南水北调中线工程水利控制实时数字三维视景仿(2)

运行故障诊断模块：开发智能专家系统和实时检测数据的辨识和滤波软件，利用全系统水力控制动态过程仿真结果和检测系统实时检测数据（如水压/水位、流量、闸门/阀门开度、机组转速等）的比较，对全系统的运行安全进行监测监控，并对故障进行实时诊断、报警。数字三维视景仿真模块：利用计算机三维数字视景仿真技术对规划设计的景观(如输水线路、组成元件形状、甚至地理环境条件、水流的运动等)和水力控制动态仿真结果进行三维建造，营造一个直观形象的立体虚拟水力系统，其特点是：

·真实的工程景观及周围环境的再现，如图2所示；

·场景的流畅交互，允许系统的操纵者可以在虚拟的调水工程水力系统中漫游，对水力系统的景观和任意元件进行任意角度的观察；

·交互建模的实现，可以方便地更新场景中的元件和景观，包括流道、泵站、控制闸阀以及水流的运动景观。

目的是给工程建设决策者或运行人员提供一个全面、快速、直观、形象的了解规划设计和运行全貌的窗口，以提高决策的科学性，减少决策失误。

3 南水北调中线工程水力控制计算机数字三维仿真平台

南水北调中线工程水力控制计算机数字三维仿真基于windows平台，采用面向对象的方法、三维可视化、虚拟现实等先进技术：

·采用先进的实时3d地型数据库生成工具系统软件terrex，基于高程数据、文化特征数据、实时影象纹理、3d模型、地理特征影象如卫星照片等及其他纹理生成工程及周围环境的“电子沙盘”，如图3所示；

·采用先进的实时三维视景数据库建摸和优化工具multigen creatorpro,在三维的虚拟空间上进行泵站、电站、水闸、水坝、水利工程、水文测站等实体的建模；

·采用先进的实时multigen瞤aradigm公司软件环境vega，模拟水流、控制闸阀、机组的运动，同时实现虚拟景观的大区域实时巡视漫游，大范围空中飞行、沿地表行驶观察与定视点观察，便于对感兴趣区域进行分析。

·采用arc/info9.0地理信息技术（gis），建立面向工程管理和决策层的可视化动态信息管理系统，使数据管理与空间地理信息融为一体。

此外，将通过先进的三维图形处理技术，使产品在常规配置pc机环境下也可以实时处理复杂的三维场景。

4 水力控制数字三维实时仿真系统的功能

综上所述，开发南水北调中线工程水力控制的计算机数字三维实时仿真系统，可以对正在规划设计的调水工程，达到下述目的：

（1）可以追踪输水工程的各个发展阶段，从工程的总体规划，设计，施工，到投产运行，对各个不同发展阶段的不同方案进行仿真，定量分析，提高决策的科学性；

（2）可以达到规划设计方案的最优化，而不仅仅是工程各个环节设计的最优化，在保证设计可靠性的条件下，减少工程投资；

（3）可以保证工程投产后的运行经济性，全面的、系统的考虑影响全系统运行效率的各种因素的相互影响和作用；

（4）可以对修建过程中全系统的机电设备、自动检测系统和自动化系统设备的设计和工程的国际招标提供科学依据；

（5）可以利用开发的水力控制计算机软件对运行管理人员进行在线和离线的情景模拟培训；

（6）可以避免不同学科，如管道水击，明渠非恒定流，闸门、阀门和水力机械的自动控制，水工建筑物的优化设计等专业的重复研究，节省研究经费；

（7）该仿真系统也是今后“数字南水北调工程”的核心组成部分。

参考文献

[1]杨开林. 应当重视调水工程运行的计算机仿真研究[j]彼利规划设计，2002，(3).

[2]杨开林惫赜凇笆字南水北调工程”的设想[j]敝泄水利，2003，(3a).

3d temporal simulation of hydraulic control of the middle route water transfers project

abstract: this article argues for the importance of developing the real瞭ime digital 3d simulation of the hydraulic control in relation to the middle route water transfers project. further analyzed and introduced is the frame of the simulation system, while the powerful tools of the real瞭ime digital 3d simulation of hydraulic controls are also described. finally the paper depicts the main functions of the simulation system.

keywords: south to north water transfers project; hydraulic control; real瞭ime digital 3d simulation

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