电费专业技能竞赛系统-可行性研究报告

可行性研究报告项目名称：电费专业技能竞赛系统申请单位：江苏苏源高科技有限公司起止时间：2014年09月至2015年08月项目负责人：颜肃通信地址：南京市中山路348号中信大厦21层邮政编码：210008联系电话：84228888传真：83192990申请日期：2014年9月-1-一、目的和意义目前国家电网公司系统内，尤其是公司各单位培训体系信息化水平不高，与生产系统的信息化水平相比有较大差距，导致公司内各业务培训体系上服务水平、管理效率以及经济性指标提高的幅度与领导要求有一定的差距。因此为电费专业提供先进、实用，符合公司各单位培训管理需求，并对业务培训、技能训练、考核管理有指导性的信息化系统，作为公司各单位电费技能实训管理上的支撑性管理工具势在必行。电费抄核收是电费管理的中枢环节，目前抄表过程中存在漏抄、错抄、估抄的现象,计量装置出现异常时,配电营业工不能及时、准确的排除异常,计算出退补电量等。营销系统中的电费能否及时准确收回，电费账务是否清楚，营销统计数据是否准确，关键在于是否有一支技能水平高、专业素养强的人才队伍，对电费抄核收人员的培训至关重要。通过开展形式多样、内容丰富的技能竞赛，激发电费核算人员爱岗敬业、学习业务的热情，为促进电费抄核收工作水平的提高奠定扎实基础。二、项目的理论和实践依据2.1国内外现有技术水平分析2.1.1国外研究水平综述美国作为三维虚拟现实技术（以下简称：VR技术）的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局(NASA)的Ames实验室现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(vPE)的试验计划。现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。麻省理工学院(MIT)是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术-2-都是VR技术的基础，1985年M1T成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(1ilTlab)，将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，英国是领先的，尤其是在欧洲。英国主要有四个从事VR技术研究的中心：Windustries(工业集团公司)，是国际VR界的著名开发机构，在工业设计和可视化等重要领域占有一席之地；BritishAerospace正在利用VR技术设计高级战斗机座舱；DimensionInternational，是桌面VR的先驱。该公司生产了一系列的商业VR软件包，都命名为Superscape；DivisonLTD公司在开发VISION、ProVision和su—perVision系统／模块化高速图形引擎中，率先使用了Tmnsputer和i860技术。2.1.2国内研究水平综述我国VR技术研究起步较晚，与国外发达国家还有一定的差距，但现在已引起国家有关部门和科学家们的高度重视，并根据我国的国情，制定了开展VR技术的研究计划。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR列入了研究项目。国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。北京航空航天大学计算机系：着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等。浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法；哈尔滨工业大学已经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成、表情的合成和唇动的合成等技术问题；清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究；西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术——立体显示技术进行了研究，提出了一种基于JPEG标准压缩编码新方案，获得了较高的压缩比、信噪比以及解压-3-速度；北方工业大学CAD研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一，中国第一部完全用计算机动画技术制作的科教片《相似》就出自该中心。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。我国统一坚强智能电网概念提出以来，各类先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，已经在电力的发、输、变、配、用等各环节获得深入应用，VR技术作为一种应用广泛的虚拟现实再现技术，也深入应用到智能电网的方方面满，尤其在输电网、配电网、智能变电站等专业技术领域，并逐步成为实现电网智能化、可视化管理的重要基础支撑技术。目前，在国内电力行业基于VR技术的装接技能培训仿真系统应用研究尚无先例可循。2.2立项依据1)运用三维仿真软件进行仿真技能培训是中电联和国网公司技能培训创新的重要部署，是电力公司技能培训工作的重要组成。2011年中电联在武汉召开了“电力行业仿真培训工作会议”，中电联党组成员、秘书长王志轩做了题为“创新电力仿真培训，服务技能人才培养”的讲话，指出：“电力行业仿真培训一直是中电联技能鉴定与培训工作中非常重要的一部分,在电力企业员工培训中发挥了重要的作用,取得了很大的成绩。今后几年是电力行业高技能人才培养关键的几年,如何进一步发挥仿真培训的效用,为高技能人才培养做出更新更大的成绩,也将是今后中电联技能鉴定与培训工作不断思索的问题”。在这种背景下，有必要研制专用于电力相关专业的仿真培训竞赛软件，以适应形势的发展以及中电联和国网公司的对培训创新的要求。