導(dǎo)語(yǔ)：電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：圍繞基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)展開討論，充分利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)的特點(diǎn)，分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及適用性，通過(guò)3DMax技術(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)構(gòu)建虛擬模型，在虛擬模型內(nèi)演算電器柜工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)過(guò)程，一方面為營(yíng)造良好的電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，另一方面保證電氣工程運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；電氣工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；三維建模

在電氣工程專業(yè)中，教師應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課堂教學(xué)兩種方式開展教學(xué)工作。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要求用戶根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用其中，通過(guò)應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉用戶的實(shí)踐操作能力，有助于豐富用戶的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)向用戶全面講解電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立過(guò)程，要求用戶理解并掌握實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)，然后與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相互融合，提高用戶虛擬平臺(tái)的建設(shè)能力，促進(jìn)用戶電氣專業(yè)素養(yǎng)全面發(fā)展。

1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，具有物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)特點(diǎn)。在電氣工程專業(yè)教學(xué)過(guò)程中，教師按照電力系統(tǒng)原理，組織用戶建立根據(jù)比例縮小的電力工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓用戶在平臺(tái)內(nèi)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；其次，以EGP系列電力系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)，組織用戶建立電力系統(tǒng)供電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓用戶在平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，通過(guò)操作掌握EPL系列電氣系統(tǒng)的運(yùn)行方式?，F(xiàn)階段電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)教學(xué)期間，教師要求用戶使用型號(hào)為PS-5G的電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控模式，該模式具有物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)特點(diǎn)，讓用戶在平臺(tái)內(nèi)增強(qiáng)電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作技能[1]。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及適用性分析

在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是重要的組成部分。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由多種技術(shù)組成，多種技術(shù)構(gòu)建綜合運(yùn)用系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)涵蓋圖形技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)以及圖形圖像技術(shù)，上述技術(shù)為人機(jī)交互提供便利的條件。我國(guó)在許多領(lǐng)域正在積極地應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，例如在軍事訓(xùn)練中，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建仿真訓(xùn)練環(huán)境，士兵在仿真環(huán)境中進(jìn)行軍事訓(xùn)練，在減少傷亡的同時(shí)，還能降低軍事訓(xùn)練成本。此外在網(wǎng)上購(gòu)物過(guò)程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為網(wǎng)上購(gòu)物的重點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)，用戶使用移動(dòng)設(shè)備，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入到仿真環(huán)境中，可以自行穿戴衣服，并且根據(jù)實(shí)際效果選擇適合的服裝。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，許多領(lǐng)域?qū)⑻摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于仿真訓(xùn)練，具體訓(xùn)練過(guò)程如下：首先，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建仿真訓(xùn)練環(huán)境，仿真環(huán)境中擺放的設(shè)施均與真實(shí)物體存在較小的差異；其次，在虛擬仿真技術(shù)中，充分發(fā)揮圖形圖像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使仿真訓(xùn)練環(huán)境更加貼近真實(shí)場(chǎng)景，增強(qiáng)訓(xùn)練人員的真實(shí)感；第三，在虛擬仿真環(huán)境中，參與虛擬仿真訓(xùn)練的人員與虛擬設(shè)備進(jìn)行有效的互動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。

