本文介绍以Unity3D为虚拟现实开发平台的可视化三维实景视频布点系统，结合3DMax场景建模软件，完成漫游、距离测量、摄像机布点监控方案预判等功能，为变电站视频及环境监控系统的建设规划提供重要性决策。 标签：虚拟变电站；三维；可视化；视频；Unity3D
近年来，变电站视频及环境监控系统在国网、南网范围内大范围普及，然而，随着变电站视频系统的推广应用，进而带来诸多由摄像机布点规划引发的问题：
（1）变电站的视频监控要求摄像机的布点实现无死角监控，以往在变电站视频系统建设规划中，摄像机布点的安装位置都是通过人为的判断，缺乏科学有效的判定方法。
（2）在已经投运的变电站高压场地内，一旦发现摄像机的安装布点位置不合理需要调整，往往由于摄像机安装的安全距离不够导致必须对相关线路停电后才可进行位置调整，给后期的运维带来巨大的阻碍。
导尿管原理传统的设计方法，局限于现场环境的复杂性，不能有效地指导工程的建设规划，需要采用新的工具为视频系统的建设前期规划中提供重要性决策。随着科技发展，虚拟现实技术目前已被广泛应用在军事仿真、体育、医疗、农业等各个领域。虚拟场景在沉浸感、交互性与实时性方面的综合效果优势是传统二维效果图及二维和三维动画技术所无法比拟的。本文介绍以Unity3D为虚拟现实开发平台的可视化三维实景视频布点系统，以变电站内施工环境为虚拟空间，在Unity3D环境下实现一个具有一定人机交互能力的变电站虚拟系统。
1. Unity3D平台
常见的虚拟现实技术有：基于静态图像处理的初级虚拟实境技术、虚拟现实建模语言、以及由三维建模软件Maya、3dsMax等创建三维模型， 通过控制摄像头等方式制作成三维动画视频。这些技术虽然具有很高的精确性， 但交互性比较差， 漫游速度受固有特性影响， 系统结构过于复杂。
Unity3D是一个跨平台、层级式的综合游戏开发环境，Unity3D优势是：性价比较高，用户不需要下载客户端， 通过网页浏览就可以直接体验；对DirectX和OpenGL拥有高度优化的图形渲染管道，适合大规模场景的开发；Unity3D支持各种脚本语言，其中包括JavaScript
、C#，兼容各种操作系统， 真正地实现跨平台的设计。
2. 可视化三维实景视频布点系统的平台架构设计
可视化三维实景视频布点系统以Unity3D为开发平台，采用B/S架构，分为三个层次：客户层、应用服务层、数据服务层。
（1） 客户层
客户层指可视化三维实景视频布点系统与用户交互的界面， 主要通过web浏览器来执行可解释的HTML页面。
系统通过导入一个已完成建模的变电站模型，以三维可视化变电站实景的形式直观地展示给用户。用户可创建多个变电站场景，如：创建变电站内“一号主变，二号主变，220KV场地”等场景，并可添加摄像机。
（2） 应用服务层
应用服务器层为“客户层”提供应用数据信息。主要有基础和高级功能两大模块：基础模块
包括变电站三维设备导航功能、场景多视角展示功能、漫游功能、场景测距功能。高级功能模块包括三维摄像机添加删除及安装位置的选择、三维摄像机云台控制及模拟视频画面展示、监控场景区域设计方案展示等。
（3） 数据服务层
数据服务器层负责存储和提供应用服务器层所需的三维模型数据基础信息，系统存储了变电站全景模型、变电站内各个场景、摄像机模型等信息。
3. 可视化三维实景视频布点系统功能实现
3.1.1 虚拟变电站场景构建
虚拟场景构建包括建筑构建和环境构建。变电站的空间环境数据信息主要来源于变电站的平面布置图、数码相机拍摄的实景图、设备和高压线路支架的模型空间数据等。
建筑构建是包括变电站里的地形、建筑物、设备以及支架线路等，在有了具体的地形数据和建筑工程数据之后，可以在3DMax中根据数据构建，环境部分主要包括天空、草地等，
这些在Unity3D中有自带的多种模型可以选择。用相机拍摄变电站整个建筑，并在Photoshop 中获取其材质， 用于模型贴图。
3.1.2 系统功能设计与实现
（1） 漫游功能
用户通过浏览器可以直接打开漫游系统， 并可进入使用界面选择多个漫游模式。选择自动漫游，系统将以预先规定的路线指引用户参观变电站；如果选择手动按钮， 用户则可以通过鼠标和键盘上的按键以第一人称视角改变三维场景中观察点和视点， 通过多视角展示变电站的室外场景及室内场景。
（2） 虚拟摄像机
实现组件化设计，用户可在某一变电站虚拟场景中，随意装卸摄像机，提升软件的部署的灵活性，并且系统可直观地生成该摄像机的监控区域。
用户还可通过滑杆调节虚拟摄像机安装的位置和角度，并可通过云台按钮，进行虚拟镜头
变倍、设置/调用预置位等操作和浏览虚拟视频，摄像机监控区域亦随之发生变化，直接生动地反映视频监控实施效果。
（3） 测距功能
可随意添加参考点（例如：高压线路），由系统来计算测量出虚拟摄像机到指定的参考点的距离，为实际的变电站内摄像机安装的安全距离提供决策。水性聚氨酯胶粘剂
（4） 监控场景区域设计方案展示功能汽车软管
在变电站虚拟环境中，多个摄像机布点组成一个整体的布点方案，可展示其整体的监控区域。
可添加2套不同的摄像机布点方案，并由系统对不同布点方案的覆盖范围参数和监控区域进行对比，为用户优化调整摄像机的布点实施提供预判措施。
4. 结束语
可视化三维实景视频布点系统具有以下技术特点：
（1） 可视化
漫游、距离测量、摄像机布点监控方案预判等工作全部在三维变电站模型中进行，可直接观察过程与结果，可视化技术极大地降低了设计的复杂程度，提高了工作效率。
（2） 精细化
利用软件的功能，可以避免现场人工操作的繁琐性、以及构架或设备支架之间的空间布置冲突，避免设计中出现错误，提高设计质量。并可以通过三维模型，快捷便利地调整摄像机的空间位置，以此来计算比对出合理的安全距离，达到精细化设计的目标。
（3） 自动化
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对于具有详尽工程与设备信息的三维数字化变电站模型，设计在变电站模型中任一个摄像机布点的变动，都可以在可视化三维实景视频布点系统的解读下，自动的实现其监控范围的变动，真实直观地反映实际的变电站环境中摄像机布点监控方案的实施效果，由此突破性地提高了设计效率，减少人为判断的不確定性。
目前，采用可视化三维实景视频布点系统为变电站视频及环境监控系统建设规划提供决策的方法，已经由广东电网公司电力科学研究院研发设计完成，并在广东电网公司珠海供电局49个试点变电站得到良好的实施效果，有利于将电网设计推向智能化、数字化、自动化的新高度。未来，我们将继续完善可视化三维实景视频布点系统的应用功能，争取建成以网络为支撑，以数据库为中心、达到当前国内先进水平的数字变电站三维设计系统，为数字变电站的实施提供坚实有效的数据基础。
参考文献：箱包手把
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[3] 林榕，李中，蔡桂华. 智能变电站三维设计系统构建[J]. 智能电网，2012，20（05）：27-30.
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