CN110942698A - 一种配网不停电作业的模拟实操管控平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配网不停电作业的模拟实操管控平台，属于电力系统技术领域，包括：仿真教学模块；仿真考核模块，建立三维虚拟场景，受训人员以完成配网作业并得到作业数据和考核评分信息，提供穿戴装置在误操作时输出警告动作；仿真防护模块，误操作时输出到实时防护动作更新防护模型；多人协同模块，多个受训人员协同完成一配网作业；数据分析模块，分析处理得到分析报表。本发明的有益效果：模拟更多的配网作业环境，高效进行标准作业流程的教学并收集学习数据、进行模拟配网作业并收集作业数据以及在误操作时进行防护操作并收集身体数据，以便进行统计得到培训、分配计划、更新升级穿戴装置的防护性能以及人员培训和安排计划。

Description

一种配网不停电作业的模拟实操管控平台

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于网络和虚拟现实技术的配网不停电作业的模拟实操管控平台。

背景技术

10kV配电网作为发、输电系统联接用户侧的重要一环，位于电力系统的终端环节，是中低压配电的重要构成部分，主要担任着为用户输送和分配电能的功能。由于我国经济水平的不断提高，用电需求的不断扩大，因而对配电网的可靠性提出了越来越高的要求。

由于10KV配电网络绝缘水平低，在大气过电压或其他外界因素作用下易发生故障，需及时检修，然而，为了提高配网供电可靠性，不影响用户正常用电，工作人员必须在配网不停电的情况下进行故障检修，危险性高，因此，对工作人员配网不停电作业的要求更为严格，配网不停电作业的模拟仿真训练和结果考核显得尤为重要，受训者进行大量的安全培训和模拟仿真训练后，需要通过严格的考核，才可上岗。

现有技术中，配网不停电作业的考核采用实操的方式，在特定的场地内人为设置故障供受训者进行检修，在受训者进行作业时，考评人对其作业进行人工打分。

然而，一方面，由于场地空间和设备有限，考核的试题局限性大，无法模拟出更多的现实环境，另一方面，人工考评的方式可靠性低，耗费更多的人力和物力，造成资源浪费。

并且，对于考核过程中出现误操作时如何即时提醒受训人员、如何通过考核过程中各种情况在实际操作中更新升级受训人员的防护装置也成为需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开一种基于网络和虚拟现实技术的配网不停电作业的模拟管控平台。

一种配网不停电作业的模拟实操管控平台，包括：

仿真教学模块，用于向受训人员展示配网不停电作业的标准作业流程，并采集所述受训人员的学习数据；

仿真考核模块，基于虚拟现实技术建立对应配网作业平台的投射有工器具三维模型的三维虚拟场景，并获取预先设置的增强现实装置传输的作业数据，根据预设的评价模型对所述作业数据进行分析处理得到关联于所述受训人员的作业熟练度的考核评分信息，上述增强现实装置用于提供给所述受训人员以完成配网作业并得到所述作业数据，所述仿真考核模块还用于在所述受训人员出现误操作时向预先设置的穿戴装置输出警告动作；

仿真防护模块，连接所述仿真考核模块，用于根据所述受训人员的身份信息和在历史的所述配网作业中的所述警告动作处理得到防护模型，在所述受训人员出现误操作时，根据所述防护模型对所述误操作进行处理得到实时防护动作，并通过所述穿戴装置向所述受训人员输出所述实时防护动作以降低所述警告动作对所述受训人员的影响，并获得输出所述实时防护动作后所述受训人员的身体数据，每完成一次所述配网作业后根据所述身份信息、所述警告动作、所述实时防护动作以及所述身体数据并基于深度学习更新所述防护模型；

多人协同模块，连接所述仿真考核模块和所述仿真防护模块，用于在多个所述受训人员协同完成一配网作业时，实现多个所述受训人员之间的任务分配和实时通讯；

数据分析模块，连接所述仿真教学模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块，用于获取所述受训人员基于所述仿真教学模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块的所有所述操作数据并进行分析处理得到关联于每个所述受训人员的分析报表。

优选的，所述考核评分信息包括所述受训人员的操作流程准确度、重要作业细节掌握度以及作业熟练度。

优选的，所述分析报表包括日常信息、集训信息、竞赛信息、基本信息、个人和多人协同的分析信息以及单个和多个项目的分析信息。

优选的，还包括：

仿真训练模块，连接所述数据分析模块，基于虚拟现实技术建立对应所述配网作业平台的投射有所述工器具三维模型的所述三维虚拟场景，并提供所述增强现实装置给所述受训人员以完成全自由模拟训练作业，并采集所述受训人员的训练数据。

