基于Unity动态技术生成三维场景仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统通信场景仿真领域，具体涉及一种基于Unity动态技术生成三维场景仿真方法，主要用于针对电力通信仿真系统的各类通信机房及通信传输设备的三维场景仿真。
【背景技术】
[0002]随着电力系统自动化技术的发展，电力系统通信网络成为信息传输和自动化控制的关键因素。这就要求用于电力系统通信工作人员培训的仿真培训系统要更加现代化，更加切合实际，从而达到高效实训的培训目的。
[0003]目前的通信仿真方法中，主要是基于通信原理进行虚拟网络仿真，其无法真实模拟出在网运行的电力通信机房和通信设备所处的实际环境和现场的实际情况，培训中不利于通信工作人员更好的了解现场的通信机房和通信设备。而在通信机房现场环境下进行培训不仅容易损坏昂贵设备造成很大经济损失，而且容易使在网运行的业务中断引发不可预估的严重后果。但目前基于真实的现场环境并且可动态生成电力通信三维场景的可视化仿真培训方法尚不存在。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供了一种便利高效的用于对电力系统通信工作人员、通信设备运行维护和检修试验人员培训的基于Unity动态技术生成三维场景仿真方法。
[0005]本发明采用如下技术方案:
一种基于Unity动态技术生成三维场景仿真方法，其具体步骤如下:
步骤1、创建三维模型:
具体创建包括:通信机房、通信设备的三维模型，所述通信设备包括设备子架、单板和光纤;
1-1、依据通信机房和通信设备的三维尺寸数据及机房结构图，在3DMAX建模工具中按照1:1的尺寸创建通信机房和通信设备的三维模型；并依据通信机房内饰图、通信设备外观图和通信设备布局图，创建通信机房、通信设备的材质来渲染通信机房和通信设备的三维模型效果；
1-2、在Unity中创建资源文件夹，并分类为通信机房模型库和通信设备模型库；将在3DMAX中创建好的通信机房三维模型文件拖入到通信机房模型库中，将通信设备三维模型文件拖入到通信设备模型库中；
在Unity中设置通信机房模型库中每种规格的机房的三维模型初始位置坐标，设置通信设备模型库中每种类型的设备的三维模型初始位置坐标，将上述设置好初始坐标的通信机房模型和通信设备模型保存成为预设模型文件，并分别存到Unity的通信机房模型库和通信设备模型库中； 步骤2、在Unity中新建C#程序读取自定义配置文件，自动生成三维场景仿真模块:
2-1、在所述自定义配置文件中分层次定义机房类型、网元个数、每个网元的设备型号、设备每个槽位的单板型号；
2-2、读取自定义配置文件，解析出所述自定义配置文件中的如下:数据机房名称、设备名称、单板名称以及网元数量；
2-3、根据从自定义配置文件中读取到的机房名称、设备名称、单板名称以及网元数量，通过C#程序循环调用Unity中模型资源文件载入函数，从Unity中的通信机房模型库和通信设备模型库中载入之前预设好的模型文件；
步骤3、在三维场景仿真模块中新建监听线程，订阅实时数据库的消息频道，从外部的设备仿真程序获取生成三维场景仿真模块所需的外部实时数据:
3-1、三维场景仿真模块与外部的设备仿真程序，通过Redis数据库的“订阅/发布”机制进行消息和数据的传输，三维场景仿真模块根据所订阅的消息频道，监听接收外部的设备仿真程序发送来的消息，并根据消息中的内容，实时更新三维场景仿真模块中设备模型的指示灯的状态；
3-2、三维场景仿真模块接收来自外部的设备仿真程序的消息并进行解析，此解析出所述消息的协议格式为:“状态标志_故障类型_网元设备ID_设备槽位ID” ；
3-3、根据解析出的所述协议格式，判断外部仿真设备的运行状态是否正常，如异常则进一步确定故障类型和故障位置，最后通过三维场景中对应故障位置模型的指示灯显示其为告警状态，如正常则按正常状态的指示灯显示规则刷新三维设备模型的指示灯状态；
步骤4、在三维场景中操作设备或修复设备故障，并将操作信息发送给外部的设备仿真程序，进行仿真计算和判断:
