CN111313553A - 基于vr技术的变电站二次设备监控系统 - Google Patents
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Abstract
基于VR技术的变电站二次设备监控系统，属于电力系统领域，本发明为解决现有综自站远程监控系统无法实现调控中心与运维站多用户并发远程浏览及多计算机切换的问题。本发明包括变电站采集层、服务器层和双中心调用层；变电站采集层：包括终端VR图像采集单元和数字信号采集模块；采集的变电站二次设备的数字信号和VR图像作为监控数据通过网络传输模块发送给服务器层；服务器层：变电站综合自动化服务器接收变电站采集层发送的监控数据并存储在数据存储模块中；双中心调用层：调控中心或运维站以用户的身份通过带外管理子模块、带内管理子模块从变电站综合自动化服务器调取监控数据。本发明可实现调控中心与运维站多用户并发远程浏览及多计算机切换。
Description
技术领域
本发明涉及对变电站二次设备的监控技术，属于电力系统领域。
背景技术
变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息、数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础,以数据通讯为手段,以信息共享为目标。
现有综自站远程监控系统由两级中心运维管理系统和变电站远程运维单元组成。一级为调控中心、一级为运维站，运维中心管理系统由运维管控子系统和安全审计子系统组成，完成对变电站监控系统的远程运维管控。在运维中心运行变电站智能运维管理系统，后台软件及安全审计系统，统一接管变电站运维设备，提供运维操控、安全审计。安全审计系统主要实现全程记录操作人员对被控设备远程操作时的操作画面，用以规范操作人员行为。保证自动化设备和系统的运行可靠性和运行维护效率，从而实现无人值守。
但现有综自站远程监控系统这种系统布局存在着运行维护效率低，无法实现调控中心与运维站多用户并发远程浏览及多计算机切换，系统故障检测效能不理想，二次设备信息展示不够完整等问题。
发明内容
本发明目的是为了解决现有综自站远程监控系统无法实现调控中心与运维站多用户并发远程浏览及多计算机切换的问题，提供了一种基于VR技术的变电站二次设备监控系统。
本发明所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统包括变电站采集层、服务器层和双中心调用层；每个变电站二次设备的监控数据均由变电站采集层发送给服务器层，双中心调用层从服务器层远程调取各变电站二次设备的监控数据；
变电站采集层：包括终端VR图像采集单元和数字信号采集模块；数字信号采集模块通过分频器采集变电站二次设备的数字信号，终端VR图像采集单元采集变电站二次设备的三维图像信息并形成VR图像，所述变电站二次设备的数字信号和VR图像作为监控数据通过网络传输模块发送给服务器层；
服务器层：包括变电站综合自动化服务器、SVG浏览器显示模块、网络传输模块和数据存储模块；变电站综合自动化服务器接收变电站采集层发送的监控数据并存储在数据存储模块中；变电站综合自动化服务器还将监控数据在SVG浏览器显示模块上进行可缩放矢量图形SVG显示；
双中心调用层：调控中心或运维站以用户的身份通过带外管理子模块、带内管理子模块从变电站综合自动化服务器调取监控数据。
优选地，终端VR图像采集单元包括云台相机、图像采集模块和后台服务器；云台相机获取变电站二次设备的多角度图像，并通过图像采集模块发送给后台服务器进行处理生成VR图像。
优选地，终端VR图像采集单元还包括VR展示APP，VR展示APP从后台服务器调取VR图像以供变电站终端工作人员使用。
优选地，服务器层还包括串口模块，在变电站和变电站综合自动化服务器之间通过串口模块建立有线连接。
优选地，服务器层还包括电源管理模块，所述电源管理模块为变电站综合自动化服务器提供工作电源及管理服务。
优选地，云台相机选择一体机，或单反相机、全景云台设备组装而成。
优选地，带外管理子模块是基于IPMI(Intelligent Platform ManagementInterface的缩写，智能平台管理接口)规范的服务器监控管理模块；所述带内管理子模块的是基于UEFI(Unified Extensible Firmware Interface的缩写，统一可扩展固件接口)的服务器管理模块；带外管理子模块和带内管理子模块之间的通讯模块是基于SMBus(System Management Bus，系统管理总线)网络的寄存器组；
用户通过带外管理子模块将分系统配置信息保存在该子系统的配置文件中，带外管理子模块对整个系统开机；
带内管理子模块动作，进入循环获取分区配置信息的时间点；与此同时，带外管理子模块将配置信息转换成数据格式并写入通讯模块中，带内系统读取配置信息并判断是否有效，如数据有效，则按配置数据对主非节点做不同的初始化动作，建立系统表，最后引导该节点下挂载操作系统，完成分区系统的启动。