优选的，还包括：

网络通信模块，连接所述仿真教学模块、所述仿真训练模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块，用于联通搭建多级单位的不同供电公司的配网作业平台，并管理每个所述配网作业平台的使用权限，并将每个所述配网作业平台的所有操作数据实时传输至一数据中心以供数据中心的管理人员获取。

优选的，还包括：

可视化监控模块，连接所述仿真教学模块、所述仿真训练模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块，用于实时监控所述受训人员的操作过程。

优选的，还包括：

操作回放模块，连接所述仿真教学模块、所述仿真训练模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块，用于调取所述作业数据以对所述受训人员的操作过程进行回放。

优选的，所述仿真考核模块包括：

第一虚拟现实单元，用于通过虚拟现实眼镜向所述培训人员展示关联于所述配网不停电作业的投射有所述工器具三维模型的所述三维虚拟场景；

第一交互单元，用于预先设置关联于所述穿戴装备的多个操作动作和相应的交互操作，所述培训人员穿戴所述穿戴装置进行所述操作动作时，所述第一交互单元通过所述穿戴设置中内置的体感传感器识别该操作动作并在所述三维虚拟场景实现相应的所述交互操作。

优选的，所述仿真训练模块包括：

第二虚拟现实单元，用于通过虚拟现实眼镜向所述培训人员展示关联于所述配网不停电作业的投射有所述工器具三维模型的所述三维虚拟场景；

第二交互单元，用于预先设置关联于所述穿戴装备的多个操作动作和相应的交互操作，所述培训人员穿戴所述穿戴装置进行所述操作动作时，所述第二交互单元通过所述穿戴设置中内置的体感传感器识别该操作动作并在所述三维虚拟场景实现相应的所述交互操作。

优选的，所述多人协同模块包括：

语音通讯单元，用于异地的不同所述受训人员在协同进行所述配网作业时提供语音通讯功能，不同所述受训人员之间通过所述语音通讯模块进行实时沟通。

本发明的有益效果：模拟更多的配网作业环境，高效进行标准作业流程的教学并收集学习数据、进行模拟配网作业并收集作业数据以及在误操作时进行防护操作并收集身体数据，通过学习数据、作业数据以及身体数据获取受训人员的学习、操作信息以便进行统计得到培训和管理计划；

通过身体数据还能更新防护模型以在实际操作中更新升级穿戴装置的防护性能；

通用多人协同模块，根据分析结果提出各类人员的特点和培训需求，可用于培训方案制定、人员定岗定责、竞赛选手选拔等工作中。

附图说明

图1为本发明一种优选的实施例中，配网不停电作业的模拟实操管控平台的功能模块示意图；

图2为本发明一种优选的实施例中，配网不停电作业的模拟实操管控平台的应用示意图；

图3为本发明一种优选的实施例中，仿真考核模块的功能模块示意图；

图4为本发明一种优选的实施例中，仿真训练模块的功能模块示意图；

图5为本发明一种优选的实施例中，多人协同模块的功能模块示意图。

附图标记：

仿真教学模块1，仿真训练模块2，仿真考核模块3，仿真防护模块4，多人协同模块5，数据分析模块6，网络通信模块7，可视化监控模块8，操作回放模块9，虚拟现实主机10，显示器11，VR眼镜12，操作手柄13，数据手套14，环境服务器15，交换机16，数据中心17，第一虚拟现实单元31，第一交互单元32，第二虚拟现实单元21，第二交互单元22，语音通讯单元51。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图1-2所示，一种配网不停电作业的模拟实操管控平台，用于在供电公司的配网作业平台上配置虚拟现实主机10。模拟实操管控平台包括仿真教学模块1、仿真训练模块2、仿真考核模块3、仿真防护模块4、多人协同模块5、数据分析模块6、网络通信模块7、可视化监控模块8以及操作回放模块9，通过虚拟现实主机10管理上述各个模块。具体的，通过虚拟现实主机10在每个配网作业平台构建三维虚拟场景，并进行配网不停电作业(简称配网作业)的标准作业流程的教学、训练以及考核，根据教学、训练以及考核结果分析得到受训人员的各项数据以及各个配网不停电作业的项目数据。虚拟现实主机10可将上述各个模块采集的所有数据通过环境服务器15和交换机16传输至数据中心17，数据中心17端的管理人员可进行数据监控和数据分析等作业。

