虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力應(yīng)急演練中的應(yīng)用課件

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力應(yīng)急演練中虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力應(yīng)急演練中的應(yīng)用的應(yīng)用中國電力科學(xué)研究院中國電力科學(xué)研究院20112011年年3 3月月四、近期階段工作重點四、近期階段工作重點（2 2）下一階段重點工作）下一階段重點工作u電力安全規(guī)范研究u虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用研究u互動與展示技術(shù)應(yīng)用研究u定位與傳感技術(shù)應(yīng)用研究（四）理論研究（2011年3、4、5月）概述概述 我國地域遼闊，電網(wǎng)覆蓋面積大，各地自然環(huán)境和條件迥異，各種自我國地域遼闊，電網(wǎng)覆蓋面積大，各地自然環(huán)境和條件迥異，各種自然災(zāi)害時有發(fā)生，電網(wǎng)大面積停電風(fēng)險始終存在。電網(wǎng)的安全運行涉及各然災(zāi)害時有發(fā)生，電網(wǎng)大面積停電風(fēng)險始終存在。電網(wǎng)的安全運行涉

2、及各行各業(yè)，涉及千家萬戶居民的日常生活，關(guān)乎社會穩(wěn)定和國家安全。行各業(yè)，涉及千家萬戶居民的日常生活，關(guān)乎社會穩(wěn)定和國家安全。 近年來政府日益重視應(yīng)急管理工作，國家電網(wǎng)公司也開展以應(yīng)急組織近年來政府日益重視應(yīng)急管理工作，國家電網(wǎng)公司也開展以應(yīng)急組織體系、應(yīng)急物資儲備等八項重點工作為主要內(nèi)容的應(yīng)急體系建設(shè)。體系、應(yīng)急物資儲備等八項重點工作為主要內(nèi)容的應(yīng)急體系建設(shè)。背景背景概述概述 近兩年來，公司組織編制了電網(wǎng)大面積停電事件應(yīng)急聯(lián)合演練指導(dǎo)近兩年來，公司組織編制了電網(wǎng)大面積停電事件應(yīng)急聯(lián)合演練指導(dǎo)意見及其音像輔導(dǎo)片，積極推進(jìn)、指導(dǎo)各網(wǎng)省公司開展以重點城市大面意見及其音像輔導(dǎo)片，積極推進(jìn)、指導(dǎo)各網(wǎng)省公

3、司開展以重點城市大面積停電處置為主的應(yīng)急聯(lián)合演練。華北、華東、北京、上海、福建等積停電處置為主的應(yīng)急聯(lián)合演練。華北、華東、北京、上海、福建等1616個個網(wǎng)省公司按照公司統(tǒng)一部署，積極爭取省（市）人民政府的支持，組織開網(wǎng)省公司按照公司統(tǒng)一部署，積極爭取?。ㄊ校┤嗣裾闹С?，組織開展了大面積停電應(yīng)急處置和社會聯(lián)動應(yīng)急演練，取得了較好的效果。展了大面積停電應(yīng)急處置和社會聯(lián)動應(yīng)急演練，取得了較好的效果。20082008年，公司各單位累計開展各類應(yīng)急演練年，公司各單位累計開展各類應(yīng)急演練35913591場（次），場（次），21.121.1萬人次參加，萬人次參加，其中省級及以上累計開展演練其中省級及以上

4、累計開展演練278278場（次），場（次），3.13.1萬人次參加。通過多種形萬人次參加。通過多種形式的演練，達(dá)到了式的演練，達(dá)到了“檢驗預(yù)案、磨合機(jī)制、鍛煉隊伍和教育公眾檢驗預(yù)案、磨合機(jī)制、鍛煉隊伍和教育公眾”的目的的目的，大大增強(qiáng)了全員應(yīng)急意識和應(yīng)急處置能力。，大大增強(qiáng)了全員應(yīng)急意識和應(yīng)急處置能力。電網(wǎng)應(yīng)急演練現(xiàn)狀電網(wǎng)應(yīng)急演練現(xiàn)狀概述概述電網(wǎng)應(yīng)急演練現(xiàn)狀電網(wǎng)應(yīng)急演練現(xiàn)狀概述概述 但是，目前的應(yīng)急演練主要是以按預(yù)定腳本實戰(zhàn)演練的方式為主，但是，目前的應(yīng)急演練主要是以按預(yù)定腳本實戰(zhàn)演練的方式為主，存存在以下問題在以下問題一一，這種方式缺乏靈活性，人員按照預(yù)先編排的指令執(zhí)行任務(wù)，無法真正，這種方

