本着“校企合作、学用互补、创新共赢”的理念,电气工程学院与广州固源电力工程设计有限公司于2016年6月正式签约合作,2017年6月完成建设虚拟电力设计院,共投入建设经费138万元,共同搭建旨在增强学生实践应用和创新创业能力、提升教师团队科研水平的校企合作平台。该创新团队依托电气工程学院,面向全校AR/VR爱好者,致力于培养高素质创新、创业人才,提高本科生创新及工程技术能力,孵化创新创业团队,拥有完整专业的项目配套设施和专业指导老师指导,配备了云平台、图形工作站、相关测绘仪器、设计软件等软硬件设备。在此基础上,为了进一步完善虚拟仿真实验教学体系,配合省级虚拟仿真实验示范中心申报建设,于2020年12月完成建设了虚拟仿真实验室,配备了青鹿教学管理系统、变电站虚拟仿真培训系统、工程投影机、交互智能平板机等高端软硬件教学设施。主要开展变电站设计、电网规划设计等业务,在电力虚拟仿真项目建设、智能电网、微电网、无人机红外探测技术巡检等多个研究方向不断发展创新。
图1虚拟电力设计院指导学生开展课程设计
图2虚拟仿真实验室开展虚拟仿真教学
团队定位:电力系统虚拟仿真(VR/AR)实验教学示范基地、虚拟电力设计院成果展示基地、电力系统虚拟仿真技术(VR/AR)学生创新创业基地。
图3虚拟仿真成果展示和实操
研究方向:瞄准虚拟现实的前沿课题,通过建设虚拟电力设计研究院(重点实验室),构建电力虚拟现实/增强现实系统平台框架,建立精确逼真的电力设备和电力现场场景,研究虚拟现实/增强现实(AR/VR)应用于电力设计、检修、运行、监测、仿真、培训等关键技术,实现沉浸式漫游、交互操作、考核,变革传统的培训手段,创新培训模式)
图4团队开发项目成果
特色亮点:开发的变电站虚拟仿真培训系统利用虚拟现实技术和三维建模等各种技术,在某种程度上还原了一个真实变电站场景,支持受训人员进行变电站可视化巡视以及交互倒闸操作和电力设备故障条件的模拟,提高学生在三维虚拟环境中的临场感和可操作度,强化学生对变电站复杂环境的了解和突发事件处理能力,从而提升电力培训效果。该系统包含三大模块:主页、变电站仿真、培训。主页作为培训模块的辅助平台,可以快速跳转到变电站仿真、保护室、控制室中,也可以调出接线图和进行警告的复位操作。变电站仿真为培训模块提供三维场景。培训模块分别从巡视、倒闸、故障三个方面模拟变电站的工作流程,可以进行三维互动操作,并且可以在培训记录中记录巡查过程中检查出的问题。
校级质量工程项目:《跌落式熔断器操作培训系统》针对电力实训教学中存在的问题,开发的一种基于虚拟现实技术的拉、合跌落式熔断器实训系统,设计并建立了电工进网作业许可考证科目跌落式熔断器的操作虚拟场景模型和电力实训智能交互系统,从视觉、听觉以及交互方式上为电气专业学生或电力专业技术人员构建了沉浸式电力实操环境。
可扩展开设虚拟仿真实验教学课程:走进电世界——电气专业认知,电工进网作业许可证技能培训(跌落式熔断器操作、高压开关柜倒闸操作),电力系统综合实训(变电站运行部分)
指导学生团队参加竞赛项目和已开发成果:主要将电力系统中的电力操作与虚拟现实技术、增强现实技术相结合,开发基于VR、AR技术的电力培训系统。主要分为VR和AR两个方向。
图5指导学生参加互联网+竞赛和挑战杯竞赛
VR方向:
2018年攀登计划:基于VR技术的变电站检修培训系统。
2018年SRP:基于VR技术的变电站检修培训系统。
2020年省级srp:基于VR技术的变电设备站内拓扑结构仿真设计。
2021年省级srp:基于VR技术的开关柜倒闸操作实训系统设计。
AR方向:
2018年攀登计划(省级科技创新战略专项资金项目):基于AR技术的电力运维检修仿真系统
2018年省级SRP(大学生创新创业训练计划项目):增强现实技术下的变压器状态可视化模型设计
2019攀登计划:基于AR技术的电力设备安装辅助系统
2020年攀登计划:基于增强现实技术下的配电房巡检业务系统
2021年攀登计划:基于AR技术的生物质发电仿真教学系统设计
参赛及获奖情况:
虚拟电力设计院团队自成立以来,在指导老师和团队成员的共同努力下发表论文6篇(其中3篇核心),申请软著3项,与企业合作横向项目1项,并获得多项国家级、省级比赛奖项和立项项目:
1、第四届全国高校移动互联网应用开发创新大赛一等奖
2、2017年第十届全届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖
3、2018年“挑战杯”广东大学生创业大赛银奖、攀登计划/两项、省级SRP/两项
4、2019年“挑战杯”广东大学生学术科技竞赛一等奖、第九届广东大学生节能减排工业设计大赛三等奖、攀登计划
5、2020年“挑战杯”广东大学生创业大赛银奖、攀登计划、省级SRP
6、2021年攀登计划、省级SRP
7、2021年第六届“粤港澳大湾区IT应用系统开发大赛”广州赛区决赛1队作品《基于虚拟现实技术的变电站设备教学仿真系统》广州赛区决赛一等奖,2队作品《基于AR 技术的配电房巡检业务系统 》获得广州赛区决赛二等奖。
8、2021年第七届互联网+大赛参赛作品《闻电科技-VR新时代虚拟电气教育领航者》已进入省级决赛。
图6团队参赛及获奖情况