模拟实操管控平台中各模块的具体实现如下：

仿真教学模块1，用于向受训人员展示配网不停电作业的标准作业流程，并采集上述受训人员的学习数据。具体的，用于展示配网不停电作业的具体操作流程以供培训人员学习，综合图文、动画、语音等形式建立配网不停电作业仿真教学软件，形象生动地解析配网不停电作业标准化操作流程、操作方法、安全要点等内容，以加强受训人员对作业方法的理解和常见问题的认知。

仿真考核模块3，基于虚拟现实技术建立对应配网作业平台的投射有工器具三维模型的三维虚拟场景，并通过增强现实装置提供给上述受训人员以完成配网不停电作业并得到作业数据，每个配网作业平台配置一虚拟现实主机10，其连接下述穿戴装置(穿戴装置可与增强现实装置有重合的部分)，增强现实装置包括显示器11、VR眼镜12、操作手柄13以及数据手套14，用于获取受训人员在模式实操、仿真培训时产生的所有数据，以及获取教学人员在用户、教务、考核管理以及监控、及回访时获取的所有数据。仿真考核模块3还用于根据预设的评价模型对上述作业数据进行分析处理得到关联于上述受训人员的作业熟练度的考核评分信息，上述增强现实装置用于在上述配网作业中采集上述受训人员的操作动作并在上述三维虚拟场景中显示相应的交互操作，上述仿真考核模块3还用于提供上述穿戴装置给上述受训人员以在出现误操作时，向上述受训人员输出警告动作。具体的，以配网作业为依托，评价受训人员的实际动手能力、发现问题的能力、分析问题的能力、解决问题的能力等，考核的内容包括操作流程、重要的作业细节等操作要点，并根据相应模型进行操作熟练程度的评价。

仿真防护模块4，连接上述仿真考核模块3，用于根据上述受训人员的身份信息和在历史的上述配网作业中的上述警告动作处理得到防护模型，在上述受训人员出现误操作时，根据上述防护模型对上述误操作进行处理得到实时防护动作，并通过上述穿戴装置向上述受训人员输出实时防护动作以降低上述警告动作对上述受训人员的影响，并获得输出实时防护动作后上述受训人员的身体数据，每完成一次上述配网作业后根据上述身份信息、上述警告动作、上述实时防护动作以及上述身体数据并基于深度学习更新上述防护模型。具体的，通过身体数据还能更新防护模型以在实际操作中更新升级穿戴装置的防护性能。

多人协同模块5，连接上述仿真考核模块3和上述仿真防护模块4，用于在多个上述受训人员协同完成一配网作业时，实现多个上述受训人员之间的任务分配和实时通讯。具体的，多个受训人员可以身处异地，通过语音通讯单元51进行实时沟通。

网络通信模块7，同于联通搭建多级单位的不同供电公司的配网作业平台，并管理每个上述配网作业平台的使用权限，并将每个上述配网作业平台的所有操作数据实时传输至数据中心17以供数据中心17的管理人员获取。具体的，用于联通搭建一级单位、二级单位、三次单位等不同供电公司的配网不停电作业模拟实操管控平台，确保不同级别单位的使用权限不同，保证数据的实时传输，并将数据传输至数据中心17。

可视化监控模块8，连接上述仿真教学模块1、上述仿真训练模块2、上述仿真考核模块3、上述仿真防护模块4以及上述多人协同模块5，用于实时监控上述受训人员的操作过程。具体的，用于数据中心17实时监控不同受训人员当前的配网不停电作业模拟操作过程。

操作回放模块9，连接上述仿真教学模块1、上述仿真训练模块2、上述仿真考核模块3、上述仿真防护模块4以及上述多人协同模块5，用于调取上述作业数据以对上述受训人员的操作过程进行回访。具体的，用于教员调取数据，对受训人员的操作过程进行回放，给暂未参与培训的受训人员讲解分析操作过程的正确性及注意事项等。

