CN105425698A - 一种三维数字变电站一体化管控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维数字变电站一体化管控方法，首先利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标；建立变电站场景的真三维模型；然后建立变电站信息数据库；最后获取变电站内设备的各种参数数据并对变电站内的设备状态信息进行判断；根据数据查询条件在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量。本发明运用三维激光扫描技术，扫描获取场景空间物体表面所有点的三维坐标，并组成点云模型，是对场景的真实复制，建模成真三维模型，基于真三维模型建立的信息集成系统，可接入大量的数据接口，如视频监控接口、红外成像接口、视觉辨识系统接口等，最终形成智能的三维可视化管理系统。

Description

一种三维数字变电站一体化管控方法及系统

技术领域

本发明涉及变电站监控领域，特别涉及一种三维数字变电站一体化管控方法及系统。

背景技术

三维可视化以其智能、直观、便捷的展示方式，为工厂、电厂、变电站等管理质量和工作效率带来质的飞越。因此，实现工厂、电厂、变电站的三维数字化管理，成为了数字信息时代的潮流和趋势。

实现变电站三维可视化，三维数字模型的建立是一个必不可少的基础。传统的建模可通过测点绘制平面图纸，或用摄影测量方法进行立体测量，在此基础上进行建模。非但效率不高，而且模型不能准确的反映真实场景的尺寸，是假三维模型，数据的价值并不高。因此需要一种能准确反映变电站现场场景设备运行状态及其分析的方法和系统。

发明内容

本发明的目的就是提供一种三维数字变电站一体化管控方法及系统。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的：

本发明提供的三维数字变电站一体化管控方法，包括以下步骤：

S1：布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；

S2：利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标；

S3：利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；

S4：根据变电站内各类设备的真三维模型建立变电站信息数据库；

S5：输入数据查询条件在变电站信息数据库中获取对应设备真三维模型关联的设备标准参数数据；

S6：获取测量控制点的环境参数数据和设备现场运行状态参数数据；

S7：判断变电站设备现场运行状态参数数据是否属于相应的环境参数数据状态信息和设备标准参数数据的正常范围，如果是，则在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量；如果否，则发出报警信号并在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量。

进一步，所述对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场异常监控判断过程，具体步骤如下：

S511：获取变电站监控区域的图像；

S512：处理图像信息获取监控区域图像信息；

S513：根据图像分析信息判断监控区域是否属于预设异常信息，如果有，则发出报警信号；

S514：如果不属于预设异常信息，则返回步骤S51重复循环进行。

进一步，所述对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场设备健康状态监控判断过程，具体步骤如下：

S521：获取变电站监控区域的处于运行状态的设备运行参数数据；

S522：将设备运行参数数据与设备标准参数数据进行比较获得设备状态参数差值；

S523：判断设备状态参数差值是否大于预设阈值，如果是，则发出报警信号；

S524：如果否，则返回步骤S521重复循环进行。

进一步，所述对变电站现场设备健康状态监控判断过程中的预设阈值是按照以下方式来确定的：

获取变电站现场设备处于离线状态时进行检测的标准参数；获取变电站现场设备正常运行时处于在线状态时的在线参数；获取变电站现场设备处于离线状态的标准参数和在线状态时的在线参数的偏离值；将偏离值作为预设阈值。

本发明还提供了一种三维数字变电站一体化管控系统，包括真三维模型模块、变电站信息数据库模块、设备状态信息采集模块、设备状态判断模块和设备状态显示模块；

所述真三维模型模块，用于根据布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标；利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；

所述变电站信息数据库模块，用于根据变电站内各类设备的真三维模型建立变电站信息数据库；

所述设备状态信息采集模块，用于获取测量控制点的环境参数数据、设备标准参数数据、设备现场运行状态参数数据；

所述设备状态判断模块，用于判断变电站内的设备状态信息；

所述设备状态显示模块，用于根据数据查询条件在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量；

所述设备状态信息采集模块分别与真三维模型模块、变电站信息数据库模块和设备状态判断模块连接；所述设备状态判断模块与设备状态显示模块连接；

所述设备状态判断模块分别与真三维模型模块和变电站信息数据库连接。

进一步，所述设备状态判断模块包括变电站异常监控模块，所述变电站异常监控模块，用于对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场异常监控判断过程，具体步骤如下：

S511：获取变电站监控区域的图像；

S512：处理图像信息获取监控区域图像信息；

S513：根据图像分析信息判断监控区域是否属于预设异常信息，如果有，则发出报警信号；

S514：如果不属于预设异常信息，则返回步骤S51重复循环进行。

进一步，所述设备状态判断模块包括变电站现场设备健康状态监控模块，所述变电站现场设备健康状态监控模块，用于对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场设备健康状态监控判断过程，具体步骤如下：

