CN106952529A - 变电站吊车作业安全演练方法、装置以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站吊车作业安全演练方法、装置以及系统，其中方法步骤为：接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息；根据演练场景信息和电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；调用吊车模型库中的吊臂；接受运行方式指令；控制吊臂根据运行方式指令在虚拟演练场景中运行；检测吊臂与虚拟演练场景中各电力设备之间的距离；当吊臂与各电力设备之间的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示。本发明中的变电站吊车作业安全演练方法、装置以及系统能真实模拟吊车的实际作业操作过程，便于操作人员掌握理解吊车作业规范。

Description

变电站吊车作业安全演练方法、装置以及系统

技术领域

本发明涉及仿真培训技术领域，特别是涉及一种变电站吊车作业安全演练方法、装置及系统。

背景技术

吊车是变电站高空作业中一种常用工具，由于变电站电力设备之间空间狭小并且往往设置在高压电环境中，在这种环境中利用吊车进行高空作业危险度极高，极易造成触电事故，稍有不慎就会造成车毁人亡。因此变电站高空作业人员必须熟练掌握吊车作业基本工作流程和操作规范。变电站吊车作业基本流程包括：现场勘察、作业申请、作业准备、现场操作、现场监护以及离场等，其中作业前准备主要包括：吊车性能检查、现场安全操作规范培训、安全区域认知及设置、安全员指令确认及吊装对象认知等。

目前，通常采用口头交流与书面教学和构建同比缩小的设备模型等方式对学员进行现场安全操作规范培训，令其对吊车高空作业有一定的了解和认知。然而口头交流与书面教学方式的培训，抽象难懂，作用效果差。构建同比缩小的设备模型方式的规范培训，无法实现变电站吊车作业前的安全演练。

发明内容

基于此，有必要针对现有设备模型无法实现变电站吊车作业前安全演练问题，提供一种变电站吊车作业安全演练方法、装置及系统。

一种变电站吊车作业安全演练方法，包括以下步骤：

接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息；

根据所述演练场景信息和所述电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；

调用吊车模型库中的吊臂；

接收运行方式指令，控制吊臂根据所述运行方式指令在所述虚拟演练场景中运行；

检测吊臂与所述虚拟演练场景中各电力设备的距离；

当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示。

一种变电站吊车作业安全演练装置，包括：

信息接收模块，用于接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息；

演练场景选择模块，用于根据所述演练场景信息和所述电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；

吊车吊臂调用模块，用于调用吊车模型库中的吊臂；

演练控制模块，用于接受运行方式指令，控制吊臂根据所述运行方式指令在所述虚拟演练场景中运行；

距离检测模块，用于检测吊臂与所述虚拟演练场景中各设备的距离；

安全警示模块，用于当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示。

一种变电站吊车作业安全演练系统，包括：虚拟现实设备、交互设备和虚拟演练服务器；

所述交互模块用于发送演练场景信息、电力设备的电压等级信息和运行方式指令；

所述虚拟演练服务器，用于执行以下操作：

接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息；根据所述演练场景信息和所述电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；

调用吊车模型库中的吊臂；

接收运行方式指令，控制吊臂根据所述运行方式指令在所述虚拟演练场景中运行；

检测吊臂与所述虚拟演练场景中各电力设备的距离，当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示；

发送用于显示所述吊臂和所述虚拟演练场景的显示信号至虚拟现实设备；

所述虚拟现实设备接收并显示所述吊臂和所述虚拟演练场景。

上述变电站吊车作业安全演练方法、装置以及系统，可以根据不同演练场景和电力设备的电压等级选择不同虚拟演练场景，并调用控制模型库中的吊车在虚拟演练场景中按照操作人员操作方式运行，模拟吊车实际作业过程，并实时检测吊车与虚拟演练场景中各个设备的距离，保证吊车的安全运行。本发明中的变电站吊车作业安全演练方法和系统能真实模拟吊车的实际作业操作过程，便于操作人员掌握理解吊车作业规范。

附图说明

图1为本发明的变电站吊车作业安全演练方法在一个实施例中的流程示意图；

图2为本发明的变电站吊车作业安全演练方法在另一个实施例中的流程示意图；

图3为本发明的变电站吊车作业安全演练装置在一个实施例中的结构示意图；

图4为本发明的变电站吊车作业安全演练系统在一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1为本发明的变电站吊车作业安全演练方法在一个实施例中的流程示意图，本发明的变电站吊车作业安全演练方法可以由图3中的变电站吊车作业安全演练系统执行，该变电站吊车作业安全演练系统主要由虚拟现实设备100、交互设备200和虚拟演练服务器300构成。另外，该电站吊车作业安全演练系统不唯一，还可以为其他构成方式，例如虚拟现实设备与交互设备组成一体化结构。如图1所示，本发明实施例中的变电站吊车作业安全演练方法，包括以下步骤：

