CN102945629B - 电网变电站三维仿真培训案例的生成方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电数字数据处理领域，特别是涉及电网变电站三维仿真培训案例的生成方法和系统。生成方法包括：生成包括变电站初始状态和操作步骤列表的培训案例；根据接收到的用户变电站初始状态更新培训案例的变电站初始状态；生成三维仿真场景，顺序接收多个用户操作步骤，并根据接收到的用户操作步骤更新培训案例的操作步骤列表；保存更新后的培训案例到所述三维仿真培训系统。上述电网变电站三维仿真培训案例的生成方法，根据培训案例的要求，创建一个培训案例，通过在变电站三维仿真系统中的状态设置和示范操作，自动生成教案的案例数据，不需要再次进行三维动画制作、手工编辑配置文件或修改培训系统的程序，有效降低案例生成的工作量。

Description

电网变电站三维仿真培训案例的生成方法和系统

技术领域

本发明涉及电数字数据处理领域，特别是涉及电网变电站三维仿真培训案例的生成方法和系统。

背景技术

变电站三维仿真培训系统由于其沉浸式更接近现实的特点，是提高集控站运行人员职业素养、保证电力系统安全稳定运行的重要手段之一，各电网公司、培训机构、设备供应商纷纷投入技术研究基于三维的变电站仿真。这些培训系统为培训对象提供各种模拟实际运行操作的案例，来实现针对具体作业项目的培训和考核，提高和评估运行人员对各种安全作业的掌握水平。

不同的培训系统提供案例方式也存在不同，有三维动画演示，也有交互式实际操作，制作丰富的、与实际作业规范相符的培训案例，是培训系统实施的主要内容。通常都是采用编三维动画制作、编写配置文件（数据库）、编程等方式针对具体变电站的作业规范制作案例，以适应不同变电站作业规范要求。这些方式制作案例工作量大、扩展案例困难的缺点，虽然不同案例有很多可以重用的素材和配置，但是工作量仍然不小，甚至影响程序稳定性。且这些方式几乎不可能由培训的教员自主进行案例的制作过程，必须有厂家技术人员协助，为案例的修改和扩展带来很大不便。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术的电网变电站三维仿真培训系统制作培训案例过程复杂的技术问题，提供一种电网变电站三维仿真培训案例的生成方法。

一种电网变电站三维仿真培训案例的生成方法，所述培训案例用于电网变电站三维仿真培训系统，包括：

生成包括变电站初始状态和操作步骤列表的培训案例；其中，所述培训案例还包括行进路径参数和工作间隔参数，所述行进路径参数用于在三维仿真场景中显示进入正确的工作位置的指示信息，所述工作间隔参数用于表示正确的工作位置所在的工作间隔；

根据接收到的用户变电站初始状态更新培训案例的变电站初始状态；

生成三维仿真场景，顺序接收多个用户操作步骤，并根据接收到的用户操作步骤更新培训案例的操作步骤列表；

保存更新后的培训案例到所述三维仿真培训系统。

在其中一个实施例中，所述变电站初始状态包括：变电站所有设备的分合位置、设备状态、设备缺陷和故障信息。

在其中一个实施例中，所述用户操作步骤包括：受令确认、选取工具、开工作票、设护栏、挂标牌、挂接地线、唱票、操作压板和/或操作开关刀闸。

在其中一个实施例中，还包括：对更新后的培训案例进行测试，如果满足测试通过条件，则保存更新后的培训案例到所述三维仿真培训系统。

一种电网变电站三维仿真培训案例的生成系统，包括：

初始化模块，用于生成包括变电站初始状态和操作步骤列表的培训案例；其中，所述培训案例还包括行进路径参数和工作间隔参数，所述行进路径参数用于在三维仿真场景中显示进入正确的工作位置的指示信息，所述工作间隔参数用于表示正确的工作位置所在的工作间隔；

