CN111476330A - 一种变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统与方法，包括网络协同平台、手持智能终端、设备RFID标签以及AR设备；通过建立网络平台，利用三维数字化技术和RFID电子标签技术，实现变电站工程电气设备从生产制造、设备运输、现场验货、电气安装、以及到运维检修等全生命周期过程的实时跟踪、信息录入和全方位指导，以提高精细化管理变电站电气设备的管理效率。

Description

一种变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统与方法

技术领域

本发明涉及变电站技术领域，特别是一种变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统与方法。

背景技术

众所周知，变电站工程电气设备从生产制造、设备运输、现场验货、电气安装、以及到运维检修等过程均涉及许多零部件，过程复杂，需要极高的精细化管理水平。现阶段变电站工程，电气设备在上述过程中仍存在以下几方面问题：

1）生产制造过程仍采用设计人员人工旁站监造的方法。

2）对设备运输跟踪力度仍不够，并未用上现代化的跟踪定位方法和新技术。

3）电气设备现场验货仍采用人工清点，耗时费力，效率低的同时也有错漏的风险。

4）电气安装采用传统二维纸质图纸配合口述传授的方式完成，效率低下，并且容易出错。

5）电气设备制造商提供的设备信息、说明书等材料均采用纸质或PDF方式存档，在使用时需要手动查找档案，使用起来不方便，并未能很好地指导电气设备的运维检修和零部件更换。

随着电力工程技术和新兴数字化技术的迅速发展，变电站电气设备的种类越来越多，对变电站电气设备的要求也越来越高，传统的变电站电气设备管理工作越来越无法满足市场的需求，此问题亟待解决。充分利用现代化新兴技术，优化变电站电气设备管理，增强电气设备管理的时效性和效率是变电站工程管理的必然要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统与方法，通过建立网络平台，利用三维数字化技术和RFID电子标签技术，实现变电站工程电气设备从生产制造、设备运输、现场验货、电气安装、以及到运维检修等全生命周期过程的实时跟踪、信息录入和全方位指导，以提高精细化管理变电站电气设备的管理效率。

本发明采用以下方案实现：一种变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统，包括网络协同平台、手持智能终端、设备RFID标签以及AR设备；

所述设备RFID标签贴附于一设备上，并且写入有该设备对应的设备信息；

所述手持智能终端与网络协同平台通信相连，并能够扫描设备RFID以进行读取或者写入的操作；所述手持智能终端集成有显示模块以及语音播报模块；

所述AR设备与所述网络协同平台通信相连，用以将实时采集的手势信息与图像信息传递至网络协同平台。

本发明还提供了一种基于上文所述的变电站电气设备安装监管系统的监管方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：对照二维设计图纸，创建三维数字化模型，直观展示变电站电气设备各组件和零部件之间的关系；

步骤S2：所述网络协同平台接收电气设备制造商上传的三维建模制造过程，供工程设计人员和建设管理人员能够实时跟踪电气设备制造过程中的情况，同时，所述网络协同平台接收工程设计人员和建设管理人员上传的反馈问题，供电气设备制造商能够及时纠偏；

步骤S3：所述设备RFID标签中存储有电气设备制造商写入的该设备生产过程的关键参数和信息，并作为该电气设备各组件和部件实物ID编码的一部分；当电气设备制造完成后，所述设备RFID标签由电气设备制造商写入包括此电气设备的三维数字化说明书、标准检查流程和最优化拆解在内的三维动画信息，同时所述网络协同平台接收由电气设备制造商上传的包括此电气设备的三维数字化说明书、标准检查流程和最优化拆解在内的三维动画信息；

步骤S4：在电气设备运输的过程中，定期或定点将电气设备的运输位置写入设备RFID标签中，并同时上传至网络协同平台，供工程设计和建设单位通过网络协同平台全程跟踪电气设备所到达的位置；

步骤S5：当电气设备如期进场时，由手持设备扫描电气设备各组件和部件上的设备RFID标签，能够快速统计各组件和部件的到货数量，并自动上传到网络协同平台上，以核验电气设备的ID编码，自动核对前期设备采购审批单的信息，确定到场电气设备的数据准确无误之后，即完成电气设备的到货验收；