数据分析模块6，连接上述仿真教学模块1、上述仿真训练模块2、上述仿真考核模块3、上述仿真防护模块4以及上述多人协同模块5，虚拟现实主机10获取上述受训人员基于上述仿真教学模块1、上述仿真考核模块3、上述仿真防护模块4以上述多人协同模块5的所有上述操作数据并依次通过环境服务器15、交换机16上传至数据中心17以进行分析处理得到每个上述受训人员的分析报表，环境服务器15用于数据存放配网不停电作业仿真培训项目、用户数据等，数据中心17用于数据分析、大数据展示、监控、回复、统计等。具体的，主要用于对受训人员配网不停电模拟实操的日常信息、集训信息、竞赛信息、基本信息等管理与智能化分析，包括个人或多人协同的分析以及单个或多个项目的分析。包括以下几个方面的分析：个人信息分析：统计训练总时长、任务完成度、安全性、规范性、操作速度等，根据个人的技术等级、岗位匹配性、专业片面性、专业成长性、抗压能力等，给出岗位、培训方案、发展方向等建议。

多人协同分析：统计某段时间内的培训时长、完成情况等信息；选择特征指标计算各类群体的特征参数，如聚类大小、平均任务完成率等,根据分析结果提出各类人员的特点和培训需求，可用于培训方案制定、人员定岗定责、竞赛选手选拔等工作中。

单个项目或多个项目的实操分析：统计各步骤完成度、用时、风险操作等以及难度分级、人员需求、培训重点、风险等；给出项目人员选用建议，培训方案、风险防控等。

如图3所示，上述仿真考核模块3包括：

第一虚拟现实单元31，用于通过虚拟现实眼镜向上述培训人员展示关联于上述配网不停电作业的投射有上述工器具三维模型的上述三维虚拟场景。具体的，以配网不停电作业受训人员的标准化操作能力为目标，通过VR仿真培训系统建立虚拟的配网不停电作业三维场景和全自由模拟操作过程，强化学员对标准化操作过程和技能的理解和掌握。

第一交互单元32，用于预先设置关联于上述穿戴装备的多个操作动作和相应的交互操作，上述培训人员穿戴上述穿戴装置进行上述操作动作时，上述第一交互单元32通过上述穿戴设置中内置的体感传感器识别该操作动作并在上述三维虚拟场景实现相应的上述交互操作。具体的，用于设置配网不停电作业培训过程中受训人员可能使用的动作或交互以及不同动作对应的系统交互操作；通过体感传感器识别培训人员的动画，并触发与动作对应的交互操作。

如图4所示，模拟实操管控平台还包括：

仿真训练模块2，基于虚拟现实技术建立对应上述配网作业平台的投射有上述工器具三维模型的上述三维虚拟场景，并提供上述增强现实装置给上述受训人员以完成全自由模拟训练作业，并采集上述受训人员的训练数据。具体的，以配网不停电作业受训人员的标准化操作能力为目标，通过VR仿真培训系统建立虚拟的配网不停电作业三维场景和全自由模拟操作过程，强化学员对标准化操作过程和技能的理解和掌握。

上述仿真训练模块2包括：

第二虚拟现实单元21，用于通过虚拟现实眼镜向上述培训人员展示关联于上述配网不停电作业的投射有上述工器具三维模型的上述三维虚拟场景；

第二交互单元22，用于预先设置关联于上述穿戴装备的多个操作动作和相应的交互操作，上述培训人员穿戴上述穿戴装置进行上述操作动作时，上述第二交互单元22通过上述穿戴设置中内置的体感传感器识别该操作动作并在上述三维虚拟场景实现相应的上述交互操作。具体的，用于设置配网不停电作业培训过程中受训人员可能使用的动作或交互以及不同动作对应的系统交互操作；通过体感传感器识别培训人员的动画，并触发与动作对应的交互操作。

仿真考核模块3和仿真训练模块2可以集成到同一硬件，只设置一个虚拟现实单元和一个交互单元。

如图5所示，上述多人协同模块5包括：

语音通讯单元51，用于异地的不同上述受训人员在协同进行上述配网作业时提供语音通讯功能，不同上述受训人员之间通过上述语音通讯模块进行实时沟通。具体的，用于异地的不同受训人员在完成同一项配网不停电作业项目时的语音通讯，通过语音沟通实时的了解受训人员的状况以及操作。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述模拟实操管控平台包括：