步骤S110，接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息。

变电站由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备等电力设备组成，电力设备种类多样，组成场景也是多种多样。在本实施例中演练场景是根据变电站的实际结构场景进行设计的，因此演练场景也是多元化的，可以根据选择不同演练场景进行安全演练操作。在虚拟场景构建时，可以对各演练场景进行命名，当用户在进行吊车作业安全演练演练操作时可以根据演练场景的名称选择对应的演练场景，方便用于应用。

另外，变电站电力系统中还分不同电压等级(例如高压电、低压电、超高压以及特高压等)，不同的电力等级实际工作过程并不相同，因此在演练场景中还应该具有电力设备的电压等级信息。

在吊车作业安全演练之前，用户可以选择演练场景信息和电力设备的电压等级信息。用户可以通过交互设备或者其他操作设备选择发送的一个命令或者指令选择演练场景信息和电力设备的电压等级信息。

步骤S120，根据演练场景信息和电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；

步骤S130，调用吊车模型库中的吊臂。

在吊车模型库中存储着吊车的模型，在本实施例中主要采用吊臂来代替整个吊车在虚拟演练场景中运行，是综合吊车在变电站实际作业中，工作人员操作吊车进行作业时，吊臂可能会碰撞到其他的电力设备而发生危险事故这一情况，因此选择吊臂在虚拟场景中运行。

步骤S140，接收运行方式指令，控制吊臂根据运行方式指令在虚拟演练场景中运行。

运行方式指令可以是用户进行操作的，用户可以利用交互设备发送运行方式指令。运行方式可以为运行速度、运行方向等，用户可以利用交互设别进行上下左右的运行，并改变运行的速度，把运行方向和速度信息最后发送至虚拟演练服务器中，虚拟演练服务器便可以依据运行方式指令来控制吊臂的运行状态。

步骤S150，检测吊臂与虚拟演练场景中各电力设备的距离。

步骤S160，当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示。

预设的安全距离阈值是根据各电力设备的电压等级以及各设备的安全特性进行设置的。不同的电力设备与吊臂的安全距离阈值可以是不同的。当吊臂与电力设备之间的距离小于预设安全距离阈值时给予警告。

作为一种可选的实施方式，给予安全警示的过程包括：通过触发危险区域给予安全警示。

通常情况下，在当吊臂与各电力设备的距离大于预设安全距离阈值时，即吊臂未接近虚拟演练场景的危险区域时，危险区域是透明的，用户无法用肉眼观察。当危险区域被触发之后，以非常醒目的方式呈现，例如危险区域发生颜色变化等。

可选地，给予安全警示的过程包括：通过发出声音告警信号或发出光告警信号给予安全警示。

声音告警信号可以是语言或特殊声音(例如爆炸声音)等，声音告警信号类型和持续时间都是可以根据虚拟场景预先配置的，也可以是用户在安全演练时选择的。

光告警信号可以是产生不同颜色光信号或者光信号发生闪烁，光告警信号持续时间可以根据虚拟场景预先配置的，也可以是用户在安全演练时选择的。

进一步地，警示方式可以是模拟电弧放电、人员触电、设备碰撞等现象及人员伤亡、设备损毁等呈现于作业人员眼前，也可以配合声、光效果等。

进一步地，警示方式也可以是触发为危险区域、发出声音告警信号或发出光告警信号中两种或多种方式组合。

在一种可选的实施方式，如图2所示，在实时检测吊臂与虚拟演练场景中各设备之间的距离时，包括:

步骤S170，发送用于显示吊臂和虚拟演练场景的显示信号至虚拟现实设备。

在本实施例中，利用吊车中的吊臂在虚拟演练场景中运行，来模拟吊车实际作业操作，在演练操作过程中，将吊臂和虚拟演练场景的显示信号传输至虚拟现实设备中，虚拟现实设备可以实时接收吊臂和虚拟演练场景的显示信号并显示吊臂和虚拟演练场景，用户可以在虚拟现实设备中观察吊臂和虚拟演练场景，通过这种沉浸式演练方式，用户能够身临其境的感受安全演练过程。其中，吊臂和虚拟演练场景的显示信号包括，虚拟场景信号、吊臂在虚拟场景中运行信号、检测吊臂与虚拟演练场景中各电力设备的距离信号以及安全警示信号。

在一种可选的实施方式，变电站吊车作业安全演练方法，还包括

步骤S180，以各电力设备为中心，根据预设的安全距离阈值，构建各电力设备的危险区域；其中，危险区域可以呈任意形状。

根据电压等级设定安全距离阀值，以阀值数据为依据，围绕电力设备构建一个三维的危险区域，其中危险区域的通常是3D模型，可以是球形、圆柱形、橄榄形等，在吊臂接近危险区域时，触发危险区域后给用户提供直观、清晰的视觉体验。