步骤S6：安装工人通过手持智能终端，扫描设备RFID标签快速获取安装电气设备所需的零部件，并做好安装前的所有技术准备工作和安全交底工作；

步骤S7：安装工人通过穿戴AR设备，采集安装时的手势动作，AR设备实时将采集到的手势传输至协同平台，网络协同平台中预存有设定的触发手势与安装完成手势，当网络协同平台判定收到的手势与预存的设定手势相同时，根据收到的ID编码调出对应设备的安装工艺三维模拟视图以及安装教程，并发送至手持智能终端上，通过手持智能终端提示与指导安装工人进行正确的安装；当网络协同平台接收到的手势与设定的安装完成手势相同时，判断当前安装结束，向AR设备发送停止采集指令，AR设备停止采集安装人员的手势。

进一步地，步骤S1中，所述三维数字化模型包括BIM模型或者GIM模型。

进一步地，步骤S7中，在安装的过程中，网络协同平台实时接收AR设备采集到的图像信息，通过视频自动识别安装人员是否存在违规行为，若存在违规行为，则通过AR设备发出报警提醒安装人员，同时在网络协同平台中进行留档记录；该违规行为包括但不限于未佩戴安全帽、未按规定佩戴手套。

进一步地，还包括步骤：在运维阶段，运维人员在巡检过程中，通过手持智能终端将电气设备的运作状态写入到电气设备的设备RFID标签中，并将该信息上传至网络协同平台的设备台账存档，形成在线数字化巡检记录。

进一步地，还包括步骤：当电气设备故障时，通过手持智能终端读取电气设备的RFID电子标签，能够自动调出电气设备厂商先前录入的三维数字化说明书，可视化展示电气设备的标准检查流程和最优化拆解方法。

进一步地，还包括步骤：当电气设备故障且需更换设备零部件时，通过手持智能终端扫描故障电气设备的设备RFID标签，获取该故障电气设备的厂家信息和标准化零件编号，并向网络协同平台传输故障报修信息，通过网络协同平台查询是否有备品，网络协同平台将故障报修信息留档。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明提出了一种基于三维数字化模型与RFID电子标签技术的变电站电气设备运输跟踪和安装指导方法，通过建立网络平台，利用三维数字化技术和RFID电子标签技术，实现变电站工程电气设备从生产制造、设备运输、现场验货、电气安装、以及到运维检修等全生命周期过程的实时跟踪、信息录入和全方位指导，以提高精细化管理变电站电气设备的管理效率。

附图说明

图1为本发明实施例的系统示意图。

图2为本发明实施例的方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供了一种变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统，包括网络协同平台、手持智能终端、设备RFID标签以及AR设备；

所述设备RFID标签贴附于一设备上，并且写入有该设备对应的设备信息；

所述手持智能终端与网络协同平台通信相连，并能够扫描设备RFID以进行读取或者写入的操作；所述手持智能终端集成有显示模块以及语音播报模块；

所述AR设备与所述网络协同平台通信相连，用以将实时采集的手势信息与图像信息传递至网络协同平台。

具体的，设备RFID标签用以存储整个安装过程、运输过程等过程的信息，对设备RFID标签的操作包括但不限于：设备制造信息写入、添加设备运输信息、设备验收信息写入、设备安装信息写入、更新巡检设备信息以及设备维修信息写入。包括建设方、施工方、监理方、设计方在内的多方人员可以通过网络协同平台依据自己的权限对包括安装过程、运输过程在内的过程进行协同管理。

本实施例还提供了一种基于上文所述的变电站电气设备安装监管系统的监管方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：对照二维设计图纸，创建三维数字化模型，直观展示变电站电气设备各组件和零部件之间的关系；

步骤S2：所述网络协同平台接收电气设备制造商上传的三维建模制造过程，供工程设计人员和建设管理人员能够实时跟踪电气设备制造过程中的情况，同时，所述网络协同平台接收工程设计人员和建设管理人员上传的反馈问题，供电气设备制造商能够及时纠偏；本实施例中，监理方或设计方可以通过对当前网络协同平台上的三维数字化模型的测量，实现在线远程监造，提前发现实际组装过程中可能遇到的安装尺寸等问题，并通过在线平台及时发现问题，反馈问题，及时纠偏，减少工程设计人员去电气设备制造厂现场监造的次数，提高变电站电气设备制造效率和准确性；具体的，在远程监管设备制造过程中，还向RFID标签中写入有：设备监造负责人、设备制造负责人、开始时间、结束时间、生产厂商等信息；