5、式缺乏靈活性，人員按照預(yù)先編排的指令執(zhí)行任務(wù)，無法真正檢驗應(yīng)急機(jī)制運轉(zhuǎn)，訓(xùn)練人員應(yīng)急能力；檢驗應(yīng)急機(jī)制運轉(zhuǎn)，訓(xùn)練人員應(yīng)急能力；二二，這種方式花費較大，不可能進(jìn)行多次重復(fù)演練，不能對比多種救援方，這種方式花費較大，不可能進(jìn)行多次重復(fù)演練，不能對比多種救援方案的后果；案的后果；三，三，由于大型災(zāi)害多數(shù)為復(fù)合性災(zāi)害，具有規(guī)模大、范圍廣、情況復(fù)雜、由于大型災(zāi)害多數(shù)為復(fù)合性災(zāi)害，具有規(guī)模大、范圍廣、情況復(fù)雜、損失嚴(yán)重等特點，實戰(zhàn)演練無法真實模擬全部災(zāi)害場景。損失嚴(yán)重等特點，實戰(zhàn)演練無法真實模擬全部災(zāi)害場景。 為了解決現(xiàn)有演練工作的不足，建立一套規(guī)范和完整的三維現(xiàn)場仿真為了解決現(xiàn)有演練工作的不足，建立一套

6、規(guī)范和完整的三維現(xiàn)場仿真演示系統(tǒng)，實現(xiàn)電力事故現(xiàn)場指揮、處置的模擬仿真操作。一方面滿足應(yīng)演示系統(tǒng)，實現(xiàn)電力事故現(xiàn)場指揮、處置的模擬仿真操作。一方面滿足應(yīng)急組織成員間的溝通需求，提高應(yīng)急處置的協(xié)調(diào)能力和效率；另一方面成急組織成員間的溝通需求，提高應(yīng)急處置的協(xié)調(diào)能力和效率；另一方面成為基層搶修實踐的有力工具，為大規(guī)模綜合應(yīng)急演練模擬出真實的演練場為基層搶修實踐的有力工具，為大規(guī)模綜合應(yīng)急演練模擬出真實的演練場景。景。應(yīng)急演練存在的問題應(yīng)急演練存在的問題二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介定義定義u虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指利用人工智能、計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口、多媒體、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電子、機(jī)械、視聽等高新技

7、術(shù)，模擬人在特定環(huán)境中的視、聽、動等行為的高級人機(jī)交互技術(shù)。交互性是指“參與者”利用視覺、聽覺、 觸覺、嗅覺和味覺等感官功能及對話、頭部運動、眼睛移動、轉(zhuǎn)身、拾取和放置等人類自然技能，對虛擬實體進(jìn)行交互考察與操作的過程。四、近期階段工作重點四、近期階段工作重點簡介簡介虛擬環(huán)境技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)可以用圖1所示的3個I的 “三角形”來表示，所謂的3-I即Immersion-Interaction-Imagination，指沉浸-交互-構(gòu)想。這三個I，是VR系統(tǒng)的三個基本特征。它表示VR系統(tǒng)使人由過去只能從計算機(jī)系統(tǒng)的外部去觀測計算處理的結(jié)果，發(fā)展到能夠沉浸到計算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)建的系統(tǒng)中；從過去人們只能通過