S521：获取变电站监控区域的处于运行状态的设备运行参数数据；

S522：将设备运行参数数据与设备标准参数数据进行比较获得设备状态参数差值；

S523：判断设备状态参数差值是否大于预设阈值，如果是，则发出报警信号；

S524：如果否，则返回步骤S521重复循环进行。

进一步，所述设备状态信息采集模块包括视频监控采集接口和红外成像采集接口；所述视频监控采集接口，用于通过连接摄像头采集变电站内现场设备的图像信息数据；所述红外成像采集接口，用于通过连接红外成像设备来采集变电站内现场设备的红外图像信息数据；所述视频监控采集接口和红外成像采集接口分别与设备状态判断模块连接。

进一步，所述设备状态判断模块包括预设阈值模块，所述预设阈值模块，用于对变电站现场设备健康状态监控判断过程中的预设阈值是按照以下方式来确定的：

获取变电站现场设备处于离线状态时进行检测的标准参数；获取变电站现场设备正常运行时处于在线状态时的在线参数；获取变电站现场设备处于离线状态的标准参数和在线状态时的在线参数的偏离值；将偏离值作为预设阈值。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明运用三维激光扫描技术，将扫描获取场景空间物体表面所有点的三维坐标，并组成点云模型，是对场景的真实复制，建模成真三维模型。真三维模型有着非常高的数据价值。而基于真三维模型建立的信息集成系统，可接入大量的数据接口，如视频监控接口、红外成像接口、视觉辨识系统接口等，变形成了智能的三维可视化管理系统。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为本发明的三维数字变电站一体化管控方法流程图。

图2为本发明的三维数字变电站一体化管控系统方框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图所示，本实施例提供的三维数字变电站一体化管控方法，包括以下步骤：

S1：布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；

S2：利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标；

S3：利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；

S4：根据变电站内各类设备的真三维模型建立变电站信息数据库；

S5：输入数据查询条件在变电站信息数据库中获取对应设备真三维模型关联的设备标准参数数据；

S6：获取测量控制点的环境参数数据和设备现场运行状态参数数据；

S7：判断变电站设备现场运行状态参数数据是否属于相应的环境参数数据状态信息和设备标准参数数据的正常范围，如果是，则在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量；如果否，则发出报警信号并在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量。

所述对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场异常监控判断过程，具体步骤如下：

S511：获取变电站监控区域的图像；

S512：处理图像信息获取监控区域图像信息；

S513：根据图像分析信息判断监控区域是否属于预设异常信息，如果有，则发出报警信号；

S514：如果不属于预设异常信息，则返回步骤S51重复循环进行。

所述对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场设备健康状态监控判断过程，具体步骤如下：

S521：获取变电站监控区域的处于运行状态的设备运行参数数据；

S522：将设备运行参数数据与设备标准参数数据进行比较获得设备状态参数差值；

S523：判断设备状态参数差值是否大于预设阈值，如果是，则发出报警信号；

S524：如果否，则返回步骤S521重复循环进行。

所述对变电站现场设备健康状态监控判断过程中的预设阈值是按照以下方式来确定的：

获取变电站现场设备处于离线状态时进行检测的标准参数；获取变电站现场设备正常运行时处于在线状态时的在线参数；获取变电站现场设备处于离线状态的标准参数和在线状态时的在线参数的偏离值；将偏离值作为预设阈值。

本实施例还提供了一种三维数字变电站一体化管控系统，包括真三维模型模块、变电站信息数据库模块、设备状态信息采集模块、设备状态判断模块和设备状态显示模块；

所述真三维模型模块，用于根据布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标；利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；

所述变电站信息数据库模块，用于根据变电站内各类设备的真三维模型建立变电站信息数据库；

所述设备状态信息采集模块，用于获取测量控制点的环境参数数据、设备标准参数数据、设备现场运行状态参数数据；

所述设备状态判断模块，用于判断变电站内的设备状态信息；

所述设备状态显示模块，用于根据数据查询条件在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量；

所述设备状态信息采集模块分别与真三维模型模块、变电站信息数据库模块和设备状态判断模块连接；所述设备状态判断模块与设备状态显示模块连接；

所述设备状态判断模块分别与真三维模型模块和变电站信息数据库连接。

所述设备状态判断模块包括变电站异常监控模块，所述变电站异常监控模块，用于对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场异常监控判断过程，具体步骤如下：

S511：获取变电站监控区域的图像；

S512：处理图像信息获取监控区域图像信息；

S513：根据图像分析信息判断监控区域是否属于预设异常信息，如果有，则发出报警信号；

S514：如果不属于预设异常信息，则返回步骤S51重复循环进行。

所述设备状态判断模块包括变电站现场设备健康状态监控模块，所述变电站现场设备健康状态监控模块，用于对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场设备健康状态监控判断过程，具体步骤如下：

