CN106572325A - 基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，包括：监控功能组件，用于获取隧道设备巡检监控信息；数据读写接口模块：用于实现所述隧道设备巡检监控信息在实时内存数据库及关系型历史数据库中的读写；本发明增加了三维场景的显示，在三维界面上进行实时数据采集显示，工作人员可在管理室内即可进行设备巡检，而无须在复杂而危险的现场环境中穿越、攀登，减轻了工作人员的负担；同时监控数据的实时采集，也丰富了巡检的信息，增加了人工无法获得的实时监测参数，提高了管理水平。

Description

基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统

技术领域

本发明涉及隧道运营养护、智能化设备监控、计算机软件、虚拟现实技术领域，具体地，涉及基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统。

背景技术

对于隧道监控设备巡检，传统技术主要采用的技术方案为基于视频监控技术、定位技术和二维的地理信息技术等方案，涉及计算机软件开发，基本还是以设备外观作为判断设备的状态的依据，在计算机画面上，现场场景得不到很好的展示，不利于工作人员对现场实际环境的了解，也不能收集监控设备的实时运行参数信息。

现有技术中技术方案主要存在着如下不足之处：

1.基于二维平面图，不直观，效果欠佳。

2.人或装置需要到现场进行巡检。

3.监控数据采集功能欠缺。

经检索，发现如下相关检索结果。

相关检索结果1：

申请号：CN201510200557.4，名称：一种变电站电气设备巡检系统及方法，公开号：CN104822052A。

该专利文献公开了一种变电站电气设备巡检系统，包括飞行器、三轴航拍云台、红外成像仪、摄像头以及控制单元；三轴航拍云台安装在飞行器上，红外成像仪和摄像头设置于三轴航拍云台中，三轴航拍云台上设置有控制三轴航拍云台动作的云台活动控制机构；控制单元包括机载主控制单元和地面控制单元，机载主控制单元分别与云台活动控制机构、红外成像仪和摄像头连接；机载主控制单元通过无线通信装置连接地面控制单元。该专利文献指出其将红外成像仪和摄像头同时安装在飞行器上，通过三轴航拍云台调整红外成像仪与摄像头的采集角度位置，通过红外成像仪对变电站电气设备进行红外测温，同时通过摄像头观察设备的外观，极大减少了劳动强度，提高了巡检效率和精度。

技术要点比较：

1.该专利文献基于飞行器技术、视频监控技术、红外技术，需要飞行器深入到隧道内部。

2.本发明可以免去人或装置去现场进行工作，直接在三维计算机画面上实现设备巡检。

相关检索结果2：

申请号：CN201510193813.1，名称：基于北斗卫星的油田设备巡检系统及方法，公开号：CN104809768A。

该专利文献涉及一种基于北斗卫星的油田设备巡检系统及方法，是由手持设备巡检北斗三模一体机通过人工录入或自动采集的方式与地面仪表设备通信，采集仪表设备状态数据。北斗定位通信模块通过北斗卫星经地面接收站点、系统网关和Internet/专用网络与数据库通讯，数据库与系统监控终端连接。该专利文献指出北斗定位通信模块与地面接收站点、2G/3G无线通讯模块通过地面基站、系统网关与数据库组成网络。采用GPS、RDSS和RNSS三模卫星定位导航通信，整合了2G/3G通信，能够做到通信的自动切换，实现油田巡检导航，实时上传和回放巡检人员的位置信息；通过北斗网络实时了解巡检作业人员上传的现场信息，以满足没有2G/3G信号覆盖时工作的需要，达到油田设备巡检的智能化、数字化。

技术要点比较：

1.该专利文献基于无线通讯技术、定位技术、地理信息技术。

2.本发明能够提供三维场景以及设备监控信息的显示，与该专利文献完全不同。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统。

