三维电站图形平台的制作方法

专利名称：三维电站图形平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维技术领域，尤其涉及一种三维电站图形平台。
背景技术：
随着三维技术的飞速发展，各行业领域对三维的应用也越来越广泛，由于硬件的限制，传统的ニ维展现以平面图表元素为主，以适应不够发达的硬件系统，平面图表也带给客户不够直观，无法实时观察微观变化的不利元素，随着硬件技术的成熟，尤其是显卡技术的快速发展，高性能的GPU芯片已经可以支持大量的复杂的图形运算，三维技术逐渐成为主流。三维电站图形平台，顾名思义，就是利用现有的软件工具创建ー个三维虚拟电站的过程，与原来早期的ニ维电站相比，三维电站可以直接观察场站里的各种实时变化，同时也支持图表元素的技术指标展现，这比仅仅通过图表元素来展现也更加立体化，丰富化，用户甚至可以直接进入到场景里面，类似游戏领域一祥，进行虚拟漫游，这样更能带来直观真实的用户体验，也可以通过模拟特效来展示电站的操作应用，从而达到教学仿真的作用。现有技术一般采用virtools，简称VT进行虚拟三维变电站的3D场景制作，具体地，首先，最基础的ー步是素材采集，需要制作方去客户现场采集真实电站的素材，大都是以ー种标准化的方式进行相片采集，接下来采集的场景相片会提交给三维建模人员，建模人员会根据相片采用3dmax等建模软件制作相应的模型，以及电站场景；然后，建好的3D虚拟场景会正式导入VT之中，进行互动交互，VT提供了可视化的模块交互，在具体的实现互动之前，需要和上层业务人员进行接ロ定义，一般是通过定义ー些消息指令，形成ー个接ロ 规范文档，在做完交互之后，VT导出VMO文件提交給上层业务开发人员，上层业务开发人员利用VT的控件将文件嵌入，并通过消息做预先定义的场景互动，最終发布给客户ー个虚拟的三维变电站展示系统。然而，发明人在实现本发明的技术方案时发现现有技术至少存在以下问题第一、 无法应对变化，由于制作过程是用户预先提出需求，承接方按需求制作产品，但由于客户方的电站是属于变动中的，老旧的设备可能会被淘汰，新的设备或者新的型号会被更替，而VT 制作方案制作虚拟场景的时候是明确需要知道所有场景里的设备的，因为所用的场景都是在3DMAX等建模软件里一次性导出的，但电站在实际中往往是“变化”的，建模软件的修改带来的成本和工作量巨大；第二、客户没有參与度，用户只能被动的提出他的意见，等待漫长的反馈，这在软件的维护期是个较为严重的问题，不仅増加了制作方的维护成本，而且降低客户满意度。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种三维电站图形平台，提高三维制站过程的灵活性和实效性。为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案
一种三维电站图形平台，包括设备编辑器、场景编辑器和浏览器控件，其中，设备编辑器用于通过工具软件的形式对设备资源进行管理，包括对模型资源导入，对资源打包管理，以及提供用户基本的设备管理能力，并向所述场景编辑器输出打包后的资源包；所述场景编辑器用于通过工具软件的形式对场景布局的全面控制，并使用从所述设备编辑器接收的资源包进行场景的布局，并输出地图；所述浏览器控件用于提供给上层业务程序嵌入接入三维场景系统，并提供了二次开发接ロ，以便于实现加载，和卸载地图功能，并利用接ロ展示各种交互式效果。所述设备编辑器包括模型制作模块，用于生成源模型；编辑管理模块，对所述源模型进行二次编辑；资源打包管理模块，对进行二次编辑后源模型保存为ー个资源文件包。所述编辑管理模块包括场景操作编辑管理模块，用于提供平移，旋转，选中，删除等基本操作，以便于用户直接的操作源模型；图形属性编辑管理模块，用于提供顔色，材质等外观管理，以及闪烁，公告，冒烟等特效管理；动画特效子模块，用于提供动画特效管理；状态预定义管理模块，用于提供模型状态预定义。所述设备编辑器还包括窗ロ管理模块，用于提供窗ロ的基本排序管理；源模型查看模块，用于提供对模型各部分的观察查看；文件管理模块，用于基本的I/O输入输出。所述场景编辑器包括文件管理系统模块，用于设备库的加载，卸载，还用于所述地图的新建，存储和另存；编辑管理模块，用于对场景和设备模型的编辑管理；设备属性编辑模块，用于提供完备的设备属性，以便于精确定位。编辑器的管理模块包括场景管理模块，用于旋转场景，平移场景，缩放场景；设备模型编辑管理模块，用于布局场景。所述场景编辑器还包括环境编辑模块，用于提供地形的编辑；观察模式模块，用于提供观察场景。所述场景编辑器还包括全局标注系统模块，用于提供对设备的标注能力；数据绑定模块，用于将虚拟场景里的设备和真实的数据库设备挂接起来；工具箱模块，用于提供常用的工具供编辑人员使用。所述浏览器控件包括
