CN106875081A - 一种用于电力变电站的增强虚拟现实方法 - Google Patents

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陈晓刚
王超
崔建业
刘家齐
尤敏
冯新华
潘坚跃
祝春捷
俞旻慧
王伟
施松阳
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Abstract

本发明公开了一种用于电力变电站的增强虚拟现实方法，在建立变电站虚拟现实场景的基础上，进一步将真实物理世界的信息融入虚拟现实场景中，实现了增强虚拟现实。通过接收电力数据库信息，可以在虚拟现实系统中交互式展示当前变电站及其设备的工作状况；通过导入变电站多摄像机系统的监控信息，可以实现在虚拟现实场景中安放进入变电站场所的运动目标的对应虚拟模型，并实时更新其位置，显示其运动轨迹，并根据其所处区域发出安全警报。

Description

一种用于电力变电站的增强虚拟现实方法
技术领域
本发明涉及一种增强虚拟现实方法，特别是一种用于电力变电站的增强虚拟现实方法。
背景技术
电力变电站是电力系统的重要场所，同时电力设施也具有高度危险性，因此需要对变电站场所进行监控，以便实时获取电力设施的工作情况并及时发现安全隐患，如设备的实时电力信息，工作人员操作和着装规范性，移动目标是否进入保护区域或离开安全区域等。对监控场所建立三维虚拟现实场景，可以方便监控人员对整个监控场所情况的整体把握，并能够提供直观可靠的关键信息。
现有的用于电力变电站场景的虚拟现实方法，主要实现电力场所设备信息显示和电力设施运行状况检查等功能，信息来源主要是电力场所设备数据库和电力信息数据库，功能比较有限；对电力场所安全监控中所关心的危险目标入侵和工作人员安全监测等问题并不能提供有效帮助。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于电力变电站的增强虚拟现实方法，解决以往方法功能有限，不能提供的安全隐患预警功能的问题。
一种用于电力变电站的增强虚拟现实方法的具体步骤为：
第一步 搭建增强虚拟现实系统
增强虚拟现实系统，包括：三维场景建模模块、信息显示模块、目标检测模块和安全监控模块。
三维场景建模模块的功能为：获取变电站场景信息建立三维虚拟现实场景。
信息显示模块的功能为：通过交互的方式向监控人员展示电力场所信息。
目标检测模块的功能为：通过多摄像机网络实现移动目标检测、识别和跟踪。
安全监控模块的功能为：接收目标检测信息并显示移动目标，判断危险信息并预警。
第二步 三维场景建模模块搭建变电站三维虚拟场景
三维场景建模模块通过实际物理测量，获取变电站场所重要电力设备，包括发电机、变压器、断路器、熔断器的地理位置信息和物理尺寸信息，用几何绘制方式建立地理信息系统和三维虚拟现实场景。
第三步 信息显示模块实现交互式电力场所信息显示
信息显示模块接收电力数据库实时电力信息，包括变电站电力负荷信息、变电站设备的型号信息、当前电力状态信息，通过接受外设操作指令实现交互式信息显示，内容包括：在变电站虚拟现实场景中漫游，点击不同摄像机切换观看场景，点击虚拟场景中的电力设备显示具体电力信息。
第四步 目标检测模块实现移动目标检测、识别和跟踪
目标检测模块在实际变电站场景中架设多摄像机网络，利用目标检测方式判断是否有移动目标进入变电站，利用模式识别方式识别移动目标类型，利用立体视觉方式判断移动目标位置，记录移动目标类型和实时位置。
第五步 安全监控模块判断危险信息并预警
安全监控模块从目标检测模块获取视频监控信息，包括进入变电站场所的移动目标的类型包括人或车辆、进入变电站场所的移动目标的位置信息。根据移动目标类型和位置选择对应的模型，并将移动目标放置在虚拟现实场景对应位置处，显示运动目标移动轨迹；在虚拟现实场景中设置保护区域和安全区域；对移动目标所处区域进行判断：当移动目标离开安全区域时，发出警报；当移动目标进入保护区域时，发出警报。
至此，完成了用于电力变电站的增强虚拟现实。
本发明提出的电力变电站增强虚拟现实方法，不仅实现了传统虚拟现实方法中的场景三维建模和信息显示的功能，而且结合计算机视觉技术实现了对电力变电站的监控和预警功能。本发明在传统虚拟现实系统基础上，增加了基于多摄像机网络的目标检测模块和安全监控模块，从而实现了为变电站提供安全隐患预警的功能。其中，目标检测模块用于检测、识别和跟踪进入电力场所的移动目标，安全监控模块利用三维场景信息和移动目标位置信息，可以较精确地确定移动目标与场景电力设备的相对位置关系，因此其安全判定较为准确。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明的实施例中公开了一种针对电力变电站的增强虚拟现实技术。
第一步 搭建增强虚拟现实系统
增强虚拟现实系统，包括：三维场景建模模块、信息显示模块、目标检测模块和安全监控模块。
第二步 三维场景建模模块搭建变电站三维虚拟场景
使用激光测距仪对变电站场景中重要设施进行定位，并测量设施的物理尺寸。根据获得的地理位置信息建立GIS系统。根据获得设备物理尺寸信息对变电站设备进行3D建模，并建立桌面虚拟现实3D场景。通过点击GIS系统中相应位置，可以切换到相应位置的3D虚拟场景中。此外，还可以通过浏览器打开虚拟现实界面。
第三步 信息显示模块实现交互式电力场所信息显示
监控人员可以通过外设，如鼠标，键盘，力矩球等对三维场景进行操控，实现在三维虚拟现实场景中漫游。在某些关键电力设施上附加了实时电力信息，监控人员可以漫游过程中通过点击该设施来显示具体信息。通过点击控制面板选择不同的摄像机，可以在不同监控场景间进行切换。监控人员可通过与虚拟现实系统交互，实现在系统中添加和撤销危险区域等功能。
第四步 目标检测模块实现移动目标检测、识别和跟踪
在变电站架设多摄像机网络，使用目标检测方法判断是否有移动目标进入变电站，使用模式识别方法识别移动目标类型，包括人和车辆，使用立体视觉方法判断移动目标位置，记录移动目标类型并跟踪记录移动目标实时位置。
第五步 安全监控模块判断危险信息并预警
安全监控模块从目标检测模块获得的移动目标类型与实时位置，选择与移动目标相同类别的三维模型，将其安置到虚拟现实场景中对应位置上，并显示其移动轨迹。对出现在场景中的移动目标进行安全检查，在电力设施作业现场设定安全区域和保护区域，并将其标注在三维虚拟现实场景中。根据监控信息反馈的移动目标位置，在三维场景上实时判断移动目标是否进入保护区域或离开安全区域，当移动目标进入保护区域或离开安全区域时发出警报。

