基于Unity動態(tài)技術(shù)生成三維場景仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)通信場景仿真領(lǐng)域，具體涉及一種基于Unity動態(tài)技術(shù)生成三維場景仿真方法，主要用于針對電力通信仿真系統(tǒng)的各類通信機(jī)房及通信傳輸設(shè)備的三維場景仿真。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)成為信息傳輸和自動化控制的關(guān)鍵因素。這就要求用于電力系統(tǒng)通信工作人員培訓(xùn)的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)要更加現(xiàn)代化，更加切合實(shí)際，從而達(dá)到高效實(shí)訓(xùn)的培訓(xùn)目的。
[0003]目前的通信仿真方法中，主要是基于通信原理進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)仿真，其無法真實(shí)模擬出在網(wǎng)運(yùn)行的電力通信機(jī)房和通信設(shè)備所處的實(shí)際環(huán)境和現(xiàn)場的實(shí)際情況，培訓(xùn)中不利于通信工作人員更好的了解現(xiàn)場的通信機(jī)房和通信設(shè)備。而在通信機(jī)房現(xiàn)場環(huán)境下進(jìn)行培訓(xùn)不僅容易損壞昂貴設(shè)備造成很大經(jīng)濟(jì)損失，而且容易使在網(wǎng)運(yùn)行的業(yè)務(wù)中斷引發(fā)不可預(yù)估的嚴(yán)重后果。但目前基于真實(shí)的現(xiàn)場環(huán)境并且可動態(tài)生成電力通信三維場景的可視化仿真培訓(xùn)方法尚不存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種便利高效的用于對電力系統(tǒng)通信工作人員、通信設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和檢修試驗(yàn)人員培訓(xùn)的基于Unity動態(tài)技術(shù)生成三維場景仿真方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于Unity動態(tài)技術(shù)生成三維場景仿真方法，其具體步驟如下:
步驟1、創(chuàng)建三維模型:
具體創(chuàng)建包括:通信機(jī)房、通信設(shè)備的三維模型，所述通信設(shè)備包括設(shè)備子架、單板和光纖;
1-1、依據(jù)通信機(jī)房和通信設(shè)備的三維尺寸數(shù)據(jù)及機(jī)房結(jié)構(gòu)圖，在3DMAX建模工具中按照1:1的尺寸創(chuàng)建通信機(jī)房和通信設(shè)備的三維模型；并依據(jù)通信機(jī)房內(nèi)飾圖、通信設(shè)備外觀圖和通信設(shè)備布局圖，創(chuàng)建通信機(jī)房、通信設(shè)備的材質(zhì)來渲染通信機(jī)房和通信設(shè)備的三維模型效果；
1-2、在Unity中創(chuàng)建資源文件夾，并分類為通信機(jī)房模型庫和通信設(shè)備模型庫；將在3DMAX中創(chuàng)建好的通信機(jī)房三維模型文件拖入到通信機(jī)房模型庫中，將通信設(shè)備三維模型文件拖入到通信設(shè)備模型庫中；
在Unity中設(shè)置通信機(jī)房模型庫中每種規(guī)格的機(jī)房的三維模型初始位置坐標(biāo)，設(shè)置通信設(shè)備模型庫中每種類型的設(shè)備的三維模型初始位置坐標(biāo)，將上述設(shè)置好初始坐標(biāo)的通信機(jī)房模型和通信設(shè)備模型保存成為預(yù)設(shè)模型文件，并分別存到Unity的通信機(jī)房模型庫和通信設(shè)備模型庫中； 步驟2、在Unity中新建C#程序讀取自定義配置文件，自動生成三維場景仿真模塊:
2-1、在所述自定義配置文件中分層次定義機(jī)房類型、網(wǎng)元個(gè)數(shù)、每個(gè)網(wǎng)元的設(shè)備型號、設(shè)備每個(gè)槽位的單板型號；
2-2、讀取自定義配置文件，解析出所述自定義配置文件中的如下:數(shù)據(jù)機(jī)房名稱、設(shè)備名稱、單板名稱以及網(wǎng)元數(shù)量；