步骤S3：所述设备RFID标签中存储有电气设备制造商写入的该设备生产过程的关键参数和信息，并作为该电气设备各组件和部件实物ID编码的一部分；当电气设备制造完成后，所述设备RFID标签由电气设备制造商写入包括此电气设备的三维数字化说明书、标准检查流程和最优化拆解在内的三维动画信息，同时所述网络协同平台接收由电气设备制造商上传的包括此电气设备的三维数字化说明书、标准检查流程和最优化拆解在内的三维动画信息，供后期扫描调用；

步骤S4：在电气设备运输的过程中，（可以通过手持智能终端或其他具有写入功能的设备）定期（例如每日）或定点（例如到了某个关键地区或中转站）将电气设备的运输位置写入设备RFID标签中，并同时上传至网络协同平台，供工程设计和建设单位通过网络协同平台全程跟踪电气设备所到达的位置；工程设计和建设单位借助网络协同平台跟踪电气设备所到达的位置，依托天气预报当前交通网络的状况，远程在线监管电气设备的运输，并预测电气设备的到场时间，然后可以提前做好验收准备，提前安排电气设备存放场地和场地清理工作，提前部署工作人员做好到货验收计划等工作；其中，在运输过程中，还向RFID标签中写入有：运输车牌号、运输路线、过程中的加固信息、过程中的防雨防晒保护措施等信息；

步骤S5：当电气设备如期进场时，由手持设备扫描电气设备各组件和部件上的设备RFID标签，能够快速统计各组件和部件的到货数量，并自动上传到网络协同平台上，以核验电气设备的ID编码，自动核对前期设备采购审批单的信息，确定到场电气设备的数据准确无误之后，即完成电气设备的到货验收；在验收阶段，还向RFID标签中写入有：验收人员、验收起止时间、核对设备信息记录等信息；

步骤S6：首先安装指导人员从厂家平台获取最优的电气设备安装工艺，在熟悉安装工艺之后，设计出三维数字化的安装过程模拟方案，并对工人进行技术交底，然后在技术交底之后，安装工人通过手持智能终端，扫描设备RFID标签快速获取安装电气设备所需的零部件，并做好安装前的所有技术准备工作和安全交底工作；其中，在安装前期，还向RFID标签中写入有：现场安装负责人、安装工人、安装起止时间等信息；

步骤S7：安装工人通过穿戴AR设备（包括有手势采集装置等），采集安装时的手势动作，AR设备实时将采集到的手势传输至协同平台，网络协同平台中预存有设定的触发手势与安装完成手势，当网络协同平台判定收到的手势与预存的设定手势相同时，根据收到的ID编码调出对应设备的安装工艺三维模拟视图以及安装教程，并发送至手持智能终端上，通过手持智能终端提示与指导安装工人进行正确的安装（可以通过视频播放与语音提示在内的方式对工人进行指导）；当网络协同平台接收到的手势与设定的安装完成手势相同时，判断当前安装结束，向AR设备发送停止采集指令，AR设备停止采集安装人员的手势，能够智能停止关闭AR设备，以防安装工人操作完毕忘记关机。并且，通过识别触发手势，在判断工人开始安装时，才播放安装教程，可以解决工人在佩戴好AR设备后不需要再手动选择播放教程，更加智能高效。在本实施例中，步骤S1中，所述三维数字化模型包括BIM模型或者GIM模型。其中，在安装过程中，还向RFID标签中写入有：识别到的安装人员、现场指导人员等信息。

在本实施例中，步骤S7中，在安装的过程中，网络协同平台实时接收AR设备采集到的图像信息，通过视频自动识别安装人员是否存在违规行为，若存在违规行为，则通过AR设备发出报警提醒安装人员，同时在网络协同平台中进行留档记录；该违规行为包括但不限于未佩戴安全帽、未按规定佩戴手套。较佳的，本实施例还可以识别安装工人是否完成关键规定动作，如是否紧固螺栓等，若未完成或不到位则报警提示。其中，在这个阶段，还向RFID标签中写入有：违规操作时间、违规操作人员、违规操作内容、违规操作次数、预警时间、预警次数等信息，同时也向网络协同平台同步这些信息。

在本实施例中，还包括步骤：在运维阶段，运维人员在巡检过程中，通过手持智能终端将电气设备的运作状态写入到电气设备的设备RFID标签中，并将该信息上传至网络协同平台的设备台账存档，形成在线数字化巡检记录。

