CN107544380B - 一种基于虚拟现实技术变电站全景智能开票系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟现实技术变电站全景智能开票系统,它包括实景建模,对单个变电站内进行分区、分场景的实景建模,生成变电站内各个场景的VR全景地图;图像拓扑分割,以VR全景地图中电力设备为单位,进行图像分割,并建立图元间的拓扑结构;通过图元拓扑结构的逻辑关系,在工作的电力设备周围设置带电点的显示,布置工作票中的安全措施;设置电力设备信息接口,将VR全景地图进行拓扑分割,在全景图像中的一次设备、二次屏柜的电力设备图元上设置功能接口;上传服务器,将模型数据上传云端服务器;开发辅助系统Web APP。本发明取得的有益效果是:根据变电站VR场景进行设备信息检索,具有辅助操作票开票的功能,能够节约人力资本。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域,特别是一种基于虚拟现实技术变电站全景智能开票系统。
背景技术
某供电公司现管辖变电站数量较多,供电覆盖面积大,各站设备不尽相同,布置情况复杂,在开展工作的过程中往往遇到以下情况:
1、变电站设备信息查阅复杂。设备的图形图片资料较少且归类不科学,在查询变电站相关设备的资料时过程繁琐、效率较低。
2、现场查勘不到位。外施工单位在开展工作时,存在不熟悉工作地点与邻近运行设备的情况,未认真组织现场勘查,对工作现场的危险点认识不到位。在一些变电站工作中,现场勘查人员并非工作票开票人员,口头转述现场勘查的情况易出现错误与偏差。故而造成变电站现场查勘不到位。
3、工作票返改率高。工作负责人和工作票签发人对工作地点、邻近运行设备不熟悉,对作业现场的危险点认识不清,由于现场勘查不到位,导致工作票审核、修改的过程来回往复,在浪费时间、降低工作效率的同时无形中增加了变电运维人员的工作量。
目前,除去变电站倒闸操作、消除设备缺陷的运维日常工作,近几年变电站的技改、新投工作日益增多,运维人员也面临着巨大的考验。经常出现没有当班运维人员陪同工作负责人到现场勘查的情形。因此,探索一种方便快捷、节省时间人力的辅助系统具有重要的意义。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明的目的就是提供一种基于虚拟现实技术变电站全景智能开票系统,能够根据变电站VR场景进行设备信息检索,大大的提高了设备信息查阅的效率,同时可进行多功能扩展,进行设备培训,具有辅助操作票开票的功能,能够节约人力资本。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的,一种基于虚拟现实技术变电站全景智能开票系统,它包括有:
S1:实景建模,对单个变电站内进行分区、分场景的实景建模,生成变电站内各个场景的VR全景地图;
S2:图像拓扑分割,以步骤S1中的VR全景地图中电力设备为单位,进行图像分割,按不同类型的设备定义逻辑值,并按照系统的功能需求建立图元间的拓扑结构和逻辑关系;
S3:通过电力设备及设备内部的建模,实现对站内任意设备进行查勘,并在不停电的前提下对电力设备内部进行查勘;
S4:工作辅助,以步骤S2中建立的图元间的拓扑结构和逻辑关系,实现危险点、带电点显示,自动生成工作票安全措施及危险点;
S5:通过一次设备、二次屏柜的电力设备图元设置信息接口,实现对应电力设备关键信息的快速查阅;
S6:上传服务器,将模型数据上传云端服务器。
进一步,步骤S1中实景建模中分区包括:对不同电压等级和不同电力设备进行实景建模;实景建模中分场景包括:户内电力设备采取多点360°环拍,户外电力设备采用航拍、360°环拍;同时生成各变电站的设备数据库。
进一步,步骤S2中图像拓扑分割包括:以主变、GIS间隔、线路间隔、电容器间隔为图元单位进行图像分割,对每一设备都建立相应的星型拓扑结构;通过图像拓扑结构生成设备图元的逻辑序列,实现设备与设备间的功能关系。
进一步,步骤S3中查勘包括有:
在分区、分场景建模的基础上,电力设备内部采用多点成像拍摄;