文件管理模块，用于地图加载、卸载和切換，并提供三维场景的接入；基本指标展示模块，用于通过业务程序即时传来的设备信息，展现设备的基本属特效展示模块，用于进行特效展示；运行管理模块，用于进行实时数据的展示；观察模式模块，用于提供多视角展现场景。在本发明实施例的技术方案中，与VT方案仅仅提供終端服务不同，该三维电站图形平台主要是提供工具服务，通过设备管理其和场景管理器这两个工具，对源模型进行ニ 次编辑后保存为资源文件包供场景编辑器导入，对设备进行布局，因为工具的成本和灵活性要大大低于VT等商业软件，所以提高了三维制站过程的灵活性和实效性。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的ー些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明三维电站图形平台的结构示意图；图2为本发明三维电站图形平台的整体技术框架示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种三维电站图形平台，提高三维制站过程的灵活性和实效性。为了将场景的制作能够分解开来，如图I所示，本发明提供的三维电站图形平台要分为ニ个工具和ー个二次开发控件组成，通过这几个子产品来针对性的分解任务，从而可以避免VT等软件一体化制作的弊端，这ニ个工具分别为设备编辑器I和场景编辑器2， 单个控件为浏览器控件3，其中，设备编辑器I用于通过工具软件的形式对设备资源进行管理，包括对模型资源导入，对资源打包管理，以及提供用户基本的设备管理能力，并向所述场景编辑器2输出打包后的资源包；所述场景编辑器2用于通过工具软件的形式对场景布局的全面控制，并使用从所述设备编辑器I接收的资源包进行场景的布局，并输出地图；所述浏览器控件3用于提供给上层业务程序嵌入接入三维场景系统，并提供了ニ 次开发接ロ，以便于实现加载，和卸载地图功能，并利用接ロ展示各种交互式效果。浏览器控件以ACTIVEX控件形式发布，可以使用与BS/CS上层业务程序，也可以适用与多种不同的开发语言包如c/c++, c#, java等。
在本发明实施例的技术方案中，与VT方案仅仅提供終端服务不同，该三维电站图形平台主要是提供工具服务，通过设备管理其和场景管理器这两个工具，对源模型进行ニ 次编辑后保存为资源文件包供场景编辑器导入，对设备进行布局，因为工具的成本和灵活性要大大低于VT等商业软件，所以提高了三维制站过程的灵活性和实效性。下面详细论述ー下如何利用图形平台进行三维虚拟电站的制作，以及各个工具的使用。整体流程简述首先，进行素材采集，由建模人员去现场采取必要的照片素材，然后进行独立模型制作，这里的独立模型指的是建模人员只针对基本的场站设备进行制作，而其他的方面，如地形，环境等都由软件内置，这样可以减少模型制作的工作量和制作周期；其次，这次最初的建模软件导出的源模型将进入设备编辑器I进行二次编辑，这里的二次编辑可以对源模型进行简单的修改，如样式等；还可以预先挂接一些特效，便于交互式展示，经由设备编辑器处理后，保存成一个资源文件包；接下来，在场景编辑器2里，我们根据实际情况设置环境系统，通过导入资源包，对设备进行布局，这里的布局可以利用软件工具提供的多种快速布局工具提高效率，经由场景编辑器2布局完成导出场景文件。上层业务程序进行三维虚拟场景接入的时候，仅仅需要安装控件安装包，然后经由控件提供的大量的接ロ，加载场景文件，并进行实时交互。上述过程即是ー个完整的制作虚拟三维电站的流程，可以看到针对一体化的制站流程，这里被分解了多步，而且这多步都可以并行完成，实施人员和开发人员之间不是ー个线性的等待过程而是ー个同步进行的过程，这样会大大的简短开发周期。