Claims (1)

1.一种用于电力变电站的增强虚拟现实方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
第一步 搭建增强虚拟现实系统
增强虚拟现实系统，包括：三维场景建模模块、信息显示模块、目标检测模块和安全监控模块；
三维场景建模模块的功能为：获取变电站场景信息建立三维虚拟现实场景；
信息显示模块的功能为：通过交互的方式向监控人员展示电力场所信息；
目标检测模块的功能为：通过多摄像机网络实现移动目标检测、识别和跟踪；
安全监控模块的功能为：接收目标检测信息并显示移动目标，判断危险信息并预警；
第二步 三维场景建模模块搭建变电站三维虚拟场景
三维场景建模模块通过实际物理测量，获取变电站场所重要电力设备，包括发电机、变压器、断路器、熔断器的地理位置信息和物理尺寸信息，用几何绘制方式建立地理信息系统和三维虚拟现实场景；
第三步 信息显示模块实现交互式电力场所信息显示
信息显示模块接收电力数据库实时电力信息，包括变电站电力负荷信息、变电站设备的型号信息、当前电力状态信息，通过接受外设操作指令实现交互式信息显示，内容包括：在变电站虚拟现实场景中漫游，点击不同摄像机切换观看场景，点击虚拟场景中的电力设备显示具体电力信息；
第四步 目标检测模块实现移动目标检测、识别和跟踪
目标检测模块在实际变电站场景中架设多摄像机网络，利用目标检测方式判断是否有移动目标进入变电站，利用模式识别方式识别移动目标类型，利用立体视觉方式判断移动目标位置，记录移动目标类型和实时位置；
第五步 安全监控模块判断危险信息并预警
安全监控模块从目标检测模块获取视频监控信息，包括进入变电站场所的移动目标的类型包括人或车辆、进入变电站场所的移动目标的位置信息；根据移动目标类型和位置选择对应的模型，并将移动目标放置在虚拟现实场景对应位置处，显示运动目标移动轨迹；在虚拟现实场景中设置保护区域和安全区域；对移动目标所处区域进行判断：当移动目标离开安全区域时，发出警报；当移动目标进入保护区域时，发出警报；
至此，完成了用于电力变电站的增强虚拟现实。
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