在不停电的前提下,对设备内部进行查勘,并调取相关设备组件的尺寸、检修要求的相关信息。
进一步,步骤S4中带电点显示程序判据流程如下:
S41:选取工作地点;
S42:工作电力设备图元设置为0;
S43:工作电力设备图元星型拓扑结构外围设备图元设置为1;
S44:判断是否为二次置数;若是,则一次置数值与二次置数值相与为最终值;反之,进行步骤S45;
S45:确定电力设备图元置数值;
S46:置数值为0的设备单元为工作区域;置数值为1的设备图元为带电区域;
S47:显示带电区域。
进一步,步骤S4中通过图像拓扑结构技术可以生成设备图元的逻辑序列实现设备与设备之间的功能关系,同时通过平台数据分析功能整理“典型工作类型-工作设备-工作危险点”映射关系,实现危险点显示;
所述危险点提示包括根据工作班组的工作地点、工作内容自动生成工作票安全措施以及危险点的内容。
进一步,步骤S5中查阅的关键信息包括有:一次电力设备、保护屏柜和GIS汇控柜的二次设备以及变电站站用电系统。
进一步,还包括有电力设备图元信息接口与所述一次电力设备连接,可查询电力设备机构、气压及油位表计的设备信息;
电力设备图元信息接口与所述保护屏柜连接,可查询保护装置、压板、端子号信息;
电力设备图元信息接口与所述GIS汇控柜连接,可查询控制面板、空开信息;
电力设备图元信息接口与所述变电站系统连接,可查询站用电负荷、空开信息。
进一步,所述系统还包括有S7:开发辅助系统Web APP,将变电站VR全景辅助系统开发成Web APP,优化操作界面,提供各类功能接口。
进一步,所述系统连接如下:平台服务器与各地区变电站连接,所述平台服务器与所述辅助系统Web APP连接,所述辅助系统Web APP通过路由器与用户终端、手机终端以及运维站PC端连接。
由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:变电站VR全景智能辅助系统极大程度上提升变电站现场作业的管理水平和工作效率。首先,利用VR系统使得工作方案设置更合理。通过访问变电站VR全景系统,依据现场的图像资料进行规划,避免工作出现遗漏,直观的交代工作,使得作业人员对工作现场有全面的了解。其次,减少工作票开票的错误,降低工作票返改率,VR模式可极大程度上还原变电站的设备情况,通过对工作地点及临近运行设备的远程查阅、浏览,使得工作地点处安全措施的布置更加合理,缩短现场勘查时间的同时提高工作效率,节省人工成本。
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为本发明的系统流程图。
图2为本发明的带电点显示程序判据流程图。
图3为本发明的变电站VR全景智能辅助系统图。
图4为本发明的信息查阅功能图。
图5为本发明的变电站内VR场景建模图。
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:如图1至图5所示;一种基于虚拟现实技术变电站全景智能开票系统,它包括有:
S1:实景建模,对单个变电站内进行分区、分场景的实景建模,生成变电站内各个场景的VR全景地图;覆盖所有的电力设备,生成各站设备数据库。运用PanoramaStudio 2.1软件将实景照片进行全景拼接,建立变电站内各个相关场景的VR实景模型。
S2:图像拓扑分割,以步骤S1中的VR全景地图中电力设备为单位,进行图像分割,按不同类型的设备定义逻辑值,并按照系统的功能需求建立图元间的拓扑结构和逻辑关系;
S3:通过电力设备及设备内部的建模,实现对站内任意设备进行查勘,并在不停电的前提下对电力设备内部进行查勘;
S4:工作辅助,以步骤S2中建立的图元间的拓扑结构和逻辑关系,实现危险点、带电点显示,自动生成工作票安全措施及危险点;
S5:通过一次设备、二次屏柜的电力设备图元设置信息接口,实现对应电力设备关键信息的快速查阅;
S6:上传服务器,将模型数据上传云端服务器。
步骤S1中实景建模中分区包括:对不同电压等级和不同电力设备进行实景建模;实景建模中分场景包括:户内电力设备采取多点360°环拍,户外电力设备采用航拍、360°环拍;同时生成各变电站的设备数据库。