变电站初始状态更新模块，用于根据接收到的用户变电站初始状态更新培训案例的变电站初始状态；

操作步骤更新模块，用于生成三维仿真场景，顺序接收多个用户操作步骤，并根据接收到的用户操作步骤更新培训案例的操作步骤列表；

保存模块，用于保存更新后的培训案例到所述三维仿真培训系统。

在其中一个实施例中，所述变电站初始状态包括：变电站所有设备的分合位置、设备状态、设备缺陷和故障信息。

在其中一个实施例中，所述用户操作步骤包括：受令确认、选取工具、开工作票、设护栏、挂标牌、挂接地线、唱票、操作压板和/或操作开关刀闸。

在其中一个实施例中，还包括：

测试模块，用于对更新后的培训案例进行测试，如果满足测试通过条件，则把更新后的培训案例发送到保存模块。

上述电网变电站三维仿真培训案例的生成方法，根据培训案例的要求，创建一个培训案例，通过在变电站三维仿真系统中的状态设置和示范操作，自动生成教案的案例数据，包括变电站初始状态和操作步骤列表，并将案例数据发布存储到培训系统的案例库中，供培训和考核使用，实现了案例的自动生成，不需要再次进行三维动画制作、手工编辑配置文件或修改培训系统的程序，有效降低案例生成的工作量。通过本发明，培训系统的案例库将不再是一旦安装部署就固化不变的，用户可以根据不断地增删和修改案例，以丰富案例库，适应作业规范的差异性和不断更新，减少后期维护成本。

附图说明

图1为本发明的变电站三维仿真培训系统的培训案例生成方法的流程的示意图。

图2为本发明的变电站三维仿真培训系统的培训案例生成系统的方框示意图。

图3为本发明的培训案例数据结构一个具体示例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说。

如图1示出了电网变电站三维仿真培训案例的生成方法，所述培训案例用于电网变电站三维仿真培训系统，包括：

步骤S101，用户根据作业规范要求，向系统发送新建一个培训案例的请求，系统生成包括属性、变电站初始状态、行进路径参数、工作间隔参数和操作步骤列表的培训案例，执行步骤S102；

步骤S102，所述变电站初始状态包括：变电站所有设备的分合位置、设备状态、设备缺陷和故障信息，用户针对当前培训案例的前置条件，设置故障点、设备开关位置、设备状态和设备缺陷来设置案例的用户变电站初始状态，系统根据接收到的用户变电站初始状态更新培训案例的变电站初始状态，执行步骤S103；

步骤S103，系统生成三维仿真场景，用户在三维仿真场景中按照作业规范要求的操作步骤依次做一遍，用户操作步骤包括：受令确认、选取工具、开工作票、设护栏、挂标牌、挂接地线、唱票、操作压板、操作开关刀闸等，系统顺序接收上述的用户操作步骤，并根据接收到的用户操作步骤更新培训案例的操作步骤列表，每个接收到的用户操作步骤都会在培训案例的操作步骤列表中按执行的先后顺序自动生成一个操作步骤，执行步骤S104；

步骤S104：用户对培训案例的内容进行修改和编辑，包括变电站初始状态、行进路径参数、工作间隔参数和操作步骤列表的步骤提示信息等，进入步骤S105；

步骤S105：针对更新后的培训案例进行测试，测试是否达到预期的培训和考核要求，如果不能达到要求，则进入步骤S02，进行修改；如果已经达到要求，则进入步骤S106；

步骤S106：将测试正确的培训案例保存到所述三维仿真培训系统，并发布到案例数据库中。

其中，变电站初始状态包括：变电站所有设备的分合位置、设备状态、设备缺陷和故障信息，操作步骤包括：受令确认、选取工具、开工作票、设护栏、挂标牌、挂接地线、唱票、操作压板、操作开关刀闸。应当指出的是，本领域的普通技术人员通过阅读本发明，经过有限次实验可以获得其他的变电站初始状态或者操作步骤。在不脱离本发明构思的前提下，对变电站初始状态或者操作步骤所做的变形和改进，都属于本发明的保护范围。