3電氣工程VR實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)框架。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)框架，作為電氣工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行平臺(tái)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)從硬件角度和軟件角度分別進(jìn)行。在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)是平臺(tái)配置的重要的硬件之一，按照硬件輸入標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)配置USB操作設(shè)備、音箱以及顯示器等，如果未能按照輸入標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置，計(jì)算機(jī)將無(wú)法與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)連接，此時(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)產(chǎn)生的信息將無(wú)法進(jìn)行有效的交流和傳輸。在選擇硬件時(shí)，應(yīng)按照以下要求進(jìn)行：首先，設(shè)備應(yīng)符合安全用電需求，但當(dāng)設(shè)備需要高電壓時(shí)，應(yīng)通過(guò)采用低壓器件等方式來(lái)降低設(shè)備的電壓，以此保證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)安全穩(wěn)定的運(yùn)行；其次，按照設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)傳輸信號(hào)，使信號(hào)的輸入和輸出更加精準(zhǔn)；三，用戶操作硬件設(shè)施時(shí)，要求設(shè)備按照操作指令完整相應(yīng)的工作。在電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)期間，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可以將軟件設(shè)計(jì)分為三個(gè)內(nèi)容，一是仿真執(zhí)行程序，二是素材文件，三是數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。在仿真執(zhí)行程序設(shè)計(jì)階段，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將多種場(chǎng)景軟件連接至平臺(tái)內(nèi)，在連接過(guò)程中保證場(chǎng)景軟件充分展示出虛擬仿真特點(diǎn)，應(yīng)確定正確的設(shè)計(jì)思路，并構(gòu)建仿真模型，采用解算方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)思路是否正確，這樣才能使場(chǎng)景軟件在平臺(tái)內(nèi)生成更加真實(shí)的場(chǎng)景。此外在仿真執(zhí)行程序軟件設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)編寫代碼翻譯軟件內(nèi)容，以便在構(gòu)建的虛擬場(chǎng)景中，使用的聲音、光影等更加貼近現(xiàn)實(shí)生活[2]。3.2虛擬電力系統(tǒng)建模。在電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)過(guò)程中，建立虛擬電力系統(tǒng)模型，模型會(huì)真實(shí)地展示出電氣工程的空間尺寸、顏色以及所處的環(huán)境，讓用戶在虛擬環(huán)境中可以增強(qiáng)感官的體驗(yàn)感。在學(xué)習(xí)開放式電站專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)知識(shí)時(shí)，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，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(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)展示出來(lái)，充分突顯變壓器產(chǎn)生的磁致伸縮效應(yīng)，有助于用戶增強(qiáng)對(duì)變壓器運(yùn)行的了解。在油浸式配電高壓變壓器模型中，設(shè)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(nèi)，振動(dòng)在80～110Hz范圍內(nèi)。用戶在虛擬環(huán)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(jìn)行電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)，并且開發(fā)內(nèi)容與實(shí)際平臺(tái)產(chǎn)生的差異控制在合理的范圍內(nèi)。3.3電氣工程。VR實(shí)驗(yàn)平臺(tái)虛擬環(huán)境生成虛擬環(huán)境仿真Win32程序代碼執(zhí)行流程，作為電氣工程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)虛擬環(huán)境生成的參考依據(jù)。在虛擬環(huán)境仿真Win32程序代碼執(zhí)行流程的初始階段，用戶需要?jiǎng)?chuàng)建由創(chuàng)建視頻驅(qū)動(dòng)對(duì)象、創(chuàng)建場(chǎng)景管理對(duì)象以及創(chuàng)建用戶接口對(duì)象組成等組成的設(shè)備對(duì)象，其中創(chuàng)建場(chǎng)景管理對(duì)象是重要的組成部分[3]。完成場(chǎng)景管理對(duì)象創(chuàng)建后，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)象創(chuàng)建、獲取網(wǎng)格文件等操作，然后進(jìn)入到創(chuàng)建動(dòng)畫節(jié)點(diǎn)對(duì)象，并與網(wǎng)絡(luò)對(duì)象建立關(guān)系。此時(shí)建立關(guān)系后，需要用戶設(shè)置材質(zhì)光效、預(yù)置動(dòng)畫效果以及載入紋理文件，將上述內(nèi)容全部添加至攝像機(jī)，由攝像機(jī)創(chuàng)建仿真循環(huán)環(huán)境，在循環(huán)環(huán)境內(nèi)視頻驅(qū)動(dòng)對(duì)象會(huì)啟動(dòng)場(chǎng)景，并根據(jù)用戶需求，通過(guò)場(chǎng)景管理對(duì)象繪制不同的場(chǎng)景，直至用戶通過(guò)視頻驅(qū)動(dòng)對(duì)象關(guān)閉場(chǎng)景。如果用戶直接創(chuàng)建視頻驅(qū)動(dòng)對(duì)象，會(huì)直接進(jìn)入到仿真循環(huán)系統(tǒng)。如果用戶通過(guò)創(chuàng)建用戶接口對(duì)象，需要通過(guò)添加文本的方式，才能進(jìn)入到用戶接口對(duì)象更新文本。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，用戶通過(guò)平臺(tái)在虛擬的環(huán)境中，借助輸入輸出信號(hào)的方式，將平臺(tái)內(nèi)各個(gè)硬件和軟件有效地連接，在連接時(shí)保證素材文件、數(shù)據(jù)庫(kù)等在設(shè)定的平臺(tái)框架內(nèi)，為用戶提供全面的虛擬現(xiàn)實(shí)服務(wù)，使用戶可以全面了解和掌握電氣工程的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]魏東輝，申勛業(yè).面向工程認(rèn)證的電氣工程專業(yè)開放型虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2020（5）：342.

[2]徐明榮.電氣工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)資料庫(kù)的研發(fā)[J].中國(guó)電力教育，2019（11）：64-65.

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

作者:楊哲 單位:西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院