4-1、在三维场景中根据告警指示，在相应故障位置查找引发告警的故障设备，并根据故障类型进行相应的修复操作；
4-2、完成修复操作后，三维场景仿真模块向外部的设备仿真程序发送操作消息，其包括修复设备的ID和操作的类型；其消息格式为:“操作类型_网元设备ID_设备槽位ID” ；
4-3、三维场景仿真模块中的监听线程，接收外部的设备仿真程序发送来的仿真计算结果:
若之前修复操作无误，则所述三维场景仿真模块中的监听线程会接收到正常状态的消息，从而更新三维场景中相应设备的指示灯恢复到正常状态；若之前的故障修复操作有误，则所述三维场景仿真模块中的监听线程仍将接收到异常状态的消息，三维场景中相应设备的指示灯仍然显示异常状态，此时，返回继续顺序执行步骤4-1，进行故障的检查和修复并发送操作消息，循环执行。
[0006]进一步的，所述自定义配置文件中分层次定义指的是第一层定义机房类型的名称和网元的个数；其第二层定义不同网元的网元编号、设备类型名称；其第三层定义设备每个槽位编号及对应的单板类型名称。
[0007]进一步的，所述步骤3中获取生成三维场景仿真模块所需的外部实时数据包括:设备单板指示灯状态、设备当前告警状态、设备光模块和光纤当前的光功率值。
[0008]进一步的，所述三维场景仿真模块包括场景显示模块和场景操作模块；所述场景显示模块的数据输入端接外部的三维仿真模型库和场景配置文件库，所述场景操作模块的控制输出端接入场景显示模块的指令输入端，所述场景操作模块经数据通信模块与外部的设备仿真程序相通信。
[0009]进一步的，所述场景显示模块根据实际通信仿真培训案例的需求，从所述场景配置文件库中动态读取并解析指定的自定义配置文件，根据解析后的数据，从所述三维仿真模型库中调取相关三维模型文件，从而显示出真实通信机房的虚拟化可视化仿真场景。
[0010]进一步的，所述场景操作模块用于实现对三维场景仿真模块中的设备模型的操作功能。
[0011]进一步的，所述通信机房的规格包括省级调度中心通信机房、地市级调度中心通信机房和110KV/220KV/500KV各级厂站通信机房；所述通信设备的型号包括华为0SN1500、华为0SN2500、华为0SN3500和华为0SN7500系列。
[0012]本发明的有益效果是:
(I)本发明在基于Unity动态生成技术生成三维场景，仿真电力通信系统在运行中，通过对真实的各类变电站、各级调度中心等通信机房及通信传输设备进行三维建模，并真实模拟现场机房的网络连接情况，创建出各个真实的电力通信机房的三维仿真场景；与此同时，该三维场景仿真模块可以和电力通信仿真系统中的通信设备仿真模块进行通信，实时接收和发送仿真设备的运行状态及数据。
[0013](2)利用本发明相关专业人员在三维场景仿真模块中进行培训操作具有很好的现实感，解决了在网运行通信设备不方便操作而导致的培训与实际相脱节的问题，提高了培训效率和培训质量，缩短了培训周期，能够极大地提高通信维护人员的技术水平。
[0014](3)本发明应用在电力通信三维可视化仿真培训系统中，利用3D建模仿真技术实现电力通信机房和通信设备相关模型的创建。
[0015](4)本发明通过读取自定义配置文件，能自动生成相应的电力通信三维仿真场景，真实感强。
[0016](5)本发明中的三维场景仿真模块与外部的设备仿真程序之间的通信机制，通过实时数据库提供的消息总线来完成，能够保证三维仿真模块中各个设备模型的状态显示与外部仿真设备的运行状态同步，从而是使通信仿真培训更加接近现实。
[0017](6)本发明能实时显示通信设备仿真模块中的设备运行状态，以及能灵活地进行故障检查和故障修复的操作。
【附图说明】
[0018]图1为本仿真方法的工作流程图。
[0019]图2为本发明中自定义配置文件的层次结构图。
[0020]图3为本发明中监听线程的工作流程图。
[0021]图4为本发明中三维场景仿真模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图1~4对本发明作进一步说明。
[0023]参照图1~4，本实施例的实现步骤如下:
步骤1、创