CN112399072B - 一种用于电力配电房开关站数据实时监测的vr实景系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统，包括数据采集装置，其用于采集配电房开关站内电力设备的实时监测图像；VR装置，包括相互连接的数据处理单元和VR虚拟展示单元，数据处理单元与数据采集装置通讯相连，数据处理单元用于收集数据采集装置获取的实时监测图像，将实时监测图像进行拼接形成VR视频，并识别实时监测图像中的异常数据，VR虚拟展示单元用于展示VR视频。本发明VR实景系统展现了各电力设备的实时工作状态，工作人员无需前往配电房开关站现场，通过系统即可实现对配电房开关站内各电力设备的远程监控，降低了人力成本，减轻了工作人员的工作量，提高了监测效率，保证了工作人员的安全。

Description

一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统
技术领域
本发明涉及电力设备监测技术领域，尤其涉及一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统。
背景技术
随着时代的发展，变电站内设备种类越来越多和复杂，占用空间越来越大，对数据准确性、稳定性、人员安全性要求也越来越高，传统人工巡检过程中存在人为不确定性，设备等故障造成人身威胁因素。
例如，中国专利文献 CN201510569226.8 公开了“一种多数据的变电站在线监测系统”，包括服务器端和变电站端；服务器端通过第二级电力信息网与变电站端连接；所述的服务器端包括通过第一级电力信息网互相连接的实时/历史数据库、服务器、接口机和状态信息接入网关机；所述的变电站端包括多个变电站，所述的变电站包括通过站内信息网相互连接的状态信息接入控制机和状态监测设备，其中状态信息接入控制机直接或者通过状态监测代理装置与状态监测设备连接；所述的状态监测设备包括SF6气体监测设备、变压器油中气体监测设备、隔离开关和直流系统。上述监测系统根据状态监测设备实现对变电站的监测，当状态监测设备出现故障或受到影响时，则会导致监测到的数据不准确。
发明内容
本发明主要解决原有的变电站监测系统受到外界影响导致监测数据不准确的技术问题；提供一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统，VR实景系统精准还原展现了配电房开关站内各电力设备的实时工作状态，监测数据精准，工作人员无需前往配电房开关站现场，通过系统即可实现对配电房开关站内各电力设备的远程监控，降低了人力成本，减轻了工作人员的工作量，提高了监测效率，保证了工作人员的安全。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括：
数据采集装置，设置于配电房开关站内，其用于采集配电房开关站内电力设备的实时监测图像；
VR装置，包括相互连接的数据处理单元和VR虚拟展示单元，所述数据处理单元与所述的数据采集装置通讯相连，所述数据处理单元用于收集数据采集装置获取的实时监测图像，将实时监测图像进行拼接形成VR视频，并识别实时监测图像中的异常数据，所述VR虚拟展示单元用于展示VR视频。
数据采集装置采集配电房开关站内电力设备的实时监测图像，数据处理单元将实时监测图像进行拼接形成VR视频并识别实时监测图像中的异常数据，VR虚拟展示单元用于展示VR视频。VR视频精准还原展现了配电房开关站内各电力设备的实时工作状态，监测数据精准，工作人员无需前往配电房开关站现场，通过VR视频即可实现对配电房开关站内各电力设备的远程监控，降低了人力成本，减轻了工作人员的工作量，提高了监测效率。同时配电房开关站内包括各种高压设备，实现对配电房开关站内各电力设备的远程监控，无需工作人员前往现场，保证了工作人员的安全。
作为优选，所述的数据采集装置包括控制中心、全景摄像机和调整机构，所述控制中心与所述全景摄像机和调整机构相连，所述全景摄像机与所述调整机构相连，所述全景摄像机用于采集配电房开关站内电力设备的实时监测图像，所述控制中心根据所述全景摄像机采集的实时监测图像对全景摄像机的拍摄角度进行判别，所述调整机构用于调整全景摄像机的拍摄角度。
控制中心根据全景摄像机采集的实时监测图像对全景摄像机的拍摄角度进行判别，根据判别的结果控制调整机构调整全景摄像机的拍摄角度，保证了拍摄的精准性，从而保证了VR视频的精准性。
作为优选，所述的调整机构包括电源模块、控制模块和弹簧，所述电源模块的输出端与所述控制模块相连，所述控制模块的输入端与所述控制中心相连，所述控制模块的输出端与所述弹簧的一端相连，所述弹簧的另一端与所述全景摄像机相连。
控制模块控制输出到弹簧的电流值的大小，弹簧根据流入的电流的大小进行不同程度的收缩，进而实现全景摄像机拍摄角度的调整，提高拍摄的精准性，进而保证了VR视频的精准性。