根据上述本发明的变电站吊车作业安全演练装置，本发明还提供一种变电站吊车作业安全演练装置，下面结合附图及较佳实施例对本发明的变电站吊车作业安全演练装置进行详细说明。

图3为本发明的一种变电站吊车作业安全演练装置在一个实施例中的结构示意图。如图3所示，该实施例中的变电站吊车作业安全演练装置，包括：

信息接收模块10，用于接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息。

演练场景选择模块20，用于根据演练场景信息和电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景。

吊车吊臂调用模块30，用于调用吊车模型库中的吊臂。

演练控制模块40，用于接受运行方式指令，控制吊臂根据运行方式指令在虚拟演练场景中运行。

距离检测模块50，用于检测吊臂与虚拟演练场景中各设备的距离。

安全警示模块60，用于当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示。

在一种可选的实施方式中，如图3所示，变电站吊车作业安全演练装置，还包括:

信息传输模块70，发送用于显示吊臂和虚拟演练场景的显示信号至虚拟现实设备。

在一种可选的实施方式中，如图3所示，变电站吊车作业安全演练装置，还包括：

危险区域构建模块80，用于以各电力设备为中心，根据预设的安全距离阈值，构建各设备的危险区域；其中，所述危险区域可以呈任意形状。

上述变电站吊车作业安全演练装置可执行本发明实施例所提供的变电站吊车作业安全演练方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。至于其中各个功能模块所执行的处理方法，例如信息接收模块10、信息获取模块20、演练控制模块40、安全警告模块60、危险区域构建模块80，可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。

根据上述本发明的变电站吊车作业安全演练方法和装置，本发明还提供一种变电站吊车作业安全演练系统，下面结合附图及较佳实施例对本发明的变电站吊车作业安全演练系统进行详细说明。

图4为本发明的一种变电站吊车作业安全演练系统在一个实施例中的结构示意图。如图4所示，该实施例中的变电站吊车作业安全演练设备，包括：虚拟现实设备100、交互设备200和虚拟演练服务器300；

交互设备200用于发送演练场景信息、电力设备的电压等级信息和运行方式指令。

虚拟演练服务器300，用于执行以下操作：

接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息，根据演练场景信息和电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；调用吊车模型库中的吊臂；接收运行方式指令，控制吊臂根据运行方式指令在所述虚拟演练场景中运行；

检测吊臂与虚拟演练场景中各电力设备的距离，当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示；发送用于显示吊臂和虚拟演练场景的显示信号至虚拟现实设备100。

虚拟现实设备100接收并显示吊臂和虚拟演练场景。

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。VR显示设备就是可以使实验者体验VR感觉的一类装置，实验者通过佩戴VR显示设备观看视频或者图片，能感受VR体验。

在本实施例中，虚拟现实设备100可以为VR眼镜。VR眼镜，又称移动端VR，只要放入手机即可使用APP观看VR视频，具有便携、低价的特点。

具体地，VR眼镜可以为小米VR眼镜。小米VR眼镜配备物距调节轮，近视或远视者使用方便；配置有距离传感器，当使用者佩戴上小米VR眼镜时会立即启动，灵敏度高，具有延迟功能减低眩晕感。

作为一种可选的实施方式，虚拟现实设备100可以是VR头盔，VR头盔产品的配置高，体验效果极佳。具体地，VR头戴设备为暴风魔镜、Oculus Rift、HTC Vive、索尼PlayStation VR、三星GEAR VR以及微软HoloLens中任意一种，暴风魔镜、Oculus Rift、HTCVive、索尼PlayStation VR、三星GEAR VR以及微软HoloLens都是常用的VR设备，使用方便。

作为一种可选的实施方式，虚拟现实设备100还可以是AR眼镜。

AR(Augmented Reality，增强现实)是利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备使用户“沉浸”到该环境中，实现用户和环境直接进行自然交互。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其它客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。AR眼镜是根据AR技术打造出来的产品，具有良好地AR体验。AR眼镜，外形接近普通眼镜，材质轻，佩戴时能减轻眼睛的压迫感。另外，AR眼镜采用的实体与虚体的结合方式，使使用者的体验更加良好。

在本实施例中，虚拟现实设备100与虚拟演练服务器300进行信息交互，主要是实时接收虚拟演练服务器300的虚拟信息，例如虚拟演练场景信息、虚拟演练场景中吊臂的运行信息、吊臂进入危险区域时报警信息等，用户通过虚拟现实设备，实时观察交互模块和虚拟演练模块的虚拟信息，通过沉浸式演练方式，用户能够身临其境的安全演练操作，加深记忆，进一步提升培训效果。

在一种可选的实施方式中，交互设备200可以是数据手套。

数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前的产品已经能够检测手指的弯曲，并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”，可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。