整体技术框架 如图2所示，该平台是基于C/C++开发，底层的图形引擎是利用开源的 OpenScenegraph引擎,软件底层基本框架分为基础数据模块；图形渲染模块；数据通讯模块；通用GUI模块；界面利用强大开源GUI QT实现；基础数据模块包含各种基础数据结构的定义，各种抽象元素的定义，是产品的基本组成元素；图形渲染模块包括了针对三维虚拟场景的3D渲染能力，以及定义了各种三维场景里的基本操作；数据通讯模块包含了产品各模块之间的消息传递，以及和后台数据库之间的挂接插件系统；通用GUI模块则是各种基本属性元素，以及界面展示元素的基础；这几个模块是产品的通用基础，一起构建了多种エ 具和控件的支持。设备编辑器设备编辑器是三维场景编辑系统中工具部分的其中之一，主要是通过工具软件的形式对设备资源进行管理。这里包括对模型资源导入，对资源打包管理，以及提供用户基本的设备管理能力添加设备，删除设备，以及设备树展现；还有ー个对设备的基本属性的管理，其中资源打包功能是设备编辑器的最重要输出功能，设备编辑器的输出的资源包将提供给场景编辑器使用，这样场景编辑器就可以直接使用这些资源进行场景的布局工作。设备编辑器包括模型制作模块，用于生成源模型。设备编辑器提供的模型制作不同于3DMAX的模型制作，MAX是需要专业的美エ建模师来进行制作，而设备编辑器里的制作仅仅是针对实施人员和运维人员，场站里的设备可能随着年代变化进行更新改变，如果每I次变化都需要建模人员来參预，将使维护成本大大提高，所以模型制作模块提供ー些常用设备运维人员可以通过PS出简单的贴图进行更换，从而生成新的模型，这样在应对变化时候显得更有效率。资源打包管理模块，对进行二次编辑后源模型保存为ー个资源文件包。对于MAX提供的源模型来说，仅仅是一堆松散的模型文件，美工人员不会提供任何附加性的功能性东西；设备编辑器则在此上更进一歩，如分组管理，设备属性编辑，资源整合输出。这样设备在放入后续控件系统，就具有了业务信息，从而可以让3D模型变成真实的电站场景设备。编辑管理模块，对所述源模型进行二次编辑。编辑管理是每个工具软件都不可缺少的ー块基本功能，在设备编辑器里主要分为几大块。场景操作编辑管理模块，用于提供平移，旋转，选中，删除等基本操作，以便于用户直接的操作源模型。由于3D场景的操作要远远比2D场景的复杂的多，这是因为3D空间里多了ー个基本轴的缘故，2D里的各种操作都会被限制在(X，Y)平面里，而3D里则可以在(X，Y，Z)空间进行变换。场景操作模块提供了基本的平移，旋转，选中，删除的基本操作，让用户可以直接的操作源模型。图形属性编辑管理模块，用于提供顔色，材质等外观管理，以及闪烁，公告，冒烟等特效管理。图形属性的编辑管理是重要的一歩，用户可以通过修改顔色，材质等编辑器暴露出来的属性，直接改变源模型的外观，甚至可以修改源模型文件的贴图(当然不推荐如此， 这样可能会破坏美エ的模型)；图形属性管理中有ー块重要的内容是特效管理，这里设备编辑器提供许多内置的特效定义，如闪烁，公告，冒烟等，用户可以通过编辑这些特效的属性，来观察模型绑定特效的效果。动画特效子模块，用于提供模型状态预定义。动画特效是ー种特殊的特效，所以在这里单独提出，动画特效分为2种，其ー是程序控制的动画特效，如果模型闪烁等都是通过来实现的特效变化；另ー种，是需要3D建模师预先在MAX建好动画模型，在图形编辑中动画特效属性里，系统会提供帧动画预览，以及简单的播放控制，这样用户就能预览动画效果，实际运行，监控子系统会根据不同的运行状态即时调用相应的动画，也可以通过状态预定义来运行。状态预定义管理模块，用于提供模型状态预定义。如果模型不进行状态定义，模型仅仅就是模型，但一旦模型进行状态定义，它就可以和业务进行关联，比如我们对ー个设备进行报警状态和普通状态定义，普通状态定义保持原外观，而报警状态可以让该设备挂上闪红特效，这样在监控子系统一旦判断该设备进入报警级别，则可以进入预定义的报警状态。设备编辑器还包括其他基本模块窗ロ管理模块，用于提供窗ロ的基本排序管理；源模型查看模块，用于提供对模型各部分的观察查看；文件管理模块，用于基本的I/O输入输出。场景编辑器
