電氣工程專業實驗平臺開發研究

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摘要：圍繞基于虛擬現實技術的電氣工程專業實驗平臺開發展開討論，充分利用實驗平臺技術的特點，分析虛擬現實技術及適用性，通過3DMax技術，在計算機內構建虛擬模型，在虛擬模型內演算電器柜工程專業實驗平臺的開發過程，一方面為營造良好的電力系統運行環境奠定堅實的基礎，另一方面保證電氣工程運行更加安全穩定。

關鍵詞：虛擬現實；電氣工程實驗平臺；三維建模

在電氣工程專業中，教師應采用實驗教學和課堂教學兩種方式開展教學工作。在實驗教學過程中，要求用戶根據實驗內容，將學習的專業知識應用其中，通過應用專業知識解決實際問題，鍛煉用戶的實踐操作能力，有助于豐富用戶的實踐操作經驗。在課堂教學中，教師應向用戶全面講解電氣工程專業實驗平臺的建立過程，要求用戶理解并掌握實驗平臺技術特點，然后與虛擬現實技術相互融合，提高用戶虛擬平臺的建設能力，促進用戶電氣專業素養全面發展。

1實驗平臺技術特點

實驗平臺技術的特點體現在以下幾個方面：首先，具有物理仿真實驗平臺特點。在電氣工程專業教學過程中，教師按照電力系統原理，組織用戶建立根據比例縮小的電力工程專業實驗平臺，讓用戶在平臺內利用虛擬現實技術進行實驗操作；其次，以EGP系列電力系統為標準，組織用戶建立電力系統供電實驗平臺，讓用戶在平臺內進行實驗操作，通過操作掌握EPL系列電氣系統的運行方式?，F階段電氣工程專業實驗平臺教學期間，教師要求用戶使用型號為PS-5G的電力系統微機監控模式，該模式具有物理仿真實驗平臺特點，讓用戶在平臺內增強電氣工程專業實驗平臺操作技能[1]。

2虛擬現實技術及適用性分析

在計算機技術中，虛擬現實技術是重要的組成部分。虛擬現實技術由多種技術組成，多種技術構建綜合運用系統，系統內涵蓋圖形技術、通信技術、人工智能技術以及圖形圖像技術，上述技術為人機交互提供便利的條件。我國在許多領域正在積極地應用虛擬現實技術，例如在軍事訓練中，應用虛擬現實技術構建仿真訓練環境，士兵在仿真環境中進行軍事訓練，在減少傷亡的同時，還能降低軍事訓練成本。此外在網上購物過程中，虛擬現實技術成為網上購物的重點應用技術，用戶使用移動設備，通過虛擬現實技術進入到仿真環境中，可以自行穿戴衣服，并且根據實際效果選擇適合的服裝。在虛擬現實技術應用過程中，許多領域將虛擬現實技術用于仿真訓練，具體訓練過程如下：首先，借助虛擬現實技術構建仿真訓練環境，仿真環境中擺放的設施均與真實物體存在較小的差異；其次，在虛擬仿真技術中，充分發揮圖形圖像技術的優勢，使仿真訓練環境更加貼近真實場景，增強訓練人員的真實感；第三，在虛擬仿真環境中，參與虛擬仿真訓練的人員與虛擬設備進行有效的互動，真正實現人機互動。