本发明的优点：本发明将实时监控技术、虚拟媒体技术、数据采集等技术相结合，实现对变电站的双中心远程浏览监控，即调控中心和多个运维站中心都可以通过带外管理子模块以用户的身份对无人值守的变电站二次设备进行远程浏览，监控二次设备的工作状态，运维站还可实现后台机在线远程升级系统及维护操作。本发明运行维护效率高，可实现调控中心与运维站多用户并发远程浏览及多计算机切换，系统故障检测效能理想，二次设备信息展示完整。
本发明监控技术不仅适用单个变电站的独立监控管理、实时监控，更适合多个变电站的远程集中管理。可以实现跨平台操作，只要能上网的地方即可实时监测变电站设备工作情况。本系统能够充分利用变电站现有的网络环境，直接将无人值守主机接入网络即可，不影响原有网络结构，易于日后系统扩展。充分满足变电站用户对环境各种指标的监测要求。核心设备可采用嵌入式操作系统，便于安装，无需人员管理，适于多种恶劣环境应用。
本发明通过采用VR虚拟现实技术使二次设备信息以三维立体、语音、视觉感知等方式获得展示，远程监控效果更好。
附图说明
图1是本发明所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统包括变电站采集层、服务器层和双中心调用层；每个变电站二次设备的监控数据均由变电站采集层发送给服务器层，双中心调用层从服务器层远程调取各变电站二次设备的监控数据；
变电站采集层：包括终端VR图像采集单元和数字信号采集模块；数字信号采集模块通过分频器采集变电站二次设备的数字信号，终端VR图像采集单元采集变电站二次设备的三维图像信息并形成VR图像，所述变电站二次设备的数字信号和VR图像作为监控数据通过网络传输模块发送给服务器层；
服务器层：包括变电站综合自动化服务器、SVG浏览器显示模块、网络传输模块和数据存储模块；变电站综合自动化服务器接收变电站采集层发送的监控数据并存储在数据存储模块中；变电站综合自动化服务器还将监控数据在SVG浏览器显示模块上进行可缩放矢量图形SVG显示；
双中心调用层：调控中心或运维站以用户的身份通过带外管理子模块、带内管理子模块从变电站综合自动化服务器调取监控数据。双中心指的是调控中心和运维站。
终端VR图像采集单元包括云台相机、图像采集模块和后台服务器；云台相机获取变电站二次设备的多角度图像，并通过图像采集模块发送给后台服务器进行处理生成VR图像。
云台相机选择一体机，或单反相机、全景云台设备组装而成。在后台服务器对拍摄的多角度图片进行融合拼接，形成三维全景图，利用3DMAX进行三维场景制作，渲染生成三维全景图VR，后台服务器将VR图像通过网络远程发送至变电站综合自动化服务器。
变电站二次设备的电气状态信息以数字信号的形式通过分频器被数字信号采集模块采集，并通过网络发送至变电站综合自动化服务器。
变电站二次设备的VR图像和数字信号作为监控数据被变电站综合自动化服务器接收。并在SVG浏览器模块上进行显示，SVG可缩放矢量图形是基于可扩展标记语言，用于描述二维矢量图形的一种图形格式。本实施方式SVG浏览器具有不依赖分辨率及支持事件处理器等功能，最适合带有大型渲染区域的应用程序。
在电力系统中组建自动化光纤专网作为主通道，在通讯光缆遭受外力破坏或故障的情况下，引入《电力监控系统安全防护规定》的电力系统中带安全防护的无线公网通讯作为电力调度远程运维管理备用通道。
带外管理子模块是基于IPMI规范的服务器监控管理模块；所述带内管理子模块的是基于UEFI的服务器管理模块；带外管理子模块和带内管理子模块之间的通讯模块是基于SMBus网络的寄存器组；
用户通过带外管理子模块将分系统配置信息保存在该子系统的配置文件中，带外管理子模块对整个系统开机；
带内管理子模块动作，进入循环获取分区配置信息的时间点；与此同时，带外管理子模块将配置信息转换成数据格式并写入通讯模块中，带内系统读取配置信息并判断是否有效，如数据有效，则按配置数据对主非节点做不同的初始化动作，建立系统表，最后引导该节点下挂载操作系统，完成分区系统的启动。
运维站通过带内带外两种操控模式实现对变电站二次重要设备的远程管理。
采用本实施方式监控系统实现调控中心和运维站多用户并发远程浏览，用户无需到达各个变电站现场，通过远程浏览的方式访问变电站后台设备，浏览全站运行工况。
在调控中心主要实现对无人值守变电站的远程浏览、运行环境监视、远程视频监视、主要设备监视功能，另外，本发明通过管理工作站可以维护远程管理系统的主要设备及监视该系统的运行工况。
在运维站主要实现对无人值守变电站的远程浏览、运行环境监视、设备远程监控、远程视频监视、远程读取、虚拟媒体，还可以实现后台机在线远程维护功能。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，终端VR图像采集单元还包括VR展示APP，VR展示APP从后台服务器调取VR图像以供变电站终端工作人员使用。