场景编辑器是隶属与平台系统另一大工具软件，场景编辑器不同与设备编辑器， 后者主要侧重对资源的管理，而前者就是对场景布局的全面控制；设备编辑器的输出是设备资源库，而场景编辑器的输出则是地图，这个地图随这实际场站的布局变化，可以由运维人员根据实际情况调整，从而让客户能轻易的面对实际环境的更新变化，场景编辑器包括几个核心的模块文件管理系统模块，用于设备库的加载，卸载，还用于所述地图的新建，存储和另存。场景编辑器的文件管理要比设备编辑器复杂，它不仅要针对设备库的加载，卸载， 还需要针对地图的新建，存储，另存等等，文件管理即是场景编辑器的基本输入输出系统。编辑管理模块，用于对场景和设备模型的编辑管理。编辑器的管理模块主要分为场景管理模块，用于旋转场景，平移场景，缩放场景。类似设备编辑器，场景管理模块主要提供对整个场景的操控能力，如旋转场景，平移场景，缩放场景等，用户可以轻松的进入场景的每个部位。设备模型编辑管理模块，用于布局场景。场景辑器的主要职能就是布局，所以对设备模型的管理由需强大，这里包括了 模型的单选，多选，CTRL选，反选模型的移动，方向旋转模型的单体复制，模型的群体复制模型的按轴对齐，模型的间隔对齐模型操作的UND0/RED0这些都是让用户的布局更加轻松快捷，有效率。设备属性编辑能力，三维场景里的操作在某些情况下不够精确，所以设备属性的提供完全提供给用户精确定位能力，当然了属性不仅仅包括了位置，方向；还包含了ー些高级属性，比如碰撞检测的开启和关闭，让用户进入漫游状态时候可以感受真实的物理世界体验。环境编辑模块，用于提供地形的编辑。环境编辑模块主要提供了对地形的编辑能力，通过对地面的拉稿，降低以及各种纹理刷子，来制作接近真实环境的场景环境。观察模式模块，用于提供观察场景。观察模式主要提供用户在编辑器理就可以切换视角能力，以便更方便的观察场景，比如进入漫游状态，用户可以真实体验下当前所见场景的浏览感觉。全局标注系统模块，用于提供对设备的标注能力。场景编辑器提供对设备的标注能力，可以对设备进行标注预先定义，如对所有同类型设备的定义，同个工作区设备定义，这样进入控件系统可以直接调用接ロ展现，方便用户进行有针对性的观察。数据绑定模块，用于将虚拟场景里的设备和真实的数据库设备挂接起来。数据绑定模块是场景编辑器里重要的核心模块，数据绑定通过webservice接ロ 和后台协议，将虚拟场景里的设备和真实的数据库设备挂接起来，这样通过虚拟设备我们就能连接读取到真实的设备信息，为设备实时数据展现做下基础。工具箱模块，提供ー些常用的工具供编辑人员使用，如区域标注，漫游点定义等等，编辑人员可以利用这些现有的工具进行所见及所得操控。浏览器控件在本实施例中，控件系统是基于ACTIVEX控件形式发布，提供给上层业务程序嵌入接入三维场景系统，控件提供了大量的二次开发接ロ，业务开发人员不仅可以使用基本的加载，和卸载地图功能，将前面工具制作的场景地图载入，并且可以利用接ロ展示各种交互式效果，可以直接调用工具里预先定义好的特效，也可以调用即时特效；囊括以下交互式模块文件管理模块，用于地图加载、卸载和切換，并提供三维场景的接入。该模块实现地图加载，卸载，切換，提供三维场景的接入能力。基本指标展示模块，用于通过业务程序即时传来的设备信息，展现设备的基本属特效展示模块，用于进行特效展示。特效展示模块可以即时特效，也可以预定义特效，取决与业务模块的定义，如果报警的定义，闪烁或者变色特效等，可以直观給客户以提示，同时进行设备定位，迅速查看问题所在。运行管理模块，用于进行实时数据的展示。当在编辑工具里能够接入后台数据库，虚拟设备可以挂接真实设备，从而可以进行实时数据的展示，客户可以直接观察虚拟场景的运行状态。观察模式模块，用于提供多视角展现场景。观察模式模块类同编辑器里的观察模块，提供多视角展现场景的能力，客户可以通过不通的摄像机来观察整个虚拟场景。在本发明实施例的技术方案中,针对VT方案无法快速应对场景的变化，由于平台的每ー步都有中间过程，所以一旦场景的布局发生了变化，实施人员打开场景编辑器可以进行即时修改，无须再从源头进入建模软件修改，模型资源修改，可以直接打开设备编辑器进行修改，毎次改动只针对中间过程，而不影响下个阶段，同时编辑器工具也可以提供给用户使用，这样用户就完全有自我维护能力，大大降低了维护成本，也減少反复修改带来的风险；在实时数据展示方面，因为控件子系统的接ロ完全是可定制的，通过子集形式的发布， 业务程序可以方便快速的进行二次开发，而且因为是基于ACTIVEX控件形式，而非通过エ 具软件消息传递，业务程序可以更有效的集成应用；并行应用，因为一体化制站过程通过エ 具和控件已经有效分开了，所以制作流程也可以非线性进行，比如模型的制作和场站的布局是可以同步进行的，场站可以先拿一套标准库进行布局建设，而建模人员根据素材进行制作模型，双方不用等待，等待模型评审合格了，导入设备编辑器打包成新的资源库，在场景编辑器里替换标准库，再新的资源就可以应用上，而控件开发也无须等待地图，业务开发也同时并行，这样制作周期可以大大減少。