8、鍵盤、鼠標(biāo)與計算環(huán)境中的數(shù)字化信息發(fā)生交互作用，到能夠利用多種傳感器與多 維化信息的環(huán)境發(fā)生交互作用；由過去人們只能從定量計算為主的結(jié)果中得到啟發(fā)從而加深對事物的認(rèn)識，到有可能從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識，從而深化概念和萌發(fā)新意。VRInteractionInteraction交互交互ImaginationImagination構(gòu)想構(gòu)想ImmersionImmersion沉浸沉浸根據(jù)當(dāng)前狀況和對城市的未來規(guī)劃，將城市的過去、現(xiàn)在和將來任意時間的情況展示在規(guī)劃設(shè)計者、政府決策者、投資開發(fā)者和普通市民面前。從不同角度遍歷城市的各個部分，幫助有關(guān)人員作出決策作出決策。 由于虛擬現(xiàn)

9、實技術(shù)的特點,它的實際應(yīng)用在理工科的教學(xué)中應(yīng)有廣大作為。尤其在建筑、機(jī)械、物理、化學(xué)等學(xué)科有著質(zhì)的突破。建立建造虛擬三維場景，將現(xiàn)實中的建筑物進(jìn)行在線展示。通過簡單操作，可以選擇任意路徑進(jìn)入建筑物的任意位置，體驗空間對人自身的尺度感。配以相關(guān)的圖片、文字、聲音，更顯生動、逼真生動、逼真。二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀規(guī)劃規(guī)劃設(shè)計設(shè)計教學(xué)教學(xué)培訓(xùn)培訓(xùn)三維三維展示展示各高校在許多領(lǐng)域都進(jìn)行了相關(guān)的課題研究，對科學(xué)技術(shù)研究具有很大的促進(jìn)作用，如：在分布式飛行模擬方面的應(yīng)用。可可縮短開發(fā)周期，減少費縮短開發(fā)周期，減少費用用科學(xué)科學(xué)研究研究二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡

10、介應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀科科研研規(guī)規(guī)劃劃漫漫游游培培訓(xùn)訓(xùn)“嚴(yán)肅游戲嚴(yán)肅游戲”思想：即建立一套可獨立運行的，基思想：即建立一套可獨立運行的，基于多人在線游戲模式的模擬演練系統(tǒng)。于多人在線游戲模式的模擬演練系統(tǒng)?？绲赜蛴脩魠⑴c：各網(wǎng)省公司應(yīng)急處置人員跨地域跨地域用戶參與：各網(wǎng)省公司應(yīng)急處置人員跨地域遠(yuǎn)程訪問該系統(tǒng)，聯(lián)合總部用戶，在三維虛擬場景遠(yuǎn)程訪問該系統(tǒng)，聯(lián)合總部用戶，在三維虛擬場景中進(jìn)行各種應(yīng)急處置行為的互動。中進(jìn)行各種應(yīng)急處置行為的互動。典型案例結(jié)合智能推理：通過對典型案例的流程梳典型案例結(jié)合智能推理：通過對典型案例的流程梳理，結(jié)合智能推理機(jī)制，形成演練腳本。理，結(jié)合智能推理機(jī)制，形成演練腳本。與

11、應(yīng)急指揮系統(tǒng)互聯(lián)：可抽取應(yīng)急指揮系統(tǒng)的真實與應(yīng)急指揮系統(tǒng)互聯(lián)：可抽取應(yīng)急指揮系統(tǒng)的真實數(shù)據(jù)來進(jìn)行模擬演練。數(shù)據(jù)來進(jìn)行模擬演練。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計設(shè)計思路設(shè)計思路提供安全、經(jīng)濟(jì)、不受氣候條件和場地空間限制的提供安全、經(jīng)濟(jì)、不受氣候條件和場地空間限制的應(yīng)急演練手段。應(yīng)急演練手段。體驗突發(fā)事件處理流程，豐富處置經(jīng)驗和體驗。體驗突發(fā)事件處理流程，豐富處置經(jīng)驗和體驗。明確應(yīng)急管理責(zé)任，提高溝通協(xié)調(diào)、決策指揮、社明確應(yīng)急管理責(zé)任，提高溝通協(xié)調(diào)、決策指揮、社會動員等應(yīng)急能力。會動員等應(yīng)急能力。檢驗應(yīng)急預(yù)案的有效性與可執(zhí)行性。檢驗應(yīng)急預(yù)案的有效性與可執(zhí)行性。檢驗應(yīng)急資源配置的合理性。檢驗應(yīng)急資源配置的合

