徐曉莉

摘要：目前，水電站地理位置分散，人員相對(duì)精簡(jiǎn)，如果經(jīng)常性的抽調(diào)大批運(yùn)行人員到培訓(xùn)中心集中進(jìn)行培訓(xùn)，有可能影響到正常的生產(chǎn)秩序。為了滿(mǎn)足水電站運(yùn)行值班人員的培訓(xùn)需求，提高培訓(xùn)效率，可以對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程培訓(xùn)。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷增大，使得遠(yuǎn)程模式的水電站仿真培訓(xùn)成為可能。在不影響生產(chǎn)的情況下，SD8000-SIM水電站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)可以讓新老員工有更多的實(shí)際操作機(jī)會(huì)，提高培訓(xùn)效率，降低培訓(xùn)成本。

關(guān)鍵詞：培訓(xùn)仿真系統(tǒng);SD8000-SIM;遠(yuǎn)程模式

引言

五強(qiáng)溪水電廠以及所屬五凌電力公司員工多，培訓(xùn)任務(wù)重，往往受已運(yùn)行電廠安全因素的制約，學(xué)員實(shí)際動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)很少，培訓(xùn)受到影響。在這種矛盾下，迫切需要一種現(xiàn)代化的培訓(xùn)手段[1]。仿真系統(tǒng)作為一種現(xiàn)代化的培訓(xùn)工具，其功能豐富，性能良好，能夠?qū)崟r(shí)而逼真地再現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。學(xué)員進(jìn)行仿真培訓(xùn)，與傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式相比，培訓(xùn)的層次深，效果好，效率高。仿真系統(tǒng)還可以在一定程度上作為原型電站的運(yùn)行參照系統(tǒng)，進(jìn)行事故預(yù)想試驗(yàn)與安全分析，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的調(diào)試與方案制定，從而對(duì)電站的實(shí)際運(yùn)行起指導(dǎo)作用[2]。

1.設(shè)計(jì)思想

五強(qiáng)溪水電廠培訓(xùn)仿真系統(tǒng)主要按照如下思想設(shè)計(jì)：

模型水電站的機(jī)組手自動(dòng)開(kāi)停機(jī)過(guò)程，故障處理過(guò)程等。實(shí)時(shí)顯示調(diào)節(jié)過(guò)程中主設(shè)備、輔助設(shè)備等數(shù)據(jù)變化，運(yùn)行操作人員可以在界面上巡視并模擬操作，操作過(guò)程引起的數(shù)據(jù)變化全部由水機(jī)電模型模擬出來(lái)[3]。參照水電站運(yùn)行規(guī)程，將其編輯成仿真題庫(kù)。運(yùn)行操作人員可以通過(guò)選擇運(yùn)行仿真題庫(kù)中的題目來(lái)進(jìn)行測(cè)試，并通過(guò)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)評(píng)分。

具體水電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

2.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.1 硬件結(jié)構(gòu)

五強(qiáng)溪水電仿真系統(tǒng)包括一臺(tái)仿真主機(jī)、二臺(tái)就地操作站，二十臺(tái)學(xué)員操作站及一臺(tái)歷史服務(wù)器。學(xué)員站雙顯配置，另還配備投影系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、音響設(shè)備、頭戴式耳機(jī)等各種仿真設(shè)備。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，大體如圖2所示。

2.2軟件結(jié)構(gòu)

仿真系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，保證在硬件系統(tǒng)的支持下，實(shí)現(xiàn)仿真機(jī)的全部功能，滿(mǎn)足整體性能要求，對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、擴(kuò)充、修改、調(diào)試提供最大限度的支持。仿真的實(shí)現(xiàn)基于仿真支撐平臺(tái)，在仿真支撐平臺(tái)可進(jìn)行靈活自由的組態(tài)和配置，實(shí)現(xiàn)各種需求。

五強(qiáng)溪仿真支撐平臺(tái)見(jiàn)圖3所示，包括下面4個(gè)部分。

1）圖形支撐平臺(tái)

圖形支撐平臺(tái)分為二維和三維兩個(gè)部分。

（1）二維圖形的支撐平臺(tái)

根據(jù)五強(qiáng)溪水電廠提供的主接線、廠用電系統(tǒng)、輔機(jī)油氣水系統(tǒng)圖紙，在SD8000二維平臺(tái)上進(jìn)行畫(huà)面繪制與組態(tài)。

（2）三維圖形的支撐平臺(tái)

三維平臺(tái)主要使用3Ds Max進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，3Ds Max是基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作軟件，它集建模、材質(zhì)、燈光、渲染、動(dòng)畫(huà)、輸出于一體[4]。平臺(tái)對(duì)五強(qiáng)溪電廠所有場(chǎng)景及現(xiàn)地設(shè)備進(jìn)行仿真，并提供了三維漫游操作、設(shè)備控制、工具使用、以及利用粒子系統(tǒng)模擬著火、冒煙、爆炸等技術(shù)。實(shí)現(xiàn)運(yùn)行人員的所有現(xiàn)地設(shè)備操作，并完成數(shù)據(jù)交互，從而為運(yùn)行人員提供了逼真的現(xiàn)場(chǎng)感受。本仿真培訓(xùn)系統(tǒng)以水電站三維虛擬仿真模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了豐富的交互功能，能讓用戶(hù)在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行漫游瀏覽、設(shè)備認(rèn)知、設(shè)備操作和運(yùn)行仿真培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)了水電站培訓(xùn)的相關(guān)功能[5]。如圖4。