在本实施例中，还包括步骤：当电气设备故障时，通过手持智能终端读取电气设备的RFID电子标签，能够自动调出电气设备厂商先前录入的三维数字化说明书，可视化展示电气设备的标准检查流程和最优化拆解方法，结合电气设备各组成部件上的RFID电子标签信息，借助电气设备三维数字化模型可视化指导运维人员，按标准步骤安全有序地完成设备拆解和检修。

在本实施例中，还包括步骤：当电气设备故障且需更换设备零部件时，通过手持智能终端扫描故障电气设备的设备RFID标签，获取该故障电气设备的厂家信息和标准化零件编号，并向网络协同平台传输故障报修信息，通过网络协同平台查询是否有备品，网络协同平台将故障报修信息留档。较佳的，其中报修信息包括但不限于报修时间、故障原因，故障零部件、检查人员等。较佳的，本实施例中，手持智能终端还可向后台传输维修信息与更换信息等，其中维修信息包括维修时间、维修零部件、维修人员等，更换信息包括维修时间、更换零部件等。较佳的，本实施例还将上述故障报修信息、维修信息以及更换信息全部写入RFID电子标签并上传网络平台。在巡检与报修时，还向RFID标签中写入：巡检人员、巡检时间、设备状态、报修人员、报修时间、维修人员、维修起止时间、维修内容等信息。

较佳的，以上所有写入RFID标签中的信息均可同步至网络协同平台进行留档备案。

综上，通过本实施例的方法，工程设计和建设单位能够通过网络平台实时跟踪电气设备的制造过程，及时纠偏，避免设备运输到场安装时不匹配从而返厂重造的情况发生，保证工程建设质量。电气设备制造商能够提前把生产电气设备的整个过程以及设备的三维数字化说明书、标准检查流程和最优化拆解方法等所有信息都写入RFID标签，为后续该电气设备的验收，安装和检修提供便利。借助GPS系统实时追踪电气设备的运输状态，能够提前预估突发状况和预测到场时间，提前做好应急响应和现场部署和布置，确保电气设备到场后能够迅速开展后续工作，以保证变电站工程的工期。在验收阶段，扫描电气设备上的RFID标签，自动上传扫描信息到后台系统，能够自动核对实物ID信息和对比采购申请单信息，提高电气设备的验收效率。通过厂家平台提供的最优化安装工艺，结合电气设备各组成部件上的RFID电子标签信息，借助电气设备三维数字化模型可视化指导工人快速获取所需要的零部件，按标准步骤安全有序地完成安装，保证电气设备安装质量的同时，提高电气设备的安装效率。安装人员通过穿戴AR移动式手势采集设备可以自动感知电气安装过程，然后触发指导安装人员的手持智能设备中自动播放对应电气设备的安装工艺三维模拟视图，并且通过语音提示指导工人按照标准工艺进行电气设备的安装，最后在安装完成后自动识别手势便可以把安装过程信息写入RFID标签，避免了因误装而返工的情况发生，大大提升了电气设备的安装效率。现场视频监督系统可以捕捉识别不规范的操作与不安全行为，并且可以尽快做出报警，从而保证了电气设备安装工作的安全。在巡检的过程中可以实现每天跟踪设备运行状态并且录入RFID标签，然后上传至系统后台，为运维工作提供数据支持。在设备维修工作中，能够通过读取前期的标签信息，如三维数字化说明书、标准检查流程和最优化拆解方法，再结合运行检查过程中写入的检查信息，可以综合分析故障原因和三维模拟设备维修，提高设备维修的效率。当电气设备故障时，通过厂家平台提供的最优化拆解和检修步骤，结合电气设备各组成部件上的RFID电子标签信息，借助电气设备三维数字化模型可视化指导运维人员，按标准步骤安全有序地完成设备拆解和检修，如需更换设备零部件，可通过RFID电子标签内的厂家信息和标准化零件编号快速查找备品零部件，快速查询是否有备品，完成快速更换和零部件定制。同时，通过本实施例的方法，将安装、运输、制造等过程的信息几乎都写进了RFID标签与后台中，为之后的溯源提供很好的保障。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统，其特征在于，包括网络协同平台、手持智能终端、设备RFID标签以及AR设备；