作为优选，所述的控制模块包括单片机、运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1和二极管D2，所述电阻R1的一端与单片机相连，所述R1的另一端与电容C1的一端和运算放大器U1的同相输入端相连，所述电容C1的另一端接地，所述运算放大器U1的反相输入端与三极管Q2的发射极和电阻R2的一端相连，所述运算放大器U1的输出端与三极管Q1的基极相连，所述运算放大器U1的正电源端和二极管D1的负极与所述电源模块相连，所述运算放大器U1的负电源端接地，所述三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极相连，所述三极管Q1的集电极、三极管Q2的集电极、二极管D1的正极和二极管D2的负极相连作为输出端与所述弹簧的一端相连，所述二极管D2的正极和电阻R2的另一端接地。
控制模块根据调整指令控制单片机输出不同的PWM信号，从而控制输出到弹簧的电流值的大小，弹簧根据流入的电流的大小进行不同程度的收缩，进而实现全景摄像机拍摄角度的调整，提高拍摄的精准性，进而保证了VR视频的精准性。
作为优选，所述的控制中心包括图像模型存储库和微处理器，所述微处理器用于识别实时监测图像并从图像模型存储库中调取相应的图像模型进行比对，进而对全景摄像机的拍摄角度进行判别，所述图像模型存储库用于存储图像模型。
微处理器识别实时监测图像并从图像模型存储库中调取相应的图像模型进行比对，进而对全景摄像机的拍摄角度进行判别，根据判别的结果控制调整机构调整全景摄像机的拍摄角度，保证了拍摄的精准性，从而保证了VR视频的精准性。
作为优选，所述的数据处理单元包括MCU模块、存储模块和异常监测模块，所述存储模块用于接收所述数据采集装置采集的实时监测图像，所述MCU模块用于读取存储模块中的实时监测图像并将实时监测图像进行拼接形成VR视频，所述异常监测模块用于读取存储模块中的实时监测图像并识别实时监测图像中的异常数据，并将异常数据显示到所述VR虚拟展示单元。
异常监测模块识别实时监测图像中的异常数据，并将异常数据显示到VR虚拟展示单元。工作人员无需在VR视频中一一查看电力设备中的各项数据，通过异常数据即可知道电力设备中的异常点，减轻了工作人员的工作量，提高了工作效率。
作为优选，所述的VR装置为VR头盔。
VR头盔体积小，易携带，工作人员携带该VR头盔可以在任意时间、任意地点查看各电力设备的实时工作情况，从而增加了该系统在不同环境下的适用性。
本发明的有益效果是：1）VR视频精准还原展现了配电房开关站内各电力设备的实时工作状态，监测数据精准，工作人员无需前往配电房开关站现场，通过VR视频即可实现对配电房开关站内各电力设备的远程监控，降低了人力成本，减轻了工作人员的工作量，提高了监测效率，保证了工作人员的安全；2）微处理器将实时监测图像和图像模型进行比对计算并发送调整指令至调整机构的控制模块，控制模块根据调整指令控制单片机输出不同的PWM信号，从而控制输出到弹簧的电流值的大小，弹簧根据流入的电流的大小进行不同程度的收缩，进而实现全景摄像机拍摄角度的调整，提高拍摄的精准性，进而保证了VR视频的精准性；3)VR头盔体积小，易携带，工作人员携带该VR头盔可以在任意时间、任意地点查看各电力设备的实时工作情况，从而增加了该系统在不同环境下的适用性。
附图说明
图1是本发明的一种结构原理框图。
图2是本发明的一种调整机构结构示意图。
图3是本发明的一种控制模块电路原理图。
图中1、数据采集装置，2、VR装置，11、调整机构，12、全景摄像机，13、控制中心，111、控制模块，112、电源模块，113、弹簧，131、微处理器，132、图像模型存储库，21、数据处理单元，22、VR虚拟展示单元，211、MCU模块，212、异常监测模块，213、存储模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统，如图1所示，包括数据采集装置1和VR装置2，在本实施例中，数据采集装置为巡检机器人，配电房开关站的地面铺设有与巡检机器人相配对的轨道，VR装置为VR头盔。
数据采集装置包括控制中心13、全景摄像机12和4个调整机构11，其中控制中心包括相互连接的图像模型存储库132和微处理器131，微处理器与全景摄像机和调整机构通讯相连，4个调整机构分别位于全景摄像机的上下左右四个方向，与全景摄像机机械相连。VR装置包括数据处理单元21和VR虚拟展示单元22，其中数据处理单元包括MCU模块211、存储模块213和异常监测模块212。存储模块与微处理器、MCU模块和异常监测模块相连，MCU模块和异常监测模块均与VR虚拟展示单元相连。
如图2所示，调整机构包括电源模块112、控制模块111和弹簧113。如图3所示，控制模块包括单片机、运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1和二极管D2。电阻R1的一端与单片机相连， R1的另一端与电容C1的一端和运算放大器U1的同相输入端相连，电容C1的另一端接地，运算放大器U1的反相输入端与三极管Q2的发射极和电阻R2的一端相连，运算放大器U1的输出端与三极管Q1的基极相连，运算放大器U1的正电源端和二极管D1的负极与电源模块相连，运算放大器U1的负电源端接地，三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极相连，三极管Q1的集电极、三极管Q2的集电极、二极管D1的正极和二极管D2的负极相连作为输出端与弹簧的一端相连，弹簧的另一端与全景摄像机机械相连，二极管D2的正极和电阻R2的另一端接地。