3電氣工程VR實驗平臺設計

3.1實驗平臺系統框架。實驗平臺系統框架，作為電氣工程應用虛擬現實技術進行平臺設計的基礎，設計環節應從硬件角度和軟件角度分別進行。在硬件設計過程中，計算機是平臺配置的重要的硬件之一，按照硬件輸入標準，還應配置USB操作設備、音箱以及顯示器等，如果未能按照輸入標準進行配置，計算機將無法與實驗平臺連接，此時實驗平臺內產生的信息將無法進行有效的交流和傳輸。在選擇硬件時，應按照以下要求進行：首先，設備應符合安全用電需求，但當設備需要高電壓時，應通過采用低壓器件等方式來降低設備的電壓，以此保證實驗平臺安全穩定的運行；其次，按照設定的標準傳輸信號，使信號的輸入和輸出更加精準；三，用戶操作硬件設施時，要求設備按照操作指令完整相應的工作。在電氣工程專業實驗平臺開發期間，應用虛擬仿真技術進行軟件設計時，可以將軟件設計分為三個內容，一是仿真執行程序，二是素材文件，三是數據庫平臺。在仿真執行程序設計階段，通過虛擬現實技術，將多種場景軟件連接至平臺內，在連接過程中保證場景軟件充分展示出虛擬仿真特點，應確定正確的設計思路，并構建仿真模型，采用解算方法驗證設計思路是否正確，這樣才能使場景軟件在平臺內生成更加真實的場景。此外在仿真執行程序軟件設計開發過程中，利用虛擬現實編寫代碼翻譯軟件內容，以便在構建的虛擬場景中，使用的聲音、光影等更加貼近現實生活[2]。3.2虛擬電力系統建模。在電氣工程專業實驗平臺開發過程中，建立虛擬電力系統模型，模型會真實地展示出電氣工程的空間尺寸、顏色以及所處的環境，讓用戶在虛擬環境中可以增強感官的體驗感。在學習開放式電站專業實驗平臺知識時，使用虛擬現實技術，建立常用油浸式配電高壓變壓器模型，在模型中將變壓器運行時產生的噪音和振動展示出來，充分突顯變壓器產生的磁致伸縮效應，有助于用戶增強對變壓器運行的了解。在油浸式配電高壓變壓器模型中，設定該變壓器在模型中的尺寸為1960mm×1280mm×1660mm，縱向軌距為850mm，橫向軌距為660mm，表面顏色為中灰色，低頻噪聲在25～30dB范圍內，振動在80～110Hz范圍內。用戶在虛擬環境中，近距離觀察油浸式配電高壓變壓器模型，有助于用戶快速進行電氣工程專業實驗平臺開發，并且開發內容與實際平臺產生的差異控制在合理的范圍內。3.3電氣工程。VR實驗平臺虛擬環境生成虛擬環境仿真Win32程序代碼執行流程，作為電氣工程虛擬現實技術實驗平臺虛擬環境生成的參考依據。在虛擬環境仿真Win32程序代碼執行流程的初始階段，用戶需要創建由創建視頻驅動對象、創建場景管理對象以及創建用戶接口對象組成等組成的設備對象，其中創建場景管理對象是重要的組成部分[3]。完成場景管理對象創建后，進行網絡對象創建、獲取網格文件等操作，然后進入到創建動畫節點對象，并與網絡對象建立關系。此時建立關系后，需要用戶設置材質光效、預置動畫效果以及載入紋理文件，將上述內容全部添加至攝像機，由攝像機創建仿真循環環境，在循環環境內視頻驅動對象會啟動場景，并根據用戶需求，通過場景管理對象繪制不同的場景，直至用戶通過視頻驅動對象關閉場景。如果用戶直接創建視頻驅動對象，會直接進入到仿真循環系統。如果用戶通過創建用戶接口對象，需要通過添加文本的方式，才能進入到用戶接口對象更新文本。

4結語

綜上所述，在電氣工程專業實驗平臺開發過程中，應用虛擬現實技術，用戶通過平臺在虛擬的環境中，借助輸入輸出信號的方式，將平臺內各個硬件和軟件有效地連接，在連接時保證素材文件、數據庫等在設定的平臺框架內，為用戶提供全面的虛擬現實服務，使用戶可以全面了解和掌握電氣工程的應用價值。

參考文獻

[1]魏東輝，申勛業.面向工程認證的電氣工程專業開放型虛實結合實驗教學體系研究[J].南方農機，2020（5）：342.

[2]徐明榮.電氣工程專業課程設計資料庫的研發[J].中國電力教育，2019（11）：64-65.

[3]趙洋.中德電氣工程專業課程體系對比分析[J].中國電力教育，2019（11）：87-88.

作者:楊哲 單位:西安航空職業技術學院