VR交互系統(tǒng)UI設(shè)計，包括VR交互功能UI設(shè)計、粒子特效UI設(shè)計、模型貼圖設(shè)計、基本圖形圖像處理。
2.3D模型整體制作，包含普通模型制作、PBR模型制作、動態(tài)效果模型制作。
3.熱力VR前端展示系統(tǒng)，包含有UI系統(tǒng)、模型加載系統(tǒng)、燈光渲染系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)、資源優(yōu)化系統(tǒng)等及相關(guān)子系統(tǒng)。
4.熱力VR數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括與遠端服務器通訊框架的搭建及數(shù)據(jù)交互協(xié)議的制定、開發(fā)與測試。
5.通訊中間模組，包括熱力VR與物聯(lián)網(wǎng)終端/熱力VR與組態(tài)軟件通訊中間模組的開發(fā)與測試。
三、效益分析
在項目運行后，從經(jīng)濟效益角度考慮，可以使操作人員對熱源廠鍋爐及其輔機設(shè)備的安全運行、能耗指標進行實時實景全方位動態(tài)監(jiān)督，提高人員操作效率，同時能有效減少熱源廠現(xiàn)場人員配置數(shù)量，降低人員成本消耗；對實景展示的設(shè)備進行操作，降低了人員操作過程中設(shè)備誤操可能性，減少了因誤操作所帶來的燃氣、水、電消耗，節(jié)約相應的能耗成本；豐富企業(yè)培訓手段，有效提高企業(yè)培訓效率，降低人員培訓成本。
從社會效益而言，豐富了現(xiàn)場故障分析診斷的手段，加快異常工況處理時間，提高供暖質(zhì)量；該系統(tǒng)也可協(xié)助科研院校、設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)研究分析鍋爐及系統(tǒng)的運行情況，從而進行優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，探索節(jié)能方案等方面的工作；同時對公司下一步實現(xiàn)智慧供熱的管網(wǎng)VR監(jiān)控以及故障分析進行了切實有效的探索。
—摘自《中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會企業(yè)發(fā)展策劃部》
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