数据采集装置的控制中心存在多条巡检路线，每条巡检路线的信息包括数据采集装置的移动路线以及巡检过程中依次监测的电力设备的名称编号。工作人员选择其中的一条巡检路线后，数据采集装置根据巡检路线开始巡检监测。数据采集装置来到巡检路线上的第一台电力设备，全景摄像机采集电力设备的实时监测图像并传输至控制中心的微处理器。同时微处理器根据电力设备的名称编号从图像模型存储库中调取与该电力设备相对应的图像模型，并通过图像比对算法将实时监测图像和图像模型进行比对计算。
当实时监测图像和图像模型之间的差异小于等于设定的阈值时，微处理器将实时监测图像通过WIFI传输至数据处理单元的存储模块；当实时监测图像和图像模型之间的差异大于设定的阈值时，微处理器根据差异的大小发送调整指令至调整机构的控制模块，控制模块根据调整指令控制单片机输出不同的PWM信号，从而控制输出到弹簧的电流值的大小，弹簧根据流入的电流的大小进行不同程度的收缩，进而实现全景摄像机拍摄角度的调整。全景摄像机的上下左右四个方向均设有调整机构，故可在四个方向进行拍摄角度的调整。调整完角度后，全景摄像机重新采集电力设备的实时监测图像并传输至控制中心的微处理器，取代原先的实时监测图像，微处理器将新的实时监测图像通过WIFI传输至数据处理单元的存储模块。当微处理器将实时监测图像上传至存储模块后，微处理器发送复位指令至调整机构的控制模块，控制模块控制单片机不输出PWM信号，从而控制输出到弹簧的电流值为零，弹簧根据自身弹性恢复力复位。
MCU模块读取存储模块中的实时监测图像并将实时监测图像进行拼接形成VR视频。同时异常监测模块读取存储模块中的实时监测图像，通过图像识别比对找出实时监测图像中的异常数据。VR虚拟展示单元从MCU模块中获取VR视频，从异常监测模块中获取实时监测图像中的异常数据，将异常数据与VR视频相结合，工作人员通过VR虚拟展示单元即可实现对配电房开关站数据的实时监测，实现了远程监控无需前往现场巡检监测，降低了人力成本，减轻了工作人员的工作量，提高了监测效率。同时配电房开关站内包含大量的高压设备，工作人员无需前往现场巡检监测，也提高了工作人员的工作安全性。

Claims (4)

1.一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统，其特征在于包括：
数据采集装置，设置于配电房开关站内，其用于采集配电房开关站内电力设备的实时监测图像；
VR装置，包括相互连接的数据处理单元和VR虚拟展示单元，所述数据处理单元与所述的数据采集装置通讯相连，所述数据处理单元用于收集数据采集装置获取的实时监测图像，将实时监测图像进行拼接形成VR视频，并识别实时监测图像中的异常数据，所述VR虚拟展示单元用于展示VR视频；
所述数据采集装置包括控制中心、全景摄像机和调整机构，所述控制中心与所述全景摄像机和调整机构相连，所述全景摄像机与所述调整机构相连，所述全景摄像机用于采集配电房开关站内电力设备的实时监测图像，所述控制中心根据所述全景摄像机采集的实时监测图像对全景摄像机的拍摄角度进行判别，所述调整机构用于调整全景摄像机的拍摄角度；
所述调整机构包括电源模块、控制模块和弹簧，所述电源模块的输出端与所述控制模块相连，所述控制模块的输入端与所述控制中心相连，所述控制模块的输出端与所述弹簧的一端相连，所述弹簧的另一端与所述全景摄像机相连；
所述控制模块包括单片机、运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1和二极管D2，所述电阻R1的一端与单片机相连，所述电阻R1的另一端与电容C1的一端和运算放大器U1的同相输入端相连，所述电容C1的另一端接地，所述运算放大器U1的反相输入端与三极管Q2的发射极和电阻R2的一端相连，所述运算放大器U1的输出端与三极管Q1的基极相连，所述运算放大器U1的正电源端和二极管D1的负极与所述电源模块相连，所述运算放大器U1的负电源端接地，所述三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极相连，所述三极管Q1的集电极、三极管Q2的集电极、二极管D1的正极和二极管D2的负极相连作为输出端与所述弹簧的一端相连，所述二极管D2的正极和电阻R2的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统，其特征在于所述控制中心包括图像模型存储库和微处理器，所述微处理器用于识别实时监测图像并从图像模型存储库中调取相应的图像模型进行比对，进而对全景摄像机的拍摄角度进行判别，所述图像模型存储库用于存储图像模型。
3.根据权利要求1所述的一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统，其特征在于所述数据处理单元包括MCU模块、存储模块和异常监测模块，所述存储模块用于接收所述数据采集装置采集的实时监测图像，所述MCU模块用于读取存储模块中的实时监测图像并将实时监测图像进行拼接形成VR视频，所述异常监测模块用于读取存储模块中的实时监测图像并识别实时监测图像中的异常数据，并将异常数据显示到所述VR虚拟展示单元。
4.根据权利要求1所述的一种用于电力配电房开关站数据实时监测的VR实景系统，其特征在于所述VR装置为VR头盔。
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