Подстанция в Виртуальной Реальности

Cимулятор подстанции в виртуальной реальности на базе Unreal Engine 4

Цель:  Создать реалистичный симулятор электрической подстанции

О проекте

Данный проект посвящён разработке симулятора электрической подстанции (ПС) в виртуальной реальности (ВР). На нашу команду была возложена задача разработать симулятор подстанции на базе Unreal Engine 4. 

Что такое подстанция?

Все мы пользуемся электричеством. Электричество вырабатывается на электростанциях и с помощью линий электропередач (ЛЭП) передаётся дальше на т.н. электрические подстанции. Подстанции преобразуют электроэнергию с одного уровня напряжения на другой, и на другом уровне напряжения электроэнергия передаётся дальше, к другим подстанциям или непосредственно к потребителю.

Современные подстанции автоматизированы и могут управляться дистанционно. Тем не менее, есть ситуации, когда определённые переключения на подстанции персонал должен сделать вручную. К сожалению, в ряде случаев неправильные действия персонала приводят к смертельному исходу. Это происходит не только с молодыми работниками (по неопытности), но и с более опытными (из-за излишней уверенности в своих действиях).

Для предотвращения несчастных случаев персонал систематически проходит тренировки. Однако, тренировки на оборудовании в рабочем состоянии сопряжены с опасностью для жизни людей, также как и настоящие переключения. Возникает необходимость проводить тренировки, максимально приближенные к реальности, но без риска для жизни персонала.

Отчасти эту проблему можно решить, если сделать натурную имитацию оборудования подстанции и проводить тренировки на ней. Однако, такие физические модели очень дороги и быстро устаревают, поэтому широкого применения они не нашли. 

Развитие технологий виртуальной реальности позволяет сделать следующий шаг для обеспечения безопасности жизней людей и качественной тренировки необходимых навыков.

Разработка подстанции в виртуальной реальности

Что если сделать копию подстанции в виде трёхмерной компьютерной игры? Тогда при тренировке персонала достаточно надеть на человека шлем виртуальной реальности, предоставить ему список необходимых переключений и отправить его оттачивать профессиональные навыки без риска для собственной жизни.

Так рассудили и мы, и совместно с компанией OmniRoad начали воплощать проект в жизнь. Компания занялась разработкой всенаправленной беговой дорожки и 3D-моделированием объектов, а наша команда занималась программным обеспечением проекта. 

В качестве игрового движка для симулятора был выбран Unreal Engine 4, что, в отличие от Unity, позволяет добиться более реалистичной картинки. На виртуальной подстанции, как и на настоящей, установлено огромное количество оборудования, логику работы которого мы реализовали практически с нуля на графическом языке Blueprint, используемом в UE4. Все движимые элементы, такие как разъединители, переключатели, кнопки и тумблеры мы снабдили программной анимацией.

В качестве шлема виртуальной реальности использовался Oculus Rift.

Расчёт режима подстанции

Помимо этого, требовалось реализовать расчёт режима. Это означает, что все приборы, которые есть в виртуальной подстанции, должны показывать такие же значения, как и настоящая подстанция. Это огромная по своему масштабу задача, поэтому для её решения мы воспользовались решением компании "Модус", которая занимается разработкой двухмерных симуляторов. "Модус" предоставил нам API для синхронизации данных, после чего мы интегрировали этот API в наш проект симулятора на C++, что позволило синхронизировать состояние всех элементов между их "плоским" симулятором и нашим виртуальным.

Благодаря этому все элементы схемы удалось оживить и сделать работу в симуляторе максимально приближенными в реальности.