步骤S2中图像拓扑分割包括:以主变、GIS间隔、线路间隔、电容器间隔为图元单位进行图像分割,对每一设备都建立相应的星型拓扑结构;通过图像拓扑结构生成设备图元的逻辑序列,实现设备与设备间的功能关系。
步骤S3中查勘包括有:
在分区、分场景建模的基础上,电力设备内部采用多点成像拍摄;
在不停电的前提下,对设备内部进行查勘,并调取相关设备组件的尺寸、检修要求的相关信息。
步骤S4中带电点显示程序判据流程如下:
S41:选取工作地点;
S42:工作电力设备图元设置为0;
S43:工作电力设备图元星型拓扑结构外围设备图元设置为1;
S44:判断是否为二次置数;若是,则一次置数值与二次置数值相与为最终值;反之,进行步骤S45;
S45:确定电力设备图元置数值;
S46:置数值为0的设备单元为工作区域;置数值为1的设备图元为带电区域;
S47:显示带电区域。
步骤S4中通过图像拓扑结构技术可以生成设备图元的逻辑序列实现设备与设备之间的功能关系,同时通过平台数据分析功能整理“典型工作类型-工作设备-工作危险点”映射关系,实现危险点显示;
所述危险点提示包括根据工作班组的工作地点、工作内容自动生成工作票安全措施以及危险点的内容。
步骤S5中查阅的关键信息包括有:一次电力设备、保护屏柜和GIS汇控柜的二次设备以及变电站站用电系统。
还包括有电力设备图元信息接口与所述一次电力设备连接,可查询电力设备机构、气压及油位表计的设备信息;
电力设备图元信息接口与所述保护屏柜连接,可查询保护装置、压板、端子号信息;
电力设备图元信息接口与所述GIS汇控柜连接,可查询控制面板、空开信息;
电力设备图元信息接口与所述变电站系统连接,可查询站用电负荷、空开信息。
所述系统还包括有S7:开发辅助系统Web APP,将变电站VR全景辅助系统开发成Web APP,优化操作界面,提供各类功能接口。
所述系统连接如下:平台服务器与各地区变电站连接,所述平台服务器与所述辅助系统Web APP连接,所述辅助系统Web APP通过路由器与用户终端、手机终端以及运维站PC端连接。
所述系统还包括有:不停电查勘功能、危险点提示功能、静态设备信息查阅功能、动态设备信息查阅功能、培训功能;
不停电查勘功能,在变电站VR系统中,针对单个设备场景,根据单个设备内部的设备组件相对位置、尺寸大小,建立设备内部的设备组件图元,生成设备内部的VR场景。例如开关柜内部的工作,通过VR系统场景,呈现出开关柜电缆头、电流互感器、接线铜排、母线铜排、开关柜闭锁机构等设备组件的相对位置、尺寸大小和设备组件参数,实现开关柜内工作的不停电查勘。
危险点提示功能,根据变电站内不同工作地点、工作类型情况下的危险点分析,建立危险点数据分析数据库。结合变电站VR系统,通过工作地点、工作类型以及危险点的映射关系,在工作地点处显示工作过程中可能出现的危险点,能够在工作前提醒和强化工作人员的安全作业意识。
静态设备信息查阅功能,利用VR系统分区、分场景的特点,针对单个间隔场景,在设备图元的基础上,根据设备构成组件,建立每一个设备部件的信息图元,涵盖设备组件的铭牌、实际尺寸等相关信息,方便设备组件的备品备件的准备工作和设备故障时能及时联系厂家。例如GIS设备的SF6密度表、开关柜内CT等设备。
动态设备信息查阅功能,基于搭建的VR系统辅助平台,开发VR系统的视屏接口,结合变电站实时监控系统,针对每一间隔的设备,通过VR系统中的设备图元,调用变电站视屏监控系统,查询SF6气体的压力、主变油温、油枕油位以及开关柜面板显示情况等实时信息。使得运维人员能够方便、快捷的掌握设备的一些实际运行状况。
培训功能,实景建模的VR系统可以作为新进工作人员的培训系统,熟悉各变电站设备构成、相对位置以及相关的设备信息。在VR系统中,嵌入变电站设备巡视流程、标准化作业流程、工作票开票规定、外协单位相关规定、变电站第一种工作票、第二种工作票填写范本等相关的工作培训。
以某变电公司为例:维护的变电站设备布置各有差异,设备情况参差不齐,在开展工作的过程中往往遇到以下情况:
