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虚拟仿真
   水利水工

背景介绍

2l世纪人类全面进入信息化社会,计算机、信息技术在高等教育教学改革中发挥愈加显著的重要作用,而3D虚拟仿真实训中心将以其显著优势成为实验教学改革的重要发展方向之一,虚拟仿真实训中心中虚拟实训软件的建设又是重中之重。

由于水利工程规模庞大、建筑物形式多样、机电及金属设备种类繁多,无法将实际工作方法操作搬入课堂训练。在现今的水利水电建筑工程专业中,虚拟现实(VR)得到广泛的应用,使用增强现实技术不仅可解决场地面积有限、讲解繁琐、人力成本大、物流成本大、吸引力不足、人流量不大的痛点,并能提高学生的学习热情,形象生动理解水利基础知识。在今后,水利水电建筑工程与增强现实技术的关系必将会变得更密不可分,而水利水电建筑工程也定会随着增强现实技术的不断完善与进步发展得更加强大。

为了缓解院校、训练机构教学装备及辅助设施不足的难题,使用虚拟现实技术建设模拟训练系统,目前已经应用到实训教学之中。特别是大型设备、复杂地形环境实训教学在实训教学中操作难度很大,采用虚拟的形式更容易表现。

系统功能要求

根据四种典型水利枢纽选定西南地区具有代表性的水利项目进行开发 VR 虚拟展示教学系统和 AR 工艺模拟教学系统。要求包括紫坪铺水利枢纽、武都水库枢纽两个水利枢纽项目。其他两个水利枢纽项目要求分别是有代表性的航电综合枢纽和典型双曲拱坝枢纽,其中拱坝坝高要求不能低于 70m。

开发内容包含三大部分:

(1)VR 模拟施工展示教学系统:以土石坝、碾压混凝土重力坝两种坝型施工过程为依托开发,让学生进行土石坝和混凝土重力坝虚拟施工体验。借助虚拟交互操作,实现生动的虚拟教学。主要实现典型水利水电工程的土石坝和混凝土重力坝施工教学与学习。

(2)VR 虚拟展示教学系统:以上述四种坝型为依托开发,通过配备的相关实体设备和穿戴操作的设备等,让学生进行沉浸式飞行和漫游体验。借助设备进行交互操作,实现生动的虚拟教学。主要实现典型水利水电工程的挡水、溢流、航运、发电及灌溉等建筑物的整体外观和内部结构,并对其功能进行演示和互动操作教学与学习。

(3)AR 工艺模拟教学系统:以上述四种坝型为依托开发,实现水利施工工艺教学和实训,主要实现重力坝和堆石坝,让学生积极主动的学习,掌握重力坝和堆石坝的施工工艺知识要点。

PC简介

1.依据典型土石坝的建设要求,提供土石坝施工的虚拟场景。

2.参考土石坝施工实景的每个细节,按照尺寸真实还原,三维重建出实物比例场景。

3.根据重力坝的建设要求,提供重力坝的虚拟场景。

4.参考重力坝施工的的每个细节,按照尺寸真实还原,三维重建出实物比例场景。

5.每个漫游场景有学习概要和学习目的,通过选择题的方式进行考核,能进行自动评价并提供题干和答案的编辑功能。

6.物品列表能显示当前漫游场景内所有可查看的物品设备。

7.房间列表能显示当前场景内能进入的所有房间,提供快速跳转。

8.三维场景中能显示所有物品列表能对应的物品或设备。能查看该物品的真实照片或视频以及详细说明。

VR简介

VR(Virtual Reality,即虚拟现实),其具体内涵是:综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境,利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。 VR设备:包括头盔、两个遥控手柄、两个红外激光定位灯塔、一个集线器和一些线与充电器,携带方便。

VR虚拟现实技术的特点

虚拟现实技术主要具有想象性(Imagination)、交互性(Interactivity)和沉浸性(Immersion)三大特点。

想象性(Imagination)是指通过人的想象来形成虚拟的各种环境,与此同时这些想象也是设计者思想的一种体现,因此对实现特定的目标有一定的作用。 

交互性(Interactivity)是指人与虚拟世界之间以自然的方式进行信息互动的过程。其特点包括虚拟环境中人机交互的实时性、人机交互的有效性、人的参与及反馈。 

沉浸性(Immersion)也叫做侵入性,是指用户感觉被虚拟世界所包围,全身心的置身于虚拟世界。其包括听觉沉浸、视觉沉浸、身体感觉沉浸等。

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实训设备

仿真软件

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