通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种三维电站图形平台，其特征在于，包括设备编辑器、场景编辑器和浏览器控件，其中，设备编辑器用于通过工具软件的形式对设备资源进行管理，包括对模型资源导入，对资源打包管理，以及提供用户基本的设备管理能力，并向所述场景编辑器输出打包后的资源包；所述场景编辑器用于通过工具软件的形式对场景布局的全面控制，并使用从所述设备编辑器接收的资源包进行场景的布局，并输出地图；所述浏览器控件用于提供给上层业务程序嵌入接入三维场景系统，并提供了二次开发接ロ，以便于实现加载，和卸载地图功能，并利用接ロ展示各种交互式效果。
2.根据权利要求I所述的三维电站图形平台，其特征在于，所述设备编辑器包括 模型制作模块，用于生成源模型；编辑管理模块，对所述源模型进行二次编辑；资源打包管理模块，对进行二次编辑后源模型保存为ー个资源文件包。
3.根据权利要求2所述的三维电站图形平台，其特征在于，所述编辑管理模块包括 场景操作编辑管理模块，用于提供平移，旋转，选中，删除等基本操作，以便于用户直接的操作源模型；图形属性编辑管理模块，用于提供顔色，材质等外观管理，以及闪烁，公告，冒烟等特效管理；动画特效子模块，用于提供动画特效管理；状态预定义管理模块，用于提供模型状态预定义。
4.根据权利要求1-3任ー权利要求所述的三维电站图形平台，其特征在于，所述设备编辑器还包括窗ロ管理模块，用于提供窗ロ的基本排序管理；源模型查看模块，用于提供对模型各部分的观察查看；文件管理模块，用于基本的I/O输入输出。
5.根据权利要求I所述的三维电站图形平台，其特征在于，所述场景编辑器包括文件管理系统模块，用于设备库的加载，卸载，还用于所述地图的新建，存储和另存； 编辑管理模块，用于对场景和设备模型的编辑管理；设备属性编辑模块，用于提供完备的设备属性，以便于精确定位。
6.根据权利要求5所述的三维电站图形平台，其特征在干，编辑器的管理模块包括场景管理模块，用于旋转场景，平移场景，缩放场景；设备模型编辑管理模块，用于布局场景。
7.根据权利要求5所述的三维电站图形平台，其特征在于，所述场景编辑器还包括 环境编辑模块，用于提供地形的编辑；观察模式模块，用于提供观察场景。
8.根据权利要求6所述的三维电站图形平台，其特征在于，所述场景编辑器还包括 全局标注系统模块，用于提供对设备的标注能力；数据绑定模块，用于将虚拟场景里的设备和真实的数据库设备挂接起来；工具箱模块，用于提供常用的工具供编辑人员使用。
9.根据权利要求I所述的三维电站图形平台，其特征在于，所述浏览器控件包括 文件管理模块，用于地图加载、卸载和切換，并提供三维场景的接入；基本指标展示模块，用于通过业务程序即时传来的设备信息，展现设备的基本属性； 特效展示模块，用于进行特效展示；运行管理模块，用于进行实时数据的展示；观察模式模块，用于提供多视角展现场景。
全文摘要
本发明实施例公开了一种三维电站图形平台，涉及三维技术领域，提高三维制站过程的灵活性和实效性。一种三维电站图形平台，包括设备编辑器、场景编辑器和浏览器控件，其中，设备编辑器用于通过工具软件的形式对设备资源进行管理，包括对模型资源导入，对资源打包管理，以及提供用户基本的设备管理能力，并向所述场景编辑器输出打包后的资源包；所述场景编辑器用于通过工具软件的形式对场景布局的全面控制，并使用从所述设备编辑器接收的资源包进行场景的布局，并输出地图；所述浏览器控件用于提供给上层业务程序嵌入接入三维场景系统，并提供了二次开发接口，以便于实现加载，和卸载地图功能，并利用接口展示各种交互式效果。
文档编号G06T19/00GK102609985SQ20121005068
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者钱苏晋 申请人:北京恒泰实达科技发展有限公司