1)变电站设备信息查阅复杂。设备的图形图片资料不齐全且归类不科学,在查询变电站相关设备的资料时过程繁琐、效率较低。
2)变电站内工作现场查勘效果差。施工单位在开展工作时,存在不熟悉工作地点与邻近运行设备的情况,未认真组织现场勘查。另外,大型工作现场查勘耗时长,见表1:
表1辖区变电站查勘耗时统计
注:统计周期为半年。
辖区内变电站距离运维站远近不一,偏远变电站数量占50%以上,到现场实地查勘耗时长。见表2:
表2辖区变电站行程耗时统计
注:统计周期为半年。
3)工作票返改率高。各施工单位人员素质不一,对工作中带电点及运行设备不清楚,安全措施布置凌乱,导致工作票审核、修改的过程来回往复,耗费大量人力物力。见表3:
表3工作票返改数据统计
注:统计周期为半年。
目前,除去变电站倒闸操作、消除设备缺陷的运维日常工作,近几年变电站的技改、新投工作日益增多,运维人员也面临着巨大的考验。因此,探索一个辅助系统来辅助变电站工作人员进行设备查勘、工作票开票、信息查阅具有重要的意义。本发明的技术基础:
1)VR虚拟现实技术。采用VR实景建模技术,将真实感图形图像实时绘制并建立模型,通过不同VR表现方法、算法渲染在表现设备上,以沉浸方式呈现给用户。让用户能身临其境的与系统进行互动。
2)云共享技术。依托互联网,面向客户提供安全、快速、便捷的网络计算和数据存储的服务模式。将VR实景模型上传至云服务器,用户通过PC终端、手机终端可以随时随地访问、查阅相关数据,并使用平台服务解决工作问题。
本发明带来的经济效益:
以某供电公司现有的设备查勘数据为基础进行估算:
基于表2中平均时速与往返平均耗时,设定辖区内所有变电站工程车时速70km/h,平均一个站的往返耗时均值。半年内总计查勘出行316次,按照工程车油耗每公里1.5元计算(含路桥),半年查勘耗费为:
70*316*1.5=33180元
人工成本按100元/次计算,每次勘察两人一组,高温半年共计查勘316次。则人工成本估算为:
100*2*316=63200元
综上所述,通过变电站VR智能运检系统半年直接经济效益达到:33180+63200=96380元。
本发明带来的社会效益:
系统使变电站外施工单位能进行更高效、全面的工作查勘,了解工作中危险点,保障了作业人员的安全。同时,系统能辅助电力企业高效的开展变电站相关的运检工作,提高供电设备的可靠性,保障电力供应。此外,VR实景建模和图像拓扑多元功能开发的模式可供电厂、燃气等设备运维单位借鉴,发挥更大作用。
随着变电站的集约化管理,以及变电站设备的更新换代越来越快,运维站和检修班组管理的变电站数量将越来越多,设备种类也越来越多,使得变电站VR智能运检系统在电力企业具有极大的推广价值。
本发明具有的有益效果:
1.实现移动终端远程查勘变电站内布置和设备情况。以全景地图的方式,实现人机交互,实现变电站内的分区浏览。从视觉表现上,以身临其境的感觉进行变电站的现场勘查工作,使得作业人员对工作现场有全面的了解,缩短现场勘查时间的同时提高工作效率,节省人工成本。其次,采用PC和手机终端进行远程访问,提高了工作查勘效率。最后,VR全景智能辅助系统还能对安全距离不够的运行设备进行不停电查勘,减少了停电时间。
2.辅助工作人员进行工作票开票,能显示工作地点周围的带电设备,能进行安全措施的布置;对于外施工单位还能查阅工作票填写规定、范例工作票等。基于变电站VR全景智能辅助系统,降低工作票返改率。
3.变电站VR智能辅助系统实现了设备信息的地图式查阅,以变电站设备为索引目录,实现对一次设备的机构、表计等信息,二次设备的装置、空开压板,GIS屏柜、站用电等重要屏柜相关设备信息的直观快速索引,提高信息查阅效率,能辅助进行故障处理等工作。
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 (10)
1.一种基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,所述方法包括有:
S1:实景建模,对单个变电站内进行分区、分场景的实景建模,生成变电站内各个场景的VR全景地图;