另外作为一种实施例，上述步骤中培训案例还可以增加，并在步骤S104中对其进行修改和编辑。

如图2示出了本发明的电网变电站三维仿真培训案例的生成系统200，包括：

初始化模块201，用于生成包括属性、变电站初始状态、行进路径参数、工作间隔参数和操作步骤列表的培训案例；

变电站初始状态更新模块202，用于根据接收到的用户变电站初始状态更新培训案例的变电站初始状态；

操作步骤更新模块203，用于生成三维仿真场景，顺序接收多个用户操作步骤，并根据接收到的用户操作步骤更新培训案例的操作步骤列表；

测试模块204，用于对更新后的培训案例进行测试，如果满足测试通过条件，则把更新后的培训案例发送到保存模块

保存模块205，用于保存更新后的培训案例到所述三维仿真培训系统。

本发明的所述培训案例采用案例数据结构来记录，案例数据结构是案例生成、修改和执行的基础，它的组成结构与培训案例生成方法的流程一一对应，包括案例管理类、案例结构类及其附属数据结构类，结构如图3所示。

案例管理类300CaseMgr按专业分层管理所有案例，实现案例的添加、删除、修改和存储，以及监视当前案例的执行状态；

案例结构类310Case包括案例基本属性（如名称、专业、任务说明等）、操作步骤类311StepTable、断面数据类312CaseData（变电站初始状态数据）、行进路径313WorkPath和工作间隔314WorkBay：

操作步骤列表类311StepTable案例结构类Case的子类，是一组按照执行先后顺序排列的步骤表。操作步骤Step包括名称、序号、类型、操作对象、结果、关键字、提示信息等内容，提示信息用于学习模式下给学员的提示信息，关键字是用于操作步骤比较，以判断实际操作与案例的操作步骤是否吻合，由操作对象、操作输入参数连接组成。

断面数据类312CaseData为案例结构类310Case的子类，包括变电站及其所有设备的断面数据，包括设备的分合位置、设备状态、设备缺陷和故障信息，用来保证案例执行时都具有正确的一致的环境。

行进路径类313WorkPath案例结构类Case的子类，是培训案例中引导学员进入正确工作位置的指示信息，将在仿真场景的地面上以箭头方式显示，包括出发位置、路径线和终点，，使得学员获得更加清楚的指示。

工作间隔类314WorkBay案例结构类Case的子类，是记录工作必须在哪个间隔，以判断是否误入间隔。

案例管理类和案例结构类组成了培训系统案例库的实体数据集。

如下为案例数据结构的一个具体示例：

其中，案例结构类的断面数据由于内容较多，采用另一个文件存储，下面为其片段的数据集：

案例数据结构与培训案例生成方法的流程一一对应，作为一个例子：

在步骤S101中，创建了一个案例结构Case对象，并设置初始化属性，并创建了默认的子对象包括断面数据CaseData对象、操作步骤列表StepTable对象、行进路径WorkPath对象和工作间隔WorkBay对象，分别对应步骤S101中的变电站初始状态、操作步骤列表、行进路径参数和工作间隔参数；

在步骤S102中，为了设置CaseData对象的具体内容，当用户设置故障点、设备开关位置、设备状态和设备缺陷等，就将改变断面数据即变电站初始状态数，系统将上述数据收集并记录在CaseData中；

在步骤S103中，用户的每个操作步骤，包括受令确认、选取工具、开工作票、设护栏、挂标牌、挂接地线、唱票、操作压板、操作开关刀闸等，都记录为一个Step对象，并加入到StepTable对象中；

在步骤S104中，可以对案例结构Case对象的属性、

断面数据CaseData对象的数据属性、操作步骤列表StepTable对象及其所含的每一个步骤对象Step、工作路径WorkPath对象、工作间隔WorkBay对象的属性进行修改，以完善培训案例内容；