12、理性。檢驗各參演單位應(yīng)急處置的機(jī)動性和聯(lián)動性。檢驗各參演單位應(yīng)急處置的機(jī)動性和聯(lián)動性。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計總體目標(biāo)總體目標(biāo)三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計總體流程總體流程三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計技術(shù)架構(gòu)技術(shù)架構(gòu)三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計應(yīng)用架構(gòu)應(yīng)用架構(gòu)三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計角色設(shè)計角色設(shè)計 三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能架構(gòu)功能架構(gòu)設(shè)置演練的名稱、目的、事故名稱及設(shè)置演練的名稱、目的、事故名稱及類型、參考預(yù)案、演練時間等。類型、參考預(yù)案、演練時間等。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述設(shè)置參加演練的組織機(jī)構(gòu)及演練人員、并分配賬設(shè)置參加演練的組織機(jī)構(gòu)及演練人員、并分配賬號和角色。也可以從應(yīng)急系統(tǒng)中

13、提取用戶信息。號和角色。也可以從應(yīng)急系統(tǒng)中提取用戶信息。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述設(shè)置模擬演練場景，包括受災(zāi)城市基礎(chǔ)場景、預(yù)設(shè)置模擬演練場景，包括受災(zāi)城市基礎(chǔ)場景、預(yù)設(shè)災(zāi)害場景、資源配置等基礎(chǔ)演練場景。設(shè)災(zāi)害場景、資源配置等基礎(chǔ)演練場景。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述以時間先后的順序配置災(zāi)害事件的過程，制作演以時間先后的順序配置災(zāi)害事件的過程，制作演練腳本，進(jìn)行災(zāi)情提示。練腳本，進(jìn)行災(zāi)情提示。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述設(shè)定演練過程的考核評估點，便于根據(jù)演練過程中參演設(shè)定演練過程的考核評估點，便于根據(jù)演練過程中參演人員的具體操作，進(jìn)行系統(tǒng)自動評估或手動評估操

14、作。人員的具體操作，進(jìn)行系統(tǒng)自動評估或手動評估操作。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述可在地圖上查看災(zāi)害發(fā)生地點、資源分布調(diào)配情可在地圖上查看災(zāi)害發(fā)生地點、資源分布調(diào)配情況。況。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述在模擬演練過程中，根據(jù)演練進(jìn)展可通過對場景組件進(jìn)行修在模擬演練過程中，根據(jù)演練進(jìn)展可通過對場景組件進(jìn)行修改、刪除、增加來進(jìn)行演練任務(wù)調(diào)整，調(diào)整后的場景可直接改、刪除、增加來進(jìn)行演練任務(wù)調(diào)整，調(diào)整后的場景可直接展示。展示。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述在模擬演練過程中，各級指揮部及其他部門可通在模擬演練過程中，各級指揮部及其他部門可通過系統(tǒng)消息方式進(jìn)行信息溝通。過系

15、統(tǒng)消息方式進(jìn)行信息溝通。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述此功能主要用于演練培訓(xùn)過程中，根據(jù)演練的進(jìn)此功能主要用于演練培訓(xùn)過程中，根據(jù)演練的進(jìn)度對參演人員進(jìn)行相應(yīng)的操作提示功能，以熟悉度對參演人員進(jìn)行相應(yīng)的操作提示功能，以熟悉演練過程。演練過程。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述按照預(yù)先設(shè)定的演練腳本輔以智能推理，通過多人在線模式，按照預(yù)先設(shè)定的演練腳本輔以智能推理，通過多人在線模式，實現(xiàn)多人角色扮演，模擬實現(xiàn)應(yīng)急事件處理流程。實現(xiàn)多人角色扮演，模擬實現(xiàn)應(yīng)急事件處理流程。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述參演人員在演練過程中，可以靈活查詢到已有的參演人員在演練過程中，可以靈活