可选地，交互设备200可以为三维鼠标。

三维空间交互球是虚拟现实应用中的另一重要的交互设备，用于六个自由度VR场景的模拟交互，可从不同的角度和方位对三维物体观察、浏览、操纵；也可作为3D Mouse来使用；并可与数据手套或立体眼镜结合使用，作为跟踪定位器。

为了便于理解本发明，提供一个更加详细的实施例。变电站吊车作业安全演练的过程为：

(1)用户人员虚拟演练服务器300，并佩戴虚拟现实设备100。

(2)用户人员首先通过交互设备200发送演练场景信息和电力设备的电压等级信息至虚拟演练服务器300，虚拟演练服务器300选择虚拟演练场景，确定后进入虚拟场景中。

(3)控制交互设备200进行上下左右的移动，交互设备200将运行状态信息发送到虚拟演练服务器300，虚拟演练服务器300调用并控制吊车模型库中的吊臂按相同的运动方向和速度移动，模拟吊车作业时的实际操作过程。

(4)虚拟演练服务器300利用距离测量模块测量吊车作业操作过程中电力设备与吊臂之间的距离。

(5)当吊臂移动到危险区域内，虚拟演练服务器300从报警虚拟信息库中调用对应危险区域，并发出警告。可以模拟电弧放电、人员触电、设备碰撞等现象及人员伤亡、设备损毁等后果呈现于作业人员眼前，并配合声、光效果，给作业人员予以警示，产生逼真的演练效果。

(6)虚拟演练服务器300将吊车作业安全演练场景信息传输至虚拟现实设备100。

(7)用户人员在虚拟现实设备100中观察吊车作业安全演练场景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (10)

1.一种变电站吊车作业安全演练方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息；

根据所述演练场景信息和所述电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；

调用吊车模型库中的吊臂；

接收运行方式指令，控制吊臂根据所述运行方式指令在所述虚拟演练场景中运行；

检测吊臂与所述虚拟演练场景中各电力设备的距离；

当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示。

2.根据权利要求1所述的变电站吊车作业安全演练方法，其特征在于，还包括:

发送用于显示所述吊臂和所述虚拟演练场景的显示信号至虚拟现实设备。

3.根据权利要求1所述的变电站吊车作业安全演练方法，其特征在于，所述给予安全警示的过程包括：

通过触发危险区域、发出声音告警信号或发出光告警信号给予安全警示。

4.根据权利要求3所述的变电站吊车作业安全演练方法，其特征在于，还包括：

以各电力设备为中心，根据预设的安全距离阈值，构建各电力设备的危险区域；其中，所述危险区域可以呈任意形状。

5.一种变电站吊车作业安全演练装置，其特征在于，包括：

信息接收模块，用于接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息；

演练场景选择模块，用于根据所述演练场景信息和所述电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；

吊车吊臂调用模块，用于调用吊车模型库中的吊臂；

演练控制模块，用于接受运行方式指令，控制吊臂根据所述运行方式指令在所述虚拟演练场景中运行；

距离检测模块，用于检测吊臂与所述虚拟演练场景中各设备的距离；

安全警示模块，用于当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示。

6.根据权利要求5所述的变电站吊车作业安全演练装置，其特征在于，还包括:

信息传输模块，用于发送用于显示所述吊臂和所述虚拟演练场景的显示信号至虚拟现实设备。

7.根据权利要求5所述的变电站吊车作业安全演练装置，其特征在于，还包括：

危险区域构建模块，用于以各电力设备为中心，根据预设的安全距离阈值，构建各设备的危险区域；其中，所述危险区域可以呈任意形状。

8.一种变电站吊车作业安全演练系统，其特征在于，包括：虚拟现实设备、交互设备和虚拟演练服务器；

所述交互模块用于发送演练场景信息、电力设备的电压等级信息和运行方式指令；

所述虚拟演练服务器，用于执行以下操作：

接收演练场景信息和电力设备的电压等级信息；根据所述演练场景信息和所述电力设备的电压等级信息选择虚拟演练场景；

调用吊车模型库中的吊臂；

接收运行方式指令，控制吊臂根据所述运行方式指令在所述虚拟演练场景中运行；

检测吊臂与所述虚拟演练场景中各电力设备的距离，当吊臂与各电力设备的距离小于预设安全距离阈值时，给予安全警示；

发送用于显示所述吊臂和所述虚拟演练场景的显示信号至虚拟现实设备；

所述虚拟现实设备接收并显示所述吊臂和所述虚拟演练场景。

9.根据权利要求8所述的变电站吊车作业安全演练系统，其特征在于，所述虚拟现实设备包括VR头盔、VR眼镜或AR眼镜。

10.根据权利要求8所述的变电站吊车作业安全演练系统，其特征在于，所述交互设备为数据手套或三维鼠标。