仿真教学模块，用于向受训人员展示配网不停电作业的标准作业流程，并采集所述受训人员的学习数据；

仿真考核模块，基于虚拟现实技术建立对应配网作业平台的投射有工器具三维模型的三维虚拟场景，并获取预先设置的增强现实装置传输的作业数据，根据预设的评价模型对所述作业数据进行分析处理得到关联于所述受训人员的作业熟练度的考核评分信息，上述增强现实装置用于提供给所述受训人员以完成配网作业并得到所述作业数据，所述仿真考核模块还用于在所述受训人员出现误操作时向预先设置的穿戴装置输出警告动作；

仿真防护模块，连接所述仿真考核模块，用于根据所述受训人员的身份信息和在历史的所述配网作业中的所述警告动作处理得到防护模型，在所述受训人员出现误操作时，根据所述防护模型对所述误操作进行处理得到实时防护动作，并通过所述穿戴装置向所述受训人员输出所述实时防护动作以降低所述警告动作对所述受训人员的影响，并获得输出所述实时防护动作后所述受训人员的身体数据，每完成一次所述配网作业后根据所述身份信息、所述警告动作、所述实时防护动作以及所述身体数据并基于深度学习更新所述防护模型；

多人协同模块，连接所述仿真考核模块和所述仿真防护模块，用于在多个所述受训人员协同完成一配网作业时，实现多个所述受训人员之间的任务分配和实时通讯；

数据分析模块，连接所述仿真教学模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块，用于获取所述受训人员基于所述仿真教学模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块的所有所述操作数据并进行分析处理得到关联于每个所述受训人员的分析报表。

2.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述考核评分信息包括所述受训人员的操作流程准确度、重要作业细节掌握度以及作业熟练度。

3.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述分析报表包括日常信息、集训信息、竞赛信息、基本信息、个人和多人协同的分析信息以及单个和多个项目的分析信息。

4.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述模拟实操管控平台包括：

仿真训练模块，连接所述数据分析模块，基于虚拟现实技术建立对应所述配网作业平台的投射有所述工器具三维模型的所述三维虚拟场景，并提供所述增强现实装置给所述受训人员以完成全自由模拟训练作业，并采集所述受训人员的训练数据。

5.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述模拟实操管控平台包括：

网络通信模块，连接所述仿真教学模块、所述仿真训练模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以及所述多人协同模块，同于联通搭建多级单位的不同供电公司的配网作业平台，并管理每个所述配网作业平台的使用权限，并将每个所述配网作业平台的所有操作数据实时传输至一数据中心以供数据中心的管理人员获取。

6.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述模拟实操管控平台包括：

可视化监控模块，连接所述仿真教学模块、所述仿真训练模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块，用于实时监控所述受训人员的操作过程。

7.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述模拟实操管控平台包括：

操作回放模块，连接所述仿真教学模块、所述仿真训练模块、所述仿真考核模块、所述仿真防护模块以所述多人协同模块，用于调取所述作业数据以对所述受训人员的操作过程进行回放。

8.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述仿真考核模块包括：

第一虚拟现实单元，用于通过虚拟现实眼镜向所述培训人员展示关联于所述配网不停电作业的投射有所述工器具三维模型的所述三维虚拟场景；

第一交互单元，连接所述第一虚拟现实单元，用于预先设置关联于所述穿戴装备的多个操作动作和相应的交互操作，所述培训人员穿戴所述穿戴装置进行所述操作动作时，所述第一交互单元通过所述穿戴设置中内置的体感传感器识别该操作动作并在所述三维虚拟场景实现相应的所述交互操作。

9.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述仿真训练模块包括：

第二虚拟现实单元，用于通过虚拟现实眼镜向所述培训人员展示关联于所述配网不停电作业的投射有所述工器具三维模型的所述三维虚拟场景；

第二交互单元，连接所述第二虚拟现实单元，用于预先设置关联于所述穿戴装备的多个操作动作和相应的交互操作，所述培训人员穿戴所述穿戴装置进行所述操作动作时，所述第二交互单元通过所述穿戴设置中内置的体感传感器识别该操作动作并在所述三维虚拟场景实现相应的所述交互操作。

10.根据权利要求1的适用于配网不停电作业的模拟实操管控平台，其特征在于，所述多人协同模块包括：

语音通讯单元，用于异地的不同所述受训人员在协同进行所述配网作业时提供语音通讯功能，不同所述受训人员之间通过所述语音通讯模块进行实时沟通。

Images