2)运用三维仿真系统是各类技能训练工作的普遍做法。采用三维动画仿真软件技术进行教学、训练和考试已应用到汽车坦克驾驶、火炮射击训练、飞行员宇航员训练等各个领域。将此类技术应用到电力培训工作中已是大势所趋，势在必行。-4-3)研制三维仿真培训软件是培训现场的迫切需要。作为电力营销部门的重要工种，电费抄核收专业的教学、技能训练和技能鉴定所涉及的知识面广，现场情况千变万化，电力营销技能培训中心难以在课堂上和常规实训室里模拟出现场可能出现的各类场景、故障和缺陷，因此有必要采用三维动画仿真软件辅助进行专业教学、鉴定和竞赛，这是全面提升我省计量专员技能水平，培养一流计量专业队伍的创新型教学手段。2.3研究依据电费专业技能竞赛系统是构建在三维动态可配置模型软件平台基础之上，结合动态可配置变电站模型库、动态可配置变电站设备标识库、技能竞赛评价体系等多种管理仓库和评价体系的教学、考核、评价系统。2.3.1基于三维虚拟现实技术，构建三维动态可配置模型软件平台三维动态可配置模型软件平台是基于VR和Unity平台开发包，二次开发面向电力专业和领域技能训练、考核、评价的软件平台。开发包开放了各功能模块的接口，使用户随意组合定制和调用功能模块。开发包为有专业需求的用户提供开放系统平台，可以深入电力行业或领域进行虚拟仿真研究应用。三维动态可配置模型软件平台具备对电力物资模型动态添加、动态模型移动、动态模型存储、动态模型组合、动态模型拆分等基本模型操作，为构建的应用提供基础模型操作支撑。2.3.2基于三维动态可配置模型软件平台，构建动态可配置变电站模型库动态可配置变电站模型库是面向电力公司内部各电压等级变电站配置标准进行设计和构建。实现不同类型不同等级建筑设备模型库的定义、管理和维护。由建筑物模型库、一二次设备模型库、安全生产运行设备模型库三部分组成。2.3.3基于三维动态可配置模型软件平台，构建动态可配置变电站设备标识库动态可配置变电站设备标识库是根据电力公司相关领域管理规范及其标准，构建面向电力公司变电站各类铭牌信息的管理库。由建筑类标识库、工具类标识库、-5-设备类标识库、安全类标识库四部分组成。标识库建立采用矢量技术，可根据竞赛需要进行动态调整。2.3.4基于三维动态可配置模型软件平台，进行数字化的专业技能竞赛在三维虚拟现实场景下，调用各类动态模型，设计技能竞赛的场景，学员在技能竞赛中，根据仿真场景进行实际操作。建立数字化专业竞赛的评价指标、评估分析方法、评价模型和评价体系，保证对每一个培训学员学习成果进行准确评估，对营销专业工作进行标准化管理。三、项目研究内容和实施方案3.1研究内容通过电费专业技能竞赛系统，模拟抄表、异常分析及电费计算过程等内容，有利于为客户正确核算产品成本中的动力费用，正确计算出计量装置异常产生的退补电费，及时维护双方经济利益，严格执行电价政策、贯彻电价管理权限。同时系统可以满足开展形式多样、内容丰富的技能竞赛，激发电费核算人员爱岗敬业、学习业务的热情，为促进电费抄核收工作水平的提高奠定扎实基础。3.1.1系统逻辑结构方案电费专业技能竞赛系统，是实现江苏省电力行业电费抄核收专业竞赛任务的系统。系统分为电费抄核收专业竞赛三维仿真系统和考试管理系统两个部分。三维竞赛三维仿真系统通过三维仿真技术模拟110kV高供高计首次抄表、35kV高供高计电费复核、10kV高供低计电费复核等竞赛内容。考试管理系统包括考生管理、试卷管理、分数明细查询等功能。-6-电费专业技能竞赛系统110kV高供高计首次抄表10kV高供低计电费复核现场抄表及初步用电检查电能装置计量错接线检查电费专业技能竞赛系统35kV高供高计电费复核考试管理系统登录考生管理分数明细查询试卷管理控制台应用服务器考试客户端3.1.2系统物理结构方案电费专业技能竞赛系统，从物理架构上包括考试客户端和应用服务器。其中考试客户端安装电费抄核收专业三维仿真竞赛系统，考试通过客户端的三维仿真环境考试答题。应用服务器运行考试管理系统管理考生信息、分数明细查询、试卷管理、-7-考试控制台。局域网应用服务器南京考生考试客户端常州考生考试客户端扬州考生考试客户端徐州考生考试客户端…1、考生信息2、试卷信息3、考生成绩明细4、试卷临时参数3.1.3系统功能1)110kV高供高计首次抄表查看用户背景资料；查看电能表示数；查看用户档案信息；查看供电合同及电费结算协议；用电检查；抄录电费发票；抄录增值税发票。2)35kV高供高计电费复核查看用户背景资料；查看电能表示数；查看用户档案信息；-8-查看供电合同及电费结算协议；用电检查；用户电费复核。3)10kV高供低计电费复核查看电能表示数；查看用户档案信息；查看供电合同及电费结算协议；用户电费复核。4)现场抄表及初步用电检查查看电能表示数；查看用户档案信息；查看供电合同及电费结算协议；初步用电检查。5)电能装置计量错接线检查用万用表测量分析错接线；分析错接线方式及计算相关数据。6)考试后台管理考生信息管理；试卷信息管理；考生成绩管理；试卷参数管理。3.2关键技术3.2.1引入全新Unity3D平台，满足电费专业技能竞赛系统的高仿真、专业性、复杂性、稳定性等要求采用当前技术领先的Unity3D三维平台作为开发基础，该平台强大的三维渲染引擎能够表现丰富的三维场景，脚本语言和后台控制系统能够满足用户的多方面需-9-求，交互性好，运用灵活，是目前业界用以三维仿真模拟系统的首选平台。跨平台数据整合，使互动更加全面。结合竞赛考题内容及用户实际的需求，开创性地将Unity3D技术与FLASH的AS3交互功能进行巧妙的结合，建立稳定的客户端，并引进Tomcat、J2EE等多种先进的Web服务端部署应用技术，通过SOCKET建立稳定的服务器客户端链接通道，将数据进行整合和传输，无缝的实现了各个平台与服务端之间的数据通讯和联通。实现系统的技术突破，多种技术结合应用杜绝系统运行的意外风险。3.2.2关于多场景、跨平台仿真技术的应用电费专业技能竞赛系统采用多场景平滑切换技术，在10kV客户端变电站、110kV变电站、小区居配等大场景之间实现快速切换。同时，系统可以实现