论文题目：虚拟现实与增强现实技术在电力场景中的研究与应用
摘要：电力工业作为各行业基础性服务支撑工业,其安全稳定运行是国民经济发展的关键一环。然而,安全风险遍布电力生产的各个环节,这就决定了电力工业必须建立完善并有效的电力生产安全管理体系,包括加强对一线作业人员的电力生产安全培训以及加强对电力设备的检修等。传统电力安全培训真实感不强,受训人员学习积极性差、参与感不强,而且传统电力检修作业过程繁琐且存在安全隐患。随着虚拟现实技术和增强现实技术的快速发展,将虚拟现实技术和增强现实技术应用于电力工业,为电力工业带来自动化、智能化的解决方案。本文在分析并研究电力安全生产培训和电力设备检修的需求后,完成如下两个系统的实现。（1）基于3ds Max对配电室电力设备和实体进行三维建模,搭建了配电室虚拟电力场景,并利用Unity3D粒子系统模拟常见险情,构建了一个桌面式电力应急演练培训系统。培训系统支持对受训人员的登录登出管理;支持虚拟交互和立体显示以在发生险情的状况下,通过开发的应急操作指引模块,规划应急机器人路径,并控制应急机器人到达指定设备完成抢险;支持对受训人员的培训情况进行考核评价并将其记录至后台数据库。此外,对碰撞检测技术的研究,增强了培训系统的真实感。（2）研究了跨局域网数据传输的内网穿透机制,分析了 Vuforia两种不同ImageTarget的区别,基于User Defined ImageTarget开发了电力检修系统,并打包到手机安卓端。检修系统支持对检修人员的登录登出管理;支持由摄像头拍照以向后台数据库注册电力设备,当识别到注册设备,从后台数据库请求设备检修信息并增强显示;支持检修人员实时上传设备故障信息至后台数据库。此外,为方便检索后台数据库中的设备故障信息,基于Qt开发了支持单一条件和联合条件从后台数据库检索设备故障信息的可视化程序。最后,对每个系统的功能模块进行测试,测试结果表明开发的两个系统基本满足了预期的需求。
关键词：虚拟现实;增强现实;电力应急培训;电力检修;系统开发
学科专业：模式识别与智能系统
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 虚拟现实技术国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 增强现实技术国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 虚拟现实和增强现实技术在电力场景中的应用研究
1.4.1 虚拟现实技术电力应用研究
1.4.2 增强现实技术电力应用研究
1.5 论文的主要研究内容
第2章 桌面式电力应急演练培训系统和移动端电力检修系统相关理论
2.1 桌面式电力应急演练培训系统相关理论研究
2.1.1 培训系统概念
2.1.2 培训系统特征
2.1.3 培训系统结构
2.1.4 培训系统关键技术
2.1.5 培训系统建模软件
2.2 移动端电力检修系统相关理论研究
2.2.1 检修系统概念
2.2.2 检修系统特征
2.2.3 检修系统结构
2.2.4 检修系统关键技术
2.2.5 检修系统增强现实开发平台
2.3 本章小结
第3章 桌面式电力应急演练培训系统实现
3.1 系统需求分析
3.2 系统开发原则
3.3 系统总体框架设计
3.4 场景模型构建
3.5 人机交互界面
3.5.1 登录注册管理
3.5.2 系统操作
3.6 应急机器人控制
3.6.1 应急机器人漫游控制
3.6.2 机械臂控制
3.6.3 路径规划与应急操作指引
3.7 碰撞检测机制
3.7.1 碰撞检测算法
3.7.2 Unity3D的碰撞检测
3.8 应急操作考核机制
3.9 系统测试
3.9.1 登录注册界面测试
3.9.2 抢险过程测试
3.10 本章小结
第4章 移动端电力检修系统实现
4.1 系统需求分析
4.2 系统开发原则
4.3 系统总体框架设计
4.4 系统登录注册管理
4.5 系统关键模块实现
4.5.1 设备注册
4.5.2 检修信息增强显示
4.5.3 故障实时上传
4.6 故障信息检索
4.7 系统测试
4.7.1 登录注册界面测试
4.7.2 检修过程测试
4.7.3 故障信息检索测试
4.8 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