电气工程专业实验平台开发研究

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摘要：围绕基于虚拟现实技术的电气工程专业实验平台开发展开讨论，充分利用实验平台技术的特点，分析虚拟现实技术及适用性，通过3DMax技术，在计算机内构建虚拟模型，在虚拟模型内演算电器柜工程专业实验平台的开发过程，一方面为营造良好的电力系统运行环境奠定坚实的基础，另一方面保证电气工程运行更加安全稳定。

关键词：虚拟现实；电气工程实验平台；三维建模

在电气工程专业中，教师应采用实验教学和课堂教学两种方式开展教学工作。在实验教学过程中，要求用户根据实验内容，将学习的专业知识应用其中，通过应用专业知识解决实际问题，锻炼用户的实践操作能力，有助于丰富用户的实践操作经验。在课堂教学中，教师应向用户全面讲解电气工程专业实验平台的建立过程，要求用户理解并掌握实验平台技术特点，然后与虚拟现实技术相互融合，提高用户虚拟平台的建设能力，促进用户电气专业素养全面发展。

1实验平台技术特点

实验平台技术的特点体现在以下几个方面：首先，具有物理仿真实验平台特点。在电气工程专业教学过程中，教师按照电力系统原理，组织用户建立根据比例缩小的电力工程专业实验平台，让用户在平台内利用虚拟现实技术进行实验操作；其次，以EGP系列电力系统为标准，组织用户建立电力系统供电实验平台，让用户在平台内进行实验操作，通过操作掌握EPL系列电气系统的运行方式。现阶段电气工程专业实验平台教学期间，教师要求用户使用型号为PS-5G的电力系统微机监控模式，该模式具有物理仿真实验平台特点，让用户在平台内增强电气工程专业实验平台操作技能[1]。

2虚拟现实技术及适用性分析

在计算机技术中，虚拟现实技术是重要的组成部分。虚拟现实技术由多种技术组成，多种技术构建综合运用系统，系统内涵盖图形技术、通信技术、人工智能技术以及图形图像技术，上述技术为人机交互提供便利的条件。我国在许多领域正在积极地应用虚拟现实技术，例如在军事训练中，应用虚拟现实技术构建仿真训练环境，士兵在仿真环境中进行军事训练，在减少伤亡的同时，还能降低军事训练成本。此外在网上购物过程中，虚拟现实技术成为网上购物的重点应用技术，用户使用移动设备，通过虚拟现实技术进入到仿真环境中，可以自行穿戴衣服，并且根据实际效果选择适合的服装。在虚拟现实技术应用过程中，许多领域将虚拟现实技术用于仿真训练，具体训练过程如下：首先，借助虚拟现实技术构建仿真训练环境，仿真环境中摆放的设施均与真实物体存在较小的差异；其次，在虚拟仿真技术中，充分发挥图形图像技术的优势，使仿真训练环境更加贴近真实场景，增强训练人员的真实感；第三，在虚拟仿真环境中，参与虚拟仿真训练的人员与虚拟设备进行有效的互动，真正实现人机互动。

3电气工程VR实验平台设计

3.1实验平台系统框架。实验平台系统框架，作为电气工程应用虚拟现实技术进行平台设计的基础，设计环节应从硬件角度和软件角度分别进行。在硬件设计过程中，计算机是平台配置的重要的硬件之一，按照硬件输入标准，还应配置USB操作设备、音箱以及显示器等，如果未能按照输入标准进行配置，计算机将无法与实验平台连接，此时实验平台内产生的信息将无法进行有效的交流和传输。在选择硬件时，应按照以下要求进行：首先，设备应符合安全用电需求，但当设备需要高电压时，应通过采用低压器件等方式来降低设备的电压，以此保证实验平台安全稳定的运行；其次，按照设定的标准传输信号，使信号的输入和输出更加精准；三，用户操作硬件设施时，要求设备按照操作指令完整相应的工作。在电气工程专业实验平台开发期间，应用虚拟仿真技术进行软件设计时，可以将软件设计分为三个内容，一是仿真执行程序，二是素材文件，三是数据库平台。在仿真执行程序设计阶段，通过虚拟现实技术，将多种场景软件连接至平台内，在连接过程中保证场景软件充分展示出虚拟仿真特点，应确定正确的设计思路，并构建仿真模型，采用解算方法验证设计思路是否正确，这样才能使场景软件在平台内生成更加真实的场景。此外在仿真执行程序软件设计开发过程中，利用虚拟现实编写代码翻译软件内容，以便在构建的虚拟场景中，使用的声音、光影等更加贴近现实生活[2]。3.2虚拟电力系统建模。在电气工程专业实验平台开发过程中，建立虚拟电力系统模型，模型会真实地展示出电气工程的空间尺寸、颜色以及所处的环境，让用户在虚拟环境中可以增强感官的体验感。在学习开放式电站专业实验平台知识时，使用虚拟现实技术，建立常用油浸式配电高压变压器模型，在模型中将变压器运行时产生的噪音和振动展示出来，充分突显变压器产生的磁致伸缩效应，有助于用户增强对变压器运行的了解。在油浸式配电高压变压器模型中，设定该变压器在模型中的尺寸为1960mm×1280mm×1660mm，纵向轨距为850mm，横向轨距为660mm，表面颜色为中灰色，低频噪声在25～30dB范围内，振动在80～110Hz范围内。用户在虚拟环境中，近距离观察油浸式配电高压变压器模型，有助于用户快速进行电气工程专业实验平台开发，并且开发内容与实际平台产生的差异控制在合理的范围内。3.3电气工程。VR实验平台虚拟环境生成虚拟环境仿真Win32程序代码执行流程，作为电气工程虚拟现实技术实验平台虚拟环境生成的参考依据。在虚拟环境仿真Win32程序代码执行流程的初始阶段，用户需要创建由创建视频驱动对象、创建场景管理对象以及创建用户接口对象组成等组成的设备对象，其中创建场景管理对象是重要的组成部分[3]。完成场景管理对象创建后，进行网络对象创建、获取网格文件等操作，然后进入到创建动画节点对象，并与网络对象建立关系。此时建立关系后，需要用户设置材质光效、预置动画效果以及载入纹理文件，将上述内容全部添加至摄像机，由摄像机创建仿真循环环境，在循环环境内视频驱动对象会启动场景，并根据用户需求，通过场景管理对象绘制不同的场景，直至用户通过视频驱动对象关闭场景。如果用户直接创建视频驱动对象，会直接进入到仿真循环系统。如果用户通过创建用户接口对象，需要通过添加文本的方式，才能进入到用户接口对象更新文本。

4结语

综上所述，在电气工程专业实验平台开发过程中，应用虚拟现实技术，用户通过平台在虚拟的环境中，借助输入输出信号的方式，将平台内各个硬件和软件有效地连接，在连接时保证素材文件、数据库等在设定的平台框架内，为用户提供全面的虚拟现实服务，使用户可以全面了解和掌握电气工程的应用价值。

参考文献

[1]魏东辉，申勋业.面向工程认证的电气工程专业开放型虚实结合实验教学体系研究[J].南方农机，2020（5）：342.

[2]徐明荣.电气工程专业课程设计资料库的研发[J].中国电力教育，2019（11）：64-65.

[3]赵洋.中德电气工程专业课程体系对比分析[J].中国电力教育，2019（11）：87-88.

作者:杨哲 单位:西安航空职业技术学院