2-3、根據(jù)從自定義配置文件中讀取到的機(jī)房名稱、設(shè)備名稱、單板名稱以及網(wǎng)元數(shù)量，通過C#程序循環(huán)調(diào)用Unity中模型資源文件載入函數(shù)，從Unity中的通信機(jī)房模型庫和通信設(shè)備模型庫中載入之前預(yù)設(shè)好的模型文件；
步驟3、在三維場景仿真模塊中新建監(jiān)聽線程，訂閱實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的消息頻道，從外部的設(shè)備仿真程序獲取生成三維場景仿真模塊所需的外部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù):
3-1、三維場景仿真模塊與外部的設(shè)備仿真程序，通過Redis數(shù)據(jù)庫的“訂閱/發(fā)布”機(jī)制進(jìn)行消息和數(shù)據(jù)的傳輸，三維場景仿真模塊根據(jù)所訂閱的消息頻道，監(jiān)聽接收外部的設(shè)備仿真程序發(fā)送來的消息，并根據(jù)消息中的內(nèi)容，實(shí)時(shí)更新三維場景仿真模塊中設(shè)備模型的指示燈的狀態(tài)；
3-2、三維場景仿真模塊接收來自外部的設(shè)備仿真程序的消息并進(jìn)行解析，此解析出所述消息的協(xié)議格式為:“狀態(tài)標(biāo)志_故障類型_網(wǎng)元設(shè)備ID_設(shè)備槽位ID” ；
3-3、根據(jù)解析出的所述協(xié)議格式，判斷外部仿真設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，如異常則進(jìn)一步確定故障類型和故障位置，最后通過三維場景中對應(yīng)故障位置模型的指示燈顯示其為告警狀態(tài)，如正常則按正常狀態(tài)的指示燈顯示規(guī)則刷新三維設(shè)備模型的指示燈狀態(tài)；
步驟4、在三維場景中操作設(shè)備或修復(fù)設(shè)備故障，并將操作信息發(fā)送給外部的設(shè)備仿真程序，進(jìn)行仿真計(jì)算和判斷:
4-1、在三維場景中根據(jù)告警指示，在相應(yīng)故障位置查找引發(fā)告警的故障設(shè)備，并根據(jù)故障類型進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)操作；
4-2、完成修復(fù)操作后，三維場景仿真模塊向外部的設(shè)備仿真程序發(fā)送操作消息，其包括修復(fù)設(shè)備的ID和操作的類型；其消息格式為:“操作類型_網(wǎng)元設(shè)備ID_設(shè)備槽位ID” ；
4-3、三維場景仿真模塊中的監(jiān)聽線程，接收外部的設(shè)備仿真程序發(fā)送來的仿真計(jì)算結(jié)果:
若之前修復(fù)操作無誤，則所述三維場景仿真模塊中的監(jiān)聽線程會接收到正常狀態(tài)的消息，從而更新三維場景中相應(yīng)設(shè)備的指示燈恢復(fù)到正常狀態(tài)；若之前的故障修復(fù)操作有誤，則所述三維場景仿真模塊中的監(jiān)聽線程仍將接收到異常狀態(tài)的消息，三維場景中相應(yīng)設(shè)備的指示燈仍然顯示異常狀態(tài)，此時(shí)，返回繼續(xù)順序執(zhí)行步驟4-1，進(jìn)行故障的檢查和修復(fù)并發(fā)送操作消息，循環(huán)執(zhí)行。
[0006]進(jìn)一步的，所述自定義配置文件中分層次定義指的是第一層定義機(jī)房類型的名稱和網(wǎng)元的個(gè)數(shù)；其第二層定義不同網(wǎng)元的網(wǎng)元編號、設(shè)備類型名稱；其第三層定義設(shè)備每個(gè)槽位編號及對應(yīng)的單板類型名稱。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟3中獲取生成三維場景仿真模塊所需的外部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括:設(shè)備單板指示燈狀態(tài)、設(shè)備當(dāng)前告警狀態(tài)、設(shè)備光模塊和光纖當(dāng)前的光功率值。
[0008]進(jìn)一步的，所述三維場景仿真模塊包括場景顯示模塊和場景操作模塊；所述場景顯示模塊的數(shù)據(jù)輸入端接外部的三維仿真模型庫和場景配置文件庫，所述場景操作模塊的控制輸出端接入場景顯示模塊的指令輸入端，所述場景操作模塊經(jīng)數(shù)據(jù)通信模塊與外部的設(shè)備仿真程序相通信。
