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    當前位置: 工業自動化控制系統 > 環境工程設備 > VR技術在污水處理工程中的應用

    產品名稱:VR技術在污水處理工程中的應用

    產品型號:

    產品報價:

    產品特點:VR技術在污水處理工程中的應用 自來水廠基礎模型,是整個水廠的綜合體現。也是VR系統的Z基礎配置。其內容為:
    根據用戶所選擇的工藝單元,將每一個工藝單元的外形輪廓按實際工廠項目搭建起來,形成三維空間,可供用戶虛擬參觀。

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    VR技術在污水處理工程中的應用的詳細資料:

    VR技術在污水處理工程中的應用

    一、 項目背景

    1.1 VR技術簡介

    VR(Virtual Reality,即虛擬現實),是綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備,在計算機上生成的、可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術。其中,計算機生成的、可交互的三維環境成為虛擬環境(Virtual Environment,簡稱VE)。虛擬現實技術實現的載體是虛擬現實仿真平臺 (Virtual Reality Platform,簡稱VRP)。

    VR系統的組成:VR系統主要由計算機軟、硬件系統(包括VR軟件和VR環境數據庫)和VR輸入、輸出設備等組成。

    VR-1.png

    VR技術具有交互性,指用戶對虛擬環境中對象的可操作,并可以從虛擬環境中得到自然反饋。

    主要借助于各種設備,如頭盔顯示器、數據手套等,使用戶以自然方式如手勢、體勢、語言等技能,如同在真實世界中一樣操作虛擬環境中的對象。

    VR技術的沉浸感,又稱臨場感,是指用戶感到作為主角存在于虛擬環境中的真實程度。是VR技術主要的特征。

    影響沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、三維圖像中的深度信息,畫面的視野、實現跟蹤的時間或空間響應及交互設備的約束程度等。

    1.2 VR技術在教育行業的應用

    目前在發達國家,VR在教育領域已得到了廣泛的應用。早在1985年,美國國立醫學圖書館(NLM)就開始人體解剖圖像數字化研究,并利用虛擬人體開展虛擬解剖學、虛擬放射學及虛擬內窺鏡學等學科的計算機輔助教學;1992年,馬克·英格里伯格和洛賓·比得迪提合作創建了一個虛擬物理實驗室,其目標是使它成為具有高度可操作性的實驗環境,以便學生們能夠在此進行基礎物理研究;德國的漢諾威大學建立了虛擬自動化實驗室;西班牙大學電子系開發了電子儀器虛擬工作平臺;意大利帕瓦多大學建立了遠程虛擬教育實驗室;新加坡國立大學開發了遠程示波器實驗和壓力容器實驗;1995年,在Internet上出現了“虛擬青蛙解剖”虛擬實驗,“實驗者”在網絡上互相交流、發表自己的見解,甚至可以在屏幕上親自動手進行解剖,用虛擬手術刀一層層地分離青蛙,觀察它的肌肉和骨骼組織,與真正的解剖實驗幾乎一樣,瀏覽者還能任意調整觀察角度、縮放圖像。

    目前,在我國,虛擬現實技術的開發和研究與發達國家相比還有很大一段距離,但已引起政府有關部門和科學家的高度重視。隨著計算機系統工程、計算機圖形學等技術的高速發展,虛擬現實技術已經引起我國各界人士的興趣和重視。九五計劃、國家自然科學基金會、國家高技術研究發展計劃等都把VR列入了研究項目。國內的一些重點院校,已積極開展了這個領域的研究工作。

    1.3 本項目的應用背景

    隨著VR技術及設備的不斷進步,其在影視、GAME等領域的應用已經逐步擴大和普及。在教育領域,目前關于VR+教育的構想已實現,高盛曾作出預測,截至2025年,VR教育產值有望達到7億美元,并將覆蓋K-12(基礎教育)和教學軟件領域,VR和教育的結合被認為在未來有著巨大的市場。