根据本发明提供的一种基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，包括如下装置：

监控功能组件，用于获取隧道设备巡检监控信息；

数据读写接口模块：用于实现所述隧道设备巡检监控信息在实时内存数据库及关系型历史数据库中的读写；

其中，所述监控功能组件包括如下任一个或任多个装置：

-隧道虚拟环境游历模块：用于按照预先设定或实时设定的路线在沿隧道游历，并采集隧道内的图像；

-设备导航定位模块：用于从隧道的三维场景模型中提取出隧道内设备的信息，并能通过简洁的操作直接切换画面到特定设备位置；

-实时数据采集与处理模块：用于实现监控隧道内设备的实时数据。

优选地，隧道虚拟环境游历模块包括图像采集模块，其中，所述图像采集模块用于按照用户指令所设置的移动方向、移动距离、旋转角度、视角缩放来采集隧道内的图像。

优选地，所述隧道内设备的信息，包括：

-隧道内设备在隧道的三维场景模型中的坐标定位信息；和/或

-在隧道的三维场景模型中的隧道内设备的三维视图。

优选地，所述监控隧道内设备的实时数据，包括如下任一种或任多种信息：

-设备运行参数；

-设备监控数据；

-设备故障报警信息。

优选地，还包括如下装置：

虚拟现实组件与监控功能组件间信息交互模块：用于实现三维场景模型中的虚拟现实组件对实时内存数据库及关系型历史数据库中所述隧道设备巡检监控信息的访问。

优选地，还包括如下装置：

设备信息文字叠加及动作表现模块：用于在三维场景模型的三维显示界面上显示所述隧道设备巡检监控信息。

优选地，所述隧道设备巡检监控信息叠加显示在三维场景模型中相应的虚拟现实组件上。

优选地，所述隧道设备巡检监控信息包括设备运转模拟、故障指示灯闪烁。

优选地，还包括如下装置：

巡检记录保存及查询模块：用于将所述隧道设备巡检监控信息保存到历史数据库中作为历史信息，并且提供历史信息的查询显示界面，供巡检人员进行故障报修、追溯工作分别提供报修信息、追溯信息。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用虚拟现实技术开发，具备三维场景显示功能。

2、本发明利用计算机技术能够进行设备自动巡检。

3、本发明整合了智能化设备监控技术和三维显示技术，能够推广到其他行业领域，如制造企业、市政设备设施管理、道路桥隧、轨道交通等行业领域。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。

根据本发明提供的一种基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，包括如下装置：

监控功能组件，用于获取隧道设备巡检监控信息；

数据读写接口模块：用于实现所述隧道设备巡检监控信息在实时内存数据库及关系型历史数据库中的读写；具体地，数据读写接口模块抽象出数据读写接口，实现对实时内存数据库及通用关系型历史数据库的养护信息的访问；

虚拟现实组件与监控功能组件间信息交互模块：用于实现三维场景模型中的虚拟现实组件对实时内存数据库及关系型历史数据库中所述隧道设备巡检监控信息的访问；具体地，虚拟现实组件与监控功能组件间信息交互模块用于实现虚拟现实组件对实时监控信息和养护数据库信息的访问；

设备信息文字叠加及动作表现模块：用于在三维场景模型的三维显示界面上显示所述隧道设备巡检监控信息；具体地，设备信息文字叠加及动作表现模块在三维显示界面上实现监控信息、养护信息的文字叠加，以及设备运转模拟、故障指示灯闪烁等动作；

巡检记录保存及查询模块：用于将所述隧道设备巡检监控信息保存到历史数据库中作为历史信息，并且提供历史信息的查询显示界面，供巡检人员进行故障报修、追溯工作分别提供报修信息、追溯信息；具体地，工作人员通过巡检记录保存及查询模块提供的服务将必要信息保存到历史数据库中，并且提供历史信息的查询显示界面，供巡检人员进行故障报修等工作，保存的信息也可实现日后追溯。