2）建模平臺(tái)

（1）設(shè)備模型建模平臺(tái)

用戶(hù)可根據(jù)五強(qiáng)溪的實(shí)際情況，建立相應(yīng)的設(shè)備列表。本系統(tǒng)將五強(qiáng)溪水電廠牽涉到的所有設(shè)備類(lèi)型納入建模平臺(tái)中，用戶(hù)選擇相應(yīng)的設(shè)備類(lèi)型并進(jìn)行參數(shù)配置就可以了。如圖5。

（2）設(shè)備關(guān)系模型建立平臺(tái)

五強(qiáng)溪水電站的設(shè)備仿真模型之間通過(guò)參數(shù)建立聯(lián)系，本系統(tǒng)通過(guò)功能模塊聯(lián)系和參數(shù)聯(lián)系兩種方式將這些設(shè)備聯(lián)系在一起。

3）數(shù)據(jù)配置平臺(tái)

五強(qiáng)溪仿真系統(tǒng)牽涉到的數(shù)據(jù)特別多，不同電廠的二維平臺(tái)的數(shù)據(jù)是不同的，不同設(shè)備也不同，3D平臺(tái)牽涉到的數(shù)據(jù)更多，不僅包括基本數(shù)據(jù)，還要包括不同設(shè)備的位置信息，顏色信息。這些都需要數(shù)據(jù)配置平臺(tái)實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的配置。

4）教練員系統(tǒng)平臺(tái)

教練系統(tǒng)平臺(tái)主要進(jìn)行五強(qiáng)溪初始工況設(shè)置、故障設(shè)置、場(chǎng)景設(shè)置、考試題目設(shè)置、學(xué)員水平測(cè)試、學(xué)員水平鑒定。本仿真系統(tǒng)提供基于WEB的教練員系統(tǒng)平臺(tái)。

3.SD8000-SIM仿真系統(tǒng)特點(diǎn)

1）可擴(kuò)展性

（1）支持面向?qū)ο蟮哪K化建模，技術(shù)先進(jìn)，自動(dòng)化程度高。系統(tǒng)可以支持不同類(lèi)型的設(shè)備建模，每次建模只要通過(guò)修改相關(guān)配置文件就能輕松完成，這樣很容易擴(kuò)展到不同類(lèi)型的機(jī)組和不同電廠。

（2）使用者不用直接修改程序，通過(guò)配置界面即可實(shí)現(xiàn)模塊的選擇組合、增添及模塊間的連接和參數(shù)改變等工作。

2）仿真模型專(zhuān)業(yè)性

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的主要難點(diǎn)在于對(duì)象的不同，包括機(jī)組類(lèi)型、變壓器類(lèi)型的不同，機(jī)組運(yùn)行的流程不同，變電站的接線方式不一樣，為此，特地開(kāi)發(fā)出了：

（1）流程組態(tài)技術(shù)：根據(jù)不同電站機(jī)組運(yùn)行的流程不一樣來(lái)進(jìn)行靈活的組態(tài);

（2）對(duì)象組態(tài)技術(shù)：對(duì)于機(jī)組不同的類(lèi)型來(lái)進(jìn)行不同的機(jī)組屬性組態(tài);

（3）圖庫(kù)一體化技術(shù)：對(duì)于開(kāi)關(guān)站不同的接線方式，在二維中就可以形成相應(yīng)接線圖。

3）強(qiáng)大的教練員臺(tái)功能

仿真系統(tǒng)為教練員準(zhǔn)備了題庫(kù)系統(tǒng)：其中包括（1）巡視仿真試題庫(kù);（2）操作仿真試題庫(kù);（3）故障處理仿真試題庫(kù);本仿真系統(tǒng)還為教練員開(kāi)發(fā)了智能評(píng)分系統(tǒng)：在學(xué)員上機(jī)培訓(xùn)后，選題操作，由自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)自動(dòng)給出成績(jī)。這樣為教練員省去了大量繁重的對(duì)比工作。

4）三維建模技術(shù)

采用OSG三維建模技術(shù)，為圖形元素和狀態(tài)的編程提供了標(biāo)準(zhǔn)化的接口，將3D場(chǎng)景定義為空間中一系列連續(xù)的對(duì)象，以進(jìn)行三維世界的管理。

4.結(jié)語(yǔ)

五強(qiáng)溪水電廠培訓(xùn)仿真系統(tǒng)于2013年4月進(jìn)入系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，2013年5月投入試運(yùn)行，2013年8月31日竣工驗(yàn)收。目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠。SD8000-SIM系統(tǒng)功能實(shí)用，使用方便，可擴(kuò)充性強(qiáng)，有較強(qiáng)的二次開(kāi)發(fā)能力，具有很高的推廣價(jià)值。并且之后也該仿真系統(tǒng)相繼用于浙能灘坑電站，云南景洪電廠等，效果良好。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：南京河海南自水電自動(dòng)化有限公司）