S521：获取变电站监控区域的处于运行状态的设备运行参数数据；

S522：将设备运行参数数据与设备标准参数数据进行比较获得设备状态参数差值；

S523：判断设备状态参数差值是否大于预设阈值，如果是，则发出报警信号；

S524：如果否，则返回步骤S521重复循环进行。

所述设备状态信息采集模块包括视频监控采集接口和红外成像采集接口；所述视频监控采集接口，用于通过连接摄像头采集变电站内现场设备的图像信息数据；所述红外成像采集接口，用于通过连接红外成像设备来采集变电站内现场设备的红外图像信息数据；所述视频监控采集接口和红外成像采集接口分别与设备状态判断模块连接。

所述设备状态判断模块包括预设阈值模块，所述预设阈值模块，用于对变电站现场设备健康状态监控判断过程中的预设阈值是按照以下方式来确定的：

获取变电站现场设备处于离线状态时进行检测的标准参数；获取变电站现场设备正常运行时处于在线状态时的在线参数；获取变电站现场设备处于离线状态的标准参数和在线状态时的在线参数的偏离值；将偏离值作为预设阈值。

本实施例提供的预设阈值模块，可以通过一系列在线实际测量来获取在线参数。

实施例2

本实施例提供的设备状态参数信息包括设备运行温度；绕组温度、触头温度、带电状况、变压器油色谱参数、变压器局部放电状态参数、容性设备绝缘性能状态参数；

还包括获取图像类参数，包括红外图像、可见光图像采用2D图片的形式展现；数据类参数的实时数据采用2D文本框的形式展现；数据类参数的历史数据集变化趋势采用2D曲线图的形式展现。

本实施例提供的三维模型可展示变电站中设备分布、设备位置、外形结构等；设备三维模型包括试点500kv变电站所有主要设备外形结构，包括：线路、变压器(电抗器)、断路器/GIS、隔离开关、CT、PT、避雷器、电抗器、电容器等。变电站场景3D模型包括变电站大门、围墙以及主控室、保护小室等主要建筑物。

提供建立三维全景可视化数据仓库，对设备外形结构进行三维仿真，各部件作为不可拆分的整体建立模型，不展示内部结构；变电站建筑物仅作外形仿真；大大减少了建模数据，加快了系统运行速度；通过与PMS接口获取文字显示设备运行编号等基本台帐信息。三维模型可全角度旋转观看、缩放、漫游等基本三维操作。

设备的运行参数也采用可视化显示，与在线监测平台交互，在设备三维模型上实时显示设备运行参数。设备在线监测状态数据：通过与在线监测装置或子系统接口获取，具体包括设备运行温度(saw、红外)；设备带电状况；变压器油色谱参数；变压器油质参数；变压器局放在线监测装置；变压器油温及绕组温度在线监测；容性设备绝缘性能(介损等)在线监测装置。

在对应设备模型上(不对应到具体的设备部件)根据用户选择的项目，采用显示其运行的各项状态参量，如绕组温度、触头温度、油色谱等。范围不超过上述运行参数范围。图像类参数(包括红外图像、可见光图像)采用二维图片的形式展现。数据类参数的实时数据采用二维文本框的形式展现。数据类参数的历史数据集变化趋势采用二维曲线图的形式展现。

本实施例还实现变电站现场异常监控功能，首先建立变电站内各类参数的预警及报警数据库，然后自动对采集及识别的设备状态信息进行判断，按照系统预定的规则，分不同的级别和类型，最后以各种方式进行预警和报警，如推屏、声光、短信等。三维数字变电站全景模型建立可采用基于图纸信息来进行，通过扫描的方式获取二维、三维模型，建立变电站主要设备及建筑的三维全景模型。通过与运行维护系统的接口，实现三维模型与运行数据的交汇，实现基于三维模型的运行监视可视化。

其中，变电站健康显示系统包括以下部分：

(1)三维场景漫游及设备演示单元；

(2)运行参数管理单元；

(3)自动巡检管理单元；

(4)风险数据库信息管理单元；

(5)信息分析及风险预警单元；

(6)信息检索及查询单元；

(7)二三维模型结构关联导航单元。

本实施例提供一体化管控系统在运行期间，用户可通过Internet访问代理服务器间接连接项目集群与三维模型服务器，使黑客即使攻破到代理服务器也无法对项目集群与三维模型服务器进程破坏。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种三维数字变电站一体化管控方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；