    在環境工程專業的教學領域,教學培養的目標通常包括:勝任污染控制工程的設計及運營管理、以及新工藝和設備的研究和開發等工作。

    作為環境工程專業的畢業生,僅僅通過理論學習就進行圖紙設計或方案制作,難免有“紙上談兵”之嫌,而缺乏實際現場感官上的認識,也自然無法具有設計符合實際的工程的底氣和信心。

    為對實際工程現場有深入的了解,目前大多數院校都是以現場參觀的形式,到已經建成并穩定運行的工廠進行參觀。但是,在正常運行的工廠中,通常有多重限制,學生往往局限在工程的表象,無法深入構筑物內部,無法從多方位觀察設備,也無法深入到危險場景中。

    VR技術本身具備真實、有趣的特性,讓枯燥、抽象的圖紙轉化為豐富、立體的真實環境,成功的打破了空間和時間的限制,并節約了時間和設備成本,提高了教學的品質和效率。

    本項目以某真實城市自來水廠為基礎,搭建三維虛擬環境,并配套虛擬現實設備(三維眼鏡、手套、頭盔等),利用虛擬現實的交互性,為學生再現一個真實、豐富、可交互的自來水廠。

    二、       虛擬自來水廠

    2.1 虛擬自來水廠的工藝架構

    VR-2.png

    其他可選單元:臭氧消毒,活性炭吸附、電滲析、反滲透等。

     

    2.2 可選功能描述

    2.2.1自來水廠基礎模型

    自來水廠基礎模型,是整個水廠的綜合體現。也是VR系統的基礎配置。其內容為:

    根據用戶所選擇的工藝單元,將每一個工藝單元的外形輪廓按實際工廠項目搭建起來,形成三維空間,可供用戶虛擬參觀。

    每個工藝單元,分別包含:

    構筑物/建筑物:內部填料、擋墻、泥斗、出水堰、布水槽;

    工藝設備:泵、攪拌機、風機、藥劑箱、脫水機、污泥輸送機等;

    監測儀器:流量計、液位計、壓力表、pH計、濁度計等;

    附屬:爬梯護欄、標示牌、工藝管道(閥門井、閥門、軟接頭、法蘭、管廊)等。

    2.2.2自來水廠動態模擬

    1)基礎模型中,加入相關聯的動作,讓學習者借助“手套”,對各個設備進行“操作”,并同時啟動相關聯的設備,液態及氣態的流動模擬等。具體包括:

    工藝設備的啟停:水泵、風機、攪拌電機、輸送機、加氯機等設備的啟停;

    閥門的啟閉:蝶閥、閘閥等的啟閉;

    流體的控制:與相關的設備啟動后,自然呈現水的流動、水位的升高降低、氣體的曝氣效果、攪拌的漩渦效果等。

    2.3 硬件配置方案

    2.3.1手機VR方案

    設備:主流手機、VR手機眼鏡;

    優點:硬件費用低,操作簡單;

    缺點:軟件費用高,開發周期長;

    操作方式:將手機置于VR手機眼鏡內部,通過頭部運動來操作眼鏡內部視點,視點到達觸發點來實現交互。

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    暴風魔鏡

     

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    三星Gear

     

     

    2.3.2大范圍定位方案

    設備:相應配置電腦、VR頭盔、大范圍定位系統

    優點:空間利用率高

    缺點:設備費用高

    操作方式:將VR頭盔和電腦連接,通過日常肢體動作來完成操作。

     

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    2.3.3其他可選硬件配置

    1)、設備:高配置電腦、Oculus

    優點:空間利用率高,運行穩定

    缺點:設備費用高,操作不便

    操作方式:將相關設備連接電腦,在規定范圍內,通過日常肢體動作來完成操作。

     

    VR-7.png

     

    2)、設備:高配置電腦、HTCvive

    優點:主流設備,運行穩定

    缺點:空間利用率低,設備費用高

    操作方式:將相關設備連接電腦,在規定范圍內,通過日常肢體動作來完成操作。

    VR-8.png

    實際案例:

     

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