燃气供热锅炉VR展示系统！
浏览次数：3420次 更新时间：2019-12-28 10:02:14
VR的概念是在上世纪80年代初提出来的，其中文意思就是虚拟现实，具体是指借助计算机及比较新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，是在PBR（一种物理渲染技术）技术框架下搭建的一套虚拟现实系统。在PBR框架下，每一种特效都将使用更贴近自然规律甚至直接描述自然规律的算法来建立，对应的材质也将根据特效及现实视觉效果来进行修正和升级。通过PBR人们可以实现更加贴近真实自然视觉效果的体验。
该系统比较大的特点在于它与用户的直接交互性。在系统中，用户可以直接控制对象的各种功能，如：锅炉燃烧机的启动与停止、热网循环水泵的启停与切换等，而系统也可以向用户形象的反馈锅炉机组的运行信息，如燃烧器的运行情况，燃气压力、烟气含氧量等实时数据，以三维UI的方式形象的展示锅炉机组、进出水阀、热网循环水泵、热网补水泵等设备的运行状态。
热力公司燃气供热锅炉VR控制系统(以下简称“热力VR控制系统”）主要功能，是基于杭州德联科技股份有限公司的锅炉DCS控制系统，开发的一套3D交互操作控制系统，它利用计算机图形系统和各种显示及控制等接口设备，以HTC Vive的显示器/控制手柄为监视和控制中心，在计算机上生成的可交互的三维立体世界，比较大限度的模拟现实工况环境，实现炉、机集中操作控制。极大的提高了操作人员的操作体验，使操作人员有一种身临其境的感觉。是目前国内首套已建成投运并真正实现燃气锅炉安全稳定运行的VR操作控制系统，代表了目前我公司在热力系统的设备操作、参数调整、人员培训等方面的领先水平。
热力VR控制系统，通过控制技术、计算机网络技术、物联网应用技术、VR交互技术的深度融合，实时展现了我公司枣庄热源厂5台58MW燃气热水锅炉以及辅机的设备布局和运行情况。并且可通过手柄操作实现人员在虚拟场景中移动定位、查看设备运行信息、进行设备启停（需现场人员配合）、运行参数调节、运行记录查看等功能，及时对异常工况、紧急事故进行处理。该系统能有效直观的还原现场，实现类似现场巡查、控制调节、故障分析诊断等功能。同时该系统对于员工培训也有非常重要的意义，可以让培训人员在了解现场、熟悉设备、掌握流程等培训过程中不再受到时间和空间的影响，提高培训效率，降低企业培训成本。
一、项目目标
项目运行后，在集中控制室内可完成机组正常运行工况的监视和调整，异常工况的报警和紧急事故处理，在少量就地运行人员的配合下，可实现机组的分阶段启停。
本系统平台中可实现以下一些功能：
1.系统管理：提供用户登录、更改用户、修改密码和退出系统的功能。
2.运行工况管理：提供了锅炉运行过程中的运行工况监视与查询，以及故障统计。用户可在三维场景内，与设备实时交互，查看锅炉系统的各项运行参数，如进出水的温度与压力，燃气的压力与流量，烟气的氧含量等实时数据，同时也可以以3D模型的模式显示五台锅炉、进出水阀、热网循环水泵、热网补水泵等设备的运行状态。
3.报警系统的反馈：当锅炉系统运行出现故障时，三维场景内的灯光系统会显示以红色呼吸灯为故障状态，仅提供报警，不联锁停炉。
4.曲线浏览：根据服务器提供的数据，显示实时曲线和查询设定时间段内锅炉系统设备运行相应数据的历史曲线。
5.锅炉报表：为用户提供历史数据查询功能，并以Excel表格形式保存在本地计算机系统内。
6.传感器选择：当传感器出现故障时，用户在三维场景内可通过与模型交互或UI（用户操作界面）的形式，对传感器故障进行报警选择。
7.各类参数的设置：系统以三维UI的方式，为用户提供各类有关锅炉正常运行的参数设置。具体包括：锅炉控制参数设置、报警参数设置、天气温度补偿值、燃烧工况参数设置。
二、主要实施内容
热力VR控制系统由“热力VR前端控制系统”等软件和相关硬件组成，其硬件设备主要由VR主控计算机、HTC Vive的VR互动设备、互联网路由器、物联网终端模块等组成。软件系统主要由以下几部分组成：
1.VR交互系统UI设计，包括VR交互功能UI设计、粒子特效UI设计、模型贴图设计、基本图形图像处理。
2.3D模型整体制作，包含普通模型制作、PBR模型制作、动态效果模型制作。
3.热力VR前端展示系统，包含有UI系统、模型加载系统、灯光渲染系统、数据交互系统、资源优化系统等及相关子系统。
4.热力VR数据通信系统，包括与远端服务器通讯框架的搭建及数据交互协议的制定、开发与测试。
5.通讯中间模组，包括热力VR与物联网终端/热力VR与组态软件通讯中间模组的开发与测试。
三、效益分析
在项目运行后，从经济效益角度考虑，可以使操作人员对热源厂锅炉及其辅机设备的安全运行、能耗指标进行实时实景全方位动态监督，提高人员操作效率，同时能有效减少热源厂现场人员配置数量，降低人员成本消耗；对实景展示的设备进行操作，降低了人员操作过程中设备误操可能性，减少了因误操作所带来的燃气、水、电消耗，节约相应的能耗成本；丰富企业培训手段，有效提高企业培训效率，降低人员培训成本。
从社会效益而言，丰富了现场故障分析诊断的手段，加快异常工况处理时间，提高供暖质量；该系统也可协助科研院校、设备生产企业研究分析锅炉及系统的运行情况，从而进行优化系统结构，探索节能方案等方面的工作；同时对公司下一步实现智慧供热的管网VR监控以及故障分析进行了切实有效的探索。
—摘自《中国城镇供热协会企业发展策划部》
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