S2:图像拓扑分割,以步骤S1中的VR全景地图中电力设备为单位,进行图像分割,按不同类型的设备定义逻辑值,并按照系统的功能需求建立图元间的拓扑结构和逻辑关系;
S3:通过电力设备及设备内部的建模,实现对站内任意设备进行查勘,并在不停电的前提下对电力设备内部进行查勘;
S4:工作辅助,以步骤S2中建立的图元间的拓扑结构和逻辑关系,实现危险点、带电点显示,自动生成工作票安全措施及危险点;
S5:通过一次设备、二次屏柜的电力设备图元设置信息接口,实现对应电力设备关键信息的快速查阅;
S6:上传服务器,将模型数据上传云端服务器。
2.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,步骤S1中实景建模中分区包括:对不同电压等级和不同电力设备进行实景建模;实景建模中分场景包括:户内电力设备采取多点360°环拍,户外电力设备采用航拍、360°环拍;同时生成各变电站的设备数据库。
3.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,步骤S2中图像拓扑分割包括:以主变、GIS间隔、线路间隔、电容器间隔为图元单位进行图像分割,对每一设备都建立相应的星型拓扑结构;通过图像拓扑结构生成设备图元的逻辑序列,实现设备与设备间的功能关系。
4.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,步骤S3中查勘包括有:
在分区、分场景建模的基础上,电力设备内部采用多点成像拍摄;
在不停电的前提下,对设备内部进行查勘,并调取相关设备组件的尺寸、检修要求的相关信息。
5.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,步骤S4中带电点显示程序判据流程如下:
S41:选取工作地点;
S42:工作电力设备图元设置为0;
S43:工作电力设备图元星型拓扑结构外围设备图元设置为1;
S44:判断是否为二次置数;若是,则一次置数值与二次置数值相与为最终值;反之,进行步骤S45;
S45:确定电力设备图元置数值;
S46:置数值为0的设备单元为工作区域;置数值为1的设备图元为带电区域;
S47:显示带电区域。
6.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,步骤S4中通过图像拓扑结构技术可以生成设备图元的逻辑序列实现设备与设备之间的功能关系,同时通过平台数据分析功能整理“典型工作类型-工作设备-工作危险点”映射关系,实现危险点显示;
所述危险点显示包括根据工作班组的工作地点、工作内容自动生成工作票安全措施以及危险点的内容。
7.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,步骤S5中查阅的关键信息包括有:一次电力设备、保护屏柜和GIS汇控柜的二次设备以及变电站站用电系统。
8.如权利要求7所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,还包括有电力设备图元信息接口与所述一次电力设备连接,可查询电力设备机构、气压及油位表计的设备信息;
电力设备图元信息接口与所述保护屏柜连接,可查询保护装置、压板、端子号信息;
电力设备图元信息接口与所述GIS汇控柜连接,可查询控制面板、空开信息;
电力设备图元信息接口与变电站系统连接,可查询站用电负荷、空开信息。
9.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,所述方法还包括有S7:开发辅助系统Web APP,将变电站VR全景辅助系统开发成Web APP,优化操作界面,提供各类功能接口。
10.如权利要求9所述的基于虚拟现实技术变电站全景智能开票方法,其特征在于,平台服务器与各地区变电站连接,所述平台服务器与所述辅助系统Web APP连接,所述辅助系统Web APP通过路由器与用户终端、手机终端以及运维站PC端连接。
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