[0009]進(jìn)一步的，所述場景顯示模塊根據(jù)實(shí)際通信仿真培訓(xùn)案例的需求，從所述場景配置文件庫中動態(tài)讀取并解析指定的自定義配置文件，根據(jù)解析后的數(shù)據(jù)，從所述三維仿真模型庫中調(diào)取相關(guān)三維模型文件，從而顯示出真實(shí)通信機(jī)房的虛擬化可視化仿真場景。
[0010]進(jìn)一步的，所述場景操作模塊用于實(shí)現(xiàn)對三維場景仿真模塊中的設(shè)備模型的操作功能。
[0011]進(jìn)一步的，所述通信機(jī)房的規(guī)格包括省級調(diào)度中心通信機(jī)房、地市級調(diào)度中心通信機(jī)房和110KV/220KV/500KV各級廠站通信機(jī)房；所述通信設(shè)備的型號包括華為0SN1500、華為0SN2500、華為0SN3500和華為0SN7500系列。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明在基于Unity動態(tài)生成技術(shù)生成三維場景，仿真電力通信系統(tǒng)在運(yùn)行中，通過對真實(shí)的各類變電站、各級調(diào)度中心等通信機(jī)房及通信傳輸設(shè)備進(jìn)行三維建模，并真實(shí)模擬現(xiàn)場機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)連接情況，創(chuàng)建出各個(gè)真實(shí)的電力通信機(jī)房的三維仿真場景；與此同時(shí)，該三維場景仿真模塊可以和電力通信仿真系統(tǒng)中的通信設(shè)備仿真模塊進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)接收和發(fā)送仿真設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)。
[0013](2)利用本發(fā)明相關(guān)專業(yè)人員在三維場景仿真模塊中進(jìn)行培訓(xùn)操作具有很好的現(xiàn)實(shí)感，解決了在網(wǎng)運(yùn)行通信設(shè)備不方便操作而導(dǎo)致的培訓(xùn)與實(shí)際相脫節(jié)的問題，提高了培訓(xùn)效率和培訓(xùn)質(zhì)量，縮短了培訓(xùn)周期，能夠極大地提高通信維護(hù)人員的技術(shù)水平。
[0014](3)本發(fā)明應(yīng)用在電力通信三維可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中，利用3D建模仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力通信機(jī)房和通信設(shè)備相關(guān)模型的創(chuàng)建。
[0015](4)本發(fā)明通過讀取自定義配置文件，能自動生成相應(yīng)的電力通信三維仿真場景，真實(shí)感強(qiáng)。
[0016](5)本發(fā)明中的三維場景仿真模塊與外部的設(shè)備仿真程序之間的通信機(jī)制，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供的消息總線來完成，能夠保證三維仿真模塊中各個(gè)設(shè)備模型的狀態(tài)顯示與外部仿真設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)同步，從而是使通信仿真培訓(xùn)更加接近現(xiàn)實(shí)。
[0017](6)本發(fā)明能實(shí)時(shí)顯示通信設(shè)備仿真模塊中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及能靈活地進(jìn)行故障檢查和故障修復(fù)的操作。
【附圖說明】
[0018]圖1為本仿真方法的工作流程圖。
[0019]圖2為本發(fā)明中自定義配置文件的層次結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖3為本發(fā)明中監(jiān)聽線程的工作流程圖。
[0021]圖4為本發(fā)明中三維場景仿真模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖1~4對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]參照圖1~4，本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)步驟如下:
步驟1、創(chuàng)