在步骤S105中，将读取案例结构对象Case，在案例引擎中运行测试；

在步骤S106中，案例保存和发布就是将案例结构对象Case存为文件并将文件存入到案例数据库中。

作为一个例子，本发明所述变电站三维仿真培训系统包括变电站三维仿真平台和案例管理系统。

变电站三维仿真平台通过三维模型仿真和变电站数据仿真，实现三维变电站状态的动态渲染，动态刷新三维变电站的状态变化，实现漫游和各种变电站设备的操作，实现变电站三维交互式仿真环境。它能仿真的真实程度，将决定了本发明生成的案例与规范的符合程度，如果很多变电站的操作仿真缺失，那么本发明生成的案例将无法包含缺失的操作。

案例管理系统包括案例引擎、案例维护和案例执行（学习与考核），提供一套从案例生成、管理到执行的完整过程。教员进入变电站三维仿真环境中的案例维护工作台，使用案例制作流程来建立培训案例。学员打开案例库中某个案例，进行引导式学习或考核，引导式学习时，案例执行中显示各个步骤的操作提示，协助学员完成案例要求的操作步骤；考核时没有任何提示。通过学员操作记录与案例的规定步骤的对比，形成学员的考核结果。在此过程中，变电站仿真三维平台通过变电站网络结构仿真服务、三维模型与设备对象的关联来维护整个三维场景显示的正确性和操作功能。作为一个实施例，本发明的电网变电站三维仿真培训案例的生成系统200包含在案例管理系统的案例维护功能中。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电网变电站三维仿真培训案例的生成方法，所述培训案例用于电网变电站三维仿真培训系统，其特征在于，包括：

生成包括变电站初始状态和操作步骤列表的培训案例；其中，所述培训案例还包括行进路径参数和工作间隔参数，所述行进路径参数用于在三维仿真场景中显示进入正确的工作位置的指示信息，所述工作间隔参数用于表示正确的工作位置所在的工作间隔；

根据接收到的用户变电站初始状态更新培训案例的变电站初始状态；

生成三维仿真场景，顺序接收多个用户操作步骤，并根据接收到的用户操作步骤更新培训案例的操作步骤列表；

保存更新后的培训案例到所述三维仿真培训系统。

2.根据权利要求1所述的电网变电站三维仿真培训案例的生成方法，其特征在于，所述变电站初始状态包括：变电站所有设备的分合位置、设备状态、设备缺陷和故障信息。

3.根据权利要求1所述的电网变电站三维仿真培训案例的生成方法，其特征在于，所述用户操作步骤包括：受令确认、选取工具、开工作票、设护栏、挂标牌、挂接地线、唱票、操作压板和/或操作开关刀闸。

4.根据权利要求1所述的电网变电站三维仿真培训案例的生成方法，其特征在于，还包括：对更新后的培训案例进行测试，如果满足测试通过条件，则保存更新后的培训案例到所述三维仿真培训系统。

5.一种电网变电站三维仿真培训案例的生成系统，其特征在于，包括：

初始化模块，用于生成包括变电站初始状态和操作步骤列表的培训案例；其中，所述培训案例还包括行进路径参数和工作间隔参数，所述行进路径参数用于在三维仿真场景中显示进入正确的工作位置的指示信息，所述工作间隔参数用于表示正确的工作位置所在的工作间隔；

变电站初始状态更新模块，用于根据接收到的用户变电站初始状态更新培训案例的变电站初始状态；

操作步骤更新模块，用于生成三维仿真场景，顺序接收多个用户操作步骤，并根据接收到的用户操作步骤更新培训案例的操作步骤列表；

保存模块，用于保存更新后的培训案例到所述三维仿真培训系统。

6.根据权利要求5所述的电网变电站三维仿真培训案例的生成系统，其特征在于，所述变电站初始状态包括：变电站所有设备的分合位置、设备状态、设备缺陷和故障信息。

7.根据权利要求5所述的电网变电站三维仿真培训案例的生成系统，其特征在于，所述用户操作步骤包括：受令确认、选取工具、开工作票、设护栏、挂标牌、挂接地线、唱票、操作压板和/或操作开关刀闸。

8.根据权利要求5所述的电网变电站三维仿真培训案例的生成系统，其特征在于，还包括：

测试模块，用于对更新后的培训案例进行测试，如果满足测试通过条件，则把更新后的培训案例发送到保存模块。