16、查詢到已有的類似應(yīng)急事件的預(yù)案和案例進(jìn)行處置參考。類似應(yīng)急事件的預(yù)案和案例進(jìn)行處置參考。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述在演練過程中方便應(yīng)急指揮人員隨時對演練的流在演練過程中方便應(yīng)急指揮人員隨時對演練的流程和當(dāng)前場景推演到的進(jìn)度進(jìn)行查看。程和當(dāng)前場景推演到的進(jìn)度進(jìn)行查看。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述態(tài)勢標(biāo)繪為應(yīng)急指揮人員提供了一個在地圖上進(jìn)行指揮方案態(tài)勢標(biāo)繪為應(yīng)急指揮人員提供了一個在地圖上進(jìn)行指揮方案標(biāo)繪的功能，主要包括對救援物資、裝備和人員的調(diào)配標(biāo)繪。標(biāo)繪的功能，主要包括對救援物資、裝備和人員的調(diào)配標(biāo)繪。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述觀摩演練是在演練過程中為方便

17、領(lǐng)導(dǎo)或?qū)＜疫M(jìn)行觀摩演練是在演練過程中為方便領(lǐng)導(dǎo)或?qū)＜疫M(jìn)行應(yīng)急演練的觀看和評估，將應(yīng)急人員在三維場景應(yīng)急演練的觀看和評估，將應(yīng)急人員在三維場景中的所有處置操作進(jìn)行同步的查看。中的所有處置操作進(jìn)行同步的查看。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述在演練過程中，涉及到許多三維場景，為能及時在演練過程中，涉及到許多三維場景，為能及時定位場景并確定行進(jìn)路線，方便進(jìn)行場景切換，定位場景并確定行進(jìn)路線，方便進(jìn)行場景切換，提供導(dǎo)航圖的功能。提供導(dǎo)航圖的功能。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述根據(jù)演練過程中參演人員的具體操作，根據(jù)演練過程中參演人員的具體操作，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)定的考核評估點，系統(tǒng)進(jìn)結(jié)合系統(tǒng)設(shè)定

18、的考核評估點，系統(tǒng)進(jìn)行演練自動評估。行演練自動評估。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述根據(jù)演練過程中參演人員的具體操作，結(jié)合系統(tǒng)根據(jù)演練過程中參演人員的具體操作，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)定的考核評估點，系統(tǒng)進(jìn)行演練自動評估。設(shè)定的考核評估點，系統(tǒng)進(jìn)行演練自動評估。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述對模擬演練的過程進(jìn)行回放查看。對模擬演練的過程進(jìn)行回放查看。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述將模擬演練過程的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔，將模擬演練過程的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔，方便日后調(diào)閱查看。方便日后調(diào)閱查看。三、功能設(shè)計三、功能設(shè)計功能描述功能描述研究電網(wǎng)突發(fā)事件特征參數(shù)和關(guān)鍵要素篩選、提取方法及再現(xiàn)應(yīng)急事件場景的規(guī)則；研究電網(wǎng)突發(fā)事件和案例智能知識技術(shù)；研究電網(wǎng)突發(fā)事件智能推理技術(shù)；研究三維地理信息及虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)；研究電網(wǎng)突發(fā)事件演練場景生成、導(dǎo)入、導(dǎo)出、提取技術(shù)；開發(fā)電網(wǎng)大規(guī)模綜合應(yīng)急演練模擬系統(tǒng)；研究、實施與應(yīng)急信息系統(tǒng)的資源整合；四、關(guān)鍵技術(shù)研究四、關(guān)鍵技術(shù)研究關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)四、結(jié)論四、結(jié)論 1)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠真實再現(xiàn)客觀環(huán)境，使人能充分沉浸由其年所創(chuàng)造的人工環(huán)境中實現(xiàn)感知模擬的現(xiàn)實，因而對于應(yīng)急中的培訓(xùn)、指揮以及性能設(shè)計等多方面具有重要意義。隨著計算機(jī)圖形學(xué)、體視化技術(shù)的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將在模型及設(shè)備方面越來越能適應(yīng)