其中，所述监控功能组件包括如下任一个或任多个装置：

-隧道虚拟环境游历模块：用于按照预先设定或实时设定的路线在沿隧道游历，并采集隧道内的图像；具体地，用户可以通过键盘/鼠标实现隧道虚拟环境游历模块的隧道图像采集视角的移动、旋转、放缩、漫游，隧道虚拟环境游历模块可以按预先设定路线自动游历，游历过程中可根据用户按下的热键随时停止或继续游历；隧道虚拟环境游历模块可以包括沿隧道内轨道滑行的移动平台；

-设备导航定位模块：用于从隧道的三维场景模型中提取出隧道内设备的信息；具体地，设备导航定位模块提供设备类型选择及设备导航定位选择供用户选择，在需要时将三维场景模型中的三维视图直接切换到某一用户选择的设备的所在位置，从而快速定位；

-实时数据采集与处理模块：用于实现监控隧道内设备的实时数据。

隧道虚拟环境游历模块包括图像采集模块，其中，所述图像采集模块用于按照用户指令所设置的移动方向、移动距离、旋转角度、视角缩放来采集隧道内的图像。

述隧道内设备的信息，包括：

-隧道内设备在隧道的三维场景模型中的坐标定位信息；和/或

-在隧道的三维场景模型中的隧道内设备的三维视图。

所述监控隧道内设备的实时数据，包括如下任一种或任多种信息：

-设备运行参数；

-设备监控数据；

-设备故障报警信息。

所述隧道设备巡检监控信息叠加显示在三维场景模型中相应的虚拟现实组件上。

所述隧道设备巡检监控信息包括设备运转模拟、故障指示灯闪烁。

由于采用了上述技术方案，本发明增加了三维场景的显示，在三维界面上进行实时数据采集显示，工作人员可在管理室内即可进行设备巡检，而无须在复杂而危险的现场环境中穿越、攀登，减轻了工作人员的负担；同时监控数据的实时采集，也丰富了巡检的信息，增加了人工无法获得的实时监测参数，提高了管理水平。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，包括如下装置：

监控功能组件，用于获取隧道设备巡检监控信息；

数据读写接口模块：用于实现所述隧道设备巡检监控信息在实时内存数据库及关系型历史数据库中的读写；

其中，所述监控功能组件包括如下任一个或任多个装置：

-隧道虚拟环境游历模块：用于按照预先设定或实时设定的路线在沿隧道游历，并采集隧道内的图像；

-设备导航定位模块：用于从隧道的三维场景模型中提取出隧道内设备的信息，并能通过操作直接切换画面到特定设备位置；

-实时数据采集与处理模块：用于实现监控隧道内设备的实时数据。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，隧道虚拟环境游历模块包括图像采集模块，其中，所述图像采集模块用于按照用户指令所设置的移动方向、移动距离、旋转角度、视角缩放来采集隧道内的图像。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，所述隧道内设备的信息，包括：

-隧道内设备在隧道的三维场景模型中的坐标定位信息；和/或

-在隧道的三维场景模型中的隧道内设备的三维视图。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，所述监控隧道内设备的实时数据，包括如下任一种或任多种信息：

-设备运行参数；

-设备监控数据；

-设备故障报警信息。

5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，还包括如下装置：

虚拟现实组件与监控功能组件间信息交互模块：用于实现三维场景模型中的虚拟现实组件对实时内存数据库及关系型历史数据库中所述隧道设备巡检监控信息的访问。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，还包括如下装置：

设备信息文字叠加及动作表现模块：用于在三维场景模型的三维显示界面上显示所述隧道设备巡检监控信息。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，所述隧道设备巡检监控信息叠加显示在三维场景模型中相应的虚拟现实组件上。

8.根据权利要求6所述的基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，所述隧道设备巡检监控信息包括设备运转模拟、故障指示灯闪烁。

9.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的隧道监控设备巡检系统，其特征在于，还包括如下装置：

巡检记录保存及查询模块：用于将所述隧道设备巡检监控信息保存到历史数据库中作为历史信息，并且提供历史信息的查询显示界面，供巡检人员进行故障报修、追溯工作分别提供报修信息、追溯信息。