S2：利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标；

S3：利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；

S4：根据变电站内各类设备的真三维模型建立变电站信息数据库；

S5：输入数据查询条件在变电站信息数据库中获取对应设备真三维模型关联的设备标准参数数据；

S6：获取测量控制点的环境参数数据和设备现场运行状态参数数据；

S7：判断变电站设备现场运行状态参数数据是否属于相应的环境参数数据状态信息和设备标准参数数据的正常范围，如果是，则在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量；如果否，则发出报警信号并在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量。

2.如权利要求1所述的三维数字变电站一体化管控方法，其特征在于：所述对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场异常监控判断过程，具体步骤如下：

S511：获取变电站监控区域的图像；

S512：处理图像信息获取监控区域图像信息；

S513：根据图像分析信息判断监控区域是否属于预设异常信息，如果有，则发出报警信号；

S514：如果不属于预设异常信息，则返回步骤S51重复循环进行。

3.如权利要求1所述的三维数字变电站一体化管控方法，其特征在于：所述对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场设备健康状态监控判断过程，具体步骤如下：

S521：获取变电站监控区域的处于运行状态的设备运行参数数据；

S522：将设备运行参数数据与设备标准参数数据进行比较获得设备状态参数差值；

S523：判断设备状态参数差值是否大于预设阈值，如果是，则发出报警信号；

S524：如果否，则返回步骤S521重复循环进行。

4.如权利要求1所述的三维数字变电站一体化管控方法，其特征在于：所述对变电站现场设备健康状态监控判断过程中的预设阈值是按照以下方式来确定的：

获取变电站现场设备处于离线状态时进行检测的标准参数；获取变电站现场设备正常运行时处于在线状态时的在线参数；获取变电站现场设备处于离线状态的标准参数和在线状态时的在线参数的偏离值；将偏离值作为预设阈值。

5.一种三维数字变电站一体化管控系统，其特征在于：包括真三维模型模块、变电站信息数据库模块、设备状态信息采集模块、设备状态判断模块和设备状态显示模块；

所述真三维模型模块，用于根据布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标；利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；

所述变电站信息数据库模块，用于根据变电站内各类设备的真三维模型建立变电站信息数据库；

所述设备状态信息采集模块，用于获取测量控制点的环境参数数据、设备标准参数数据、设备现场运行状态参数数据；

所述设备状态判断模块，用于判断变电站内的设备状态信息；

所述设备状态显示模块，用于根据数据查询条件在对应设备真三维模型上实时显示设备运行各项状态参量；

所述设备状态信息采集模块分别与真三维模型模块、变电站信息数据库模块和设备状态判断模块连接；所述设备状态判断模块与设备状态显示模块连接；

所述设备状态判断模块分别与真三维模型模块和变电站信息数据库连接。

6.如权利要求5所述的三维数字变电站一体化管控系统，其特征在于：所述设备状态判断模块包括变电站异常监控模块，所述变电站异常监控模块，用于对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场异常监控判断过程，具体步骤如下：

S511：获取变电站监控区域的图像；

S512：处理图像信息获取监控区域图像信息；

S513：根据图像分析信息判断监控区域是否属于预设异常信息，如果有，则发出报警信号；

S514：如果不属于预设异常信息，则返回步骤S51重复循环进行。

7.如权利要求5所述的三维数字变电站一体化管控系统，其特征在于：所述设备状态判断模块包括变电站现场设备健康状态监控模块，所述变电站现场设备健康状态监控模块，用于对变电站内的设备状态信息进行判断包括对变电站现场设备健康状态监控判断过程，具体步骤如下：

S521：获取变电站监控区域的处于运行状态的设备运行参数数据；

S522：将设备运行参数数据与设备标准参数数据进行比较获得设备状态参数差值；

S523：判断设备状态参数差值是否大于预设阈值，如果是，则发出报警信号；

S524：如果否，则返回步骤S521重复循环进行。

8.如权利要求5所述的三维数字变电站一体化管控系统，其特征在于：所述设备状态信息采集模块包括视频监控采集接口和红外成像采集接口；所述视频监控采集接口，用于通过连接摄像头采集变电站内现场设备的图像信息数据；所述红外成像采集接口，用于通过连接红外成像设备来采集变电站内现场设备的红外图像信息数据；所述视频监控采集接口和红外成像采集接口分别与设备状态判断模块连接。

9.如权利要求7所述的三维数字变电站一体化管控系统，其特征在于：所述设备状态判断模块包括预设阈值模块，所述预设阈值模块，用于对变电站现场设备健康状态监控判断过程中的预设阈值是按照以下方式来确定的：

获取变电站现场设备处于离线状态时进行检测的标准参数；获取变电站现场设备正常运行时处于在线状态时的在线参数；获取变电站现场设备处于离线状态的标准参数和在线状态时的在线参数的偏离值；将偏离值作为预设阈值。