所述设备RFID标签贴附于一设备上，并且写入有该设备对应的设备信息；

所述手持智能终端与网络协同平台通信相连，并能够扫描设备RFID以进行读取或者写入的操作；所述手持智能终端集成有显示模块以及语音播报模块；

所述AR设备与所述网络协同平台通信相连，用以将实时采集的手势信息与图像信息传递至网络协同平台。

2.一种基于权利要求1所述的变电站电气设备制造远程监管与安装指导系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：对照二维设计图纸，创建三维数字化模型，直观展示变电站电气设备各组件和零部件之间的关系；

步骤S2：所述网络协同平台接收电气设备制造商上传的三维建模制造过程，供工程设计人员和建设管理人员能够实时跟踪电气设备制造过程中的情况，同时，所述网络协同平台接收工程设计人员和建设管理人员上传的反馈问题，供电气设备制造商能够及时纠偏；

步骤S3：所述设备RFID标签中存储有电气设备制造商写入的该设备生产过程的关键参数和信息，并作为该电气设备各组件和部件实物ID编码的一部分；当电气设备制造完成后，所述设备RFID标签由电气设备制造商写入包括此电气设备的三维数字化说明书、标准检查流程和最优化拆解在内的三维动画信息，同时所述网络协同平台接收由电气设备制造商上传的包括此电气设备的三维数字化说明书、标准检查流程和最优化拆解在内的三维动画信息；

步骤S4：在电气设备运输的过程中，定期或定点将电气设备的运输位置写入设备RFID标签中，并同时上传至网络协同平台，供工程设计和建设单位通过网络协同平台全程跟踪电气设备所到达的位置；

步骤S5：当电气设备如期进场时，由手持设备扫描电气设备各组件和部件上的设备RFID标签，能够快速统计各组件和部件的到货数量，并自动上传到网络协同平台上，以核验电气设备的ID编码，自动核对前期设备采购审批单的信息，确定到场电气设备的数据准确无误之后，即完成电气设备的到货验收；

步骤S6：安装工人通过手持智能终端，扫描设备RFID标签快速获取安装电气设备所需的零部件，并做好安装前的所有技术准备工作和安全交底工作；

步骤S7：安装工人通过穿戴AR设备，采集安装时的手势动作，AR设备实时将采集到的手势传输至协同平台，网络协同平台中预存有设定的触发手势与安装完成手势，当网络协同平台判定收到的手势与预存的设定手势相同时，根据收到的ID编码调出对应设备的安装工艺三维模拟视图以及安装教程，并发送至手持智能终端上，通过手持智能终端提示与指导安装工人进行正确的安装；当网络协同平台接收到的手势与设定的安装完成手势相同时，判断当前安装结束，向AR设备发送停止采集指令，AR设备停止采集安装人员的手势。

3.根据权利要求2所述的变电站电气设备制造远程监管与安装指导方法，其特征在于，步骤S1中，所述三维数字化模型包括BIM模型或者GIM模型。

4.根据权利要求2所述的变电站电气设备制造远程监管与安装指导方法，其特征在于，步骤S7中，在安装的过程中，网络协同平台实时接收AR设备采集到的图像信息，通过视频自动识别安装人员是否存在违规行为，若存在违规行为，则通过AR设备发出报警提醒安装人员，同时在网络协同平台中进行留档记录；该违规行为包括但不限于未佩戴安全帽、未按规定佩戴手套。

5.根据权利要求2所述的变电站电气设备制造远程监管与安装指导方法，其特征在于，还包括步骤：在运维阶段，运维人员在巡检过程中，通过手持智能终端将电气设备的运作状态写入到电气设备的设备RFID标签中，并将该信息上传至网络协同平台的设备台账存档，形成在线数字化巡检记录。

6.根据权利要求2所述的变电站电气设备制造远程监管与安装指导方法，其特征在于，还包括步骤：当电气设备故障时，通过手持智能终端读取电气设备的RFID电子标签，能够自动调出电气设备厂商先前录入的三维数字化说明书，可视化展示电气设备的标准检查流程和最优化拆解方法。

7.根据权利要求2所述的变电站电气设备制造远程监管与安装指导方法，其特征在于，还包括步骤：当电气设备故障且需更换设备零部件时，通过手持智能终端扫描故障电气设备的设备RFID标签，获取该故障电气设备的厂家信息和标准化零件编号，并向网络协同平台传输故障报修信息，通过网络协同平台查询是否有备品，网络协同平台将故障报修信息留档。

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