引入VR概念，以三维立体、语音、视觉感知等方式将采集的二次设备信息进行展示，在APP上的展示视图可以进行自定义。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，服务器层还包括串口模块，在变电站和变电站综合自动化服务器之间通过串口模块建立有线连接。
本实施方式在服务器层和变电站之间建立有线连接，是为了防止网络传输发生故障时无法进行数据的有效传输，有线传输的安全性高。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式一作进一步说明，服务器层还包括电源管理模块，所述电源管理模块为变电站综合自动化服务器提供工作电源及管理服务。
用户在主站端通过对电源管控单元的电源控制，来实现二次设备运行状态的远程控制，方便用户对设备的远程管理。
Claims (7)
1.基于VR技术的变电站二次设备监控系统，其特征在于，包括变电站采集层、服务器层和双中心调用层；每个变电站二次设备的监控数据均由变电站采集层发送给服务器层，双中心调用层从服务器层远程调取各变电站二次设备的监控数据；
变电站采集层：包括终端VR图像采集单元和数字信号采集模块；数字信号采集模块通过分频器采集变电站二次设备的数字信号，终端VR图像采集单元采集变电站二次设备的三维图像信息并形成VR图像，所述变电站二次设备的数字信号和VR图像作为监控数据通过网络传输模块发送给服务器层；
服务器层：包括变电站综合自动化服务器、SVG浏览器显示模块、网络传输模块和数据存储模块；变电站综合自动化服务器接收变电站采集层发送的监控数据并存储在数据存储模块中；变电站综合自动化服务器还将监控数据在SVG浏览器显示模块上进行可缩放矢量图形SVG显示；
双中心调用层：调控中心或运维站以用户的身份通过带外管理子模块、带内管理子模块从变电站综合自动化服务器调取监控数据。
2.根据权利要求1所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统，其特征在于，终端VR图像采集单元包括云台相机、图像采集模块和后台服务器；云台相机获取变电站二次设备的多角度图像，并通过图像采集模块发送给后台服务器进行处理生成VR图像。
3.根据权利要求2所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统，其特征在于，终端VR图像采集单元还包括VR展示APP，VR展示APP从后台服务器调取VR图像以供变电站终端工作人员使用。
4.根据权利要求1所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统，其特征在于，服务器层还包括串口模块，在变电站和变电站综合自动化服务器之间通过串口模块建立有线连接。
5.根据权利要求1所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统，其特征在于，服务器层还包括电源管理模块，所述电源管理模块为变电站综合自动化服务器提供工作电源及管理服务。
6.根据权利要求2所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统，其特征在于，云台相机选择一体机，或单反相机、全景云台设备组装而成。
7.根据权利要求1所述基于VR技术的变电站二次设备监控系统，其特征在于，带外管理子模块是基于IPMI规范的服务器监控管理模块；所述带内管理子模块的是基于UEFI的服务器管理模块；带外管理子模块和带内管理子模块之间的通讯模块是基于SMBus网络的寄存器组；
用户通过带外管理子模块将分系统配置信息保存在该子系统的配置文件中，带外管理子模块对整个系统开机；
带内管理子模块动作，进入循环获取分区配置信息的时间点；与此同时，带外管理子模块将配置信息转换成数据格式并写入通讯模块中，带内系统读取配置信息并判断是否有效，如数据有效，则按配置数据对主非节点做不同的初始化动作，建立系统表，最后引导该节点下挂载操作系统，完成分区系统的启动。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113012484A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-22 | 国家电投集团电站运营技术（北京）有限公司 | 基于vr的风力发电工程教学信息处理方法、装置及设备 |
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| CN209105322U (zh) * | 2017-06-09 | 2019-07-12 | 国网浙江省电力公司温州供电公司 | 一种基于vr可视化技术的变电站平台 |
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