應(yīng)用于變電站管理系統(tǒng)的三維全景視圖軟件設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、變電站電壓高、危險性大，且經(jīng)常需要調(diào)試及更換設(shè)備，所以安全管理的措施十分嚴(yán)格。目前，變電站的安全管理通常采用專人值守的方式進行，定期進行巡視排查。近年來為了提高管理的可靠性和效率，各類針對變電站安全監(jiān)控的應(yīng)用方案已陸續(xù)投入實際使用。根據(jù)目的不同，主要分為對現(xiàn)場的圖像監(jiān)控（以架設(shè)攝像機為主）以及對設(shè)備運行參數(shù)的監(jiān)控。在實際工作中，監(jiān)控人員需要重點關(guān)注的信息不僅包含現(xiàn)場設(shè)備的直觀空間位置，還期望能夠直接獲得對應(yīng)位置設(shè)備的各項運行參數(shù)及安全指

2、標(biāo)等。論文選題的背景正是研究并設(shè)計一套三維全景視圖軟件方案并應(yīng)用于變電站管理系統(tǒng)，同時滿足變電站管理及監(jiān)控人員對不同種類信息的需求，提高系統(tǒng)的可維護性和易操作性。
　　針對上述變電站管理中現(xiàn)有的問題和思路，本文研究了虛擬現(xiàn)實中被廣泛應(yīng)用的全景視圖技術(shù)的現(xiàn)狀及在監(jiān)控領(lǐng)域的可行性，并最終提出了應(yīng)用于變電站管理系統(tǒng)的三維全景視圖軟件作為解決方案。全景視圖(Pa nora ma)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一個重要分支，是基于圖像渲染(IBR)技術(shù)的

3、典型應(yīng)用。全景視圖能夠在計算機上高度還原一個固定視點下的全視角實景，使用戶產(chǎn)生身臨其境的真實感。全景視圖體積小，靈活度高，還原性強，具備了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的諸多特性與優(yōu)勢，適合在線架設(shè)及使用。目前主流的全景視圖分為圓柱形、方形和球形三種，本文所設(shè)計的軟件采用球形全景視圖。
　　本軟件分為三大模塊：圖像采集拼接模塊、三維重建貼圖模塊和熱點數(shù)據(jù)庫模塊。其中，圖像采集主要采用相機或全景云臺等拍照硬件來完成，并用仿射變換將拼接好的平面圖片變形為

4、適用于球面貼圖的全景圖。平臺方面，本文所設(shè)計的三維全景視圖軟件采用Adobe Flash制作，使用Flash內(nèi)部的ActionScript3.0腳本語言，其三維場景部分使用了 Away3 D引擎編寫，全景貼圖的分辨率可達到8192x2048像素。
　　為了實現(xiàn)變電站設(shè)備所在位置與對應(yīng)運行數(shù)據(jù)的結(jié)合，論文研究并設(shè)計了針對變電站設(shè)備屬性定制的熱點添加方法。熱點是用于附著在場景某一特定位置，提供場景重要位置額外圖文信息的互動單元。本文所

5、設(shè)計的三維全景視圖軟件將熱點拆分為三維定位單元和二維追蹤單元兩部分，利用三維坐標(biāo)與屏幕坐標(biāo)之間的映射關(guān)系來實現(xiàn)二維的可互動元件在三維場景外部的追蹤。同時，利用球面法矢量和定位單元的矢量之間的角度運算來消除窗口外部不需要顯示的熱點。在本軟件中，性能參數(shù)信息通過 XML格式存儲在外部，熱點會在加載時通過ActionScript的XML接口將相應(yīng)的屬性讀入并賦給熱點的二維追蹤單元，當(dāng)鼠標(biāo)懸停在熱點時，調(diào)出參數(shù)窗口并顯示對應(yīng)數(shù)據(jù)。XML除了記錄

6、熱點的性能參數(shù)之外還保存了該熱點定位單元的坐標(biāo)，每一對二維和三維單元享有相同的序號，在調(diào)用時一一對應(yīng)綁定。
　　本文所設(shè)計的三維全景視圖軟件在目前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下具有很好的兼容性，可以直接在瀏覽器中進行使用。本軟件開發(fā)過程主要針對變電站的管理，但經(jīng)過適當(dāng)?shù)男薷暮笃鋺?yīng)用范圍可以進一步拓展。變電站通常為戶外環(huán)境，故使用球體建模，如果需要針對室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控，則采用立方體建模更為便利。除此之外，亦可通過更改熱點格式、熱點內(nèi)容自定義化、增設(shè)外部數(shù)