CN112488341A - 一种电厂安全管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电厂安全管理系统及方法，所述电厂安全管理系统包括后台服务器、增强现实智能眼镜、多个虚拟现实辅助装置和多个电厂设备，虚拟现实辅助装置和电厂设备一一对应，利用虚拟现实技术最大程度地保证操作人员熟悉所检修的设备，利用增强现实技术对于操作人员的维修操作做出明确的指引，规范操作人员的检修操作，最大程度地保证检修效果，并且，通过虹膜识别、语音识别和电子锁的相互配合，来保证电子锁的安全开启与关闭，杜绝安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及电力行业信息化领域，特别是一种电厂安全管理系统及方法。
背景技术
电力行业不仅要提供充足的电能，更要提高发电送电的可靠性和安全性，然而，传统的电力行业的安全管理通常是操作人员周期性地亲临现场，抄录下设备的编号并观察设备的运行情况，进行巡检和维护，由于操作人员的行为规范没有统一的标准，无法监督操作人员的检修操作，面对日益更新的发电设备，无法保证操作人员熟悉每台设备的操作维修要求，更无法保证操作人员对于每台设备进行了有效的检修，并且，对于高压设备，电厂会运用机械锁进行危险点管理，当机械锁较多时，由于机械锁无法与操作人员进行有效的信息沟通，操作人员容易由于疏忽忘记关闭部分机械锁，存在严重的安全隐患。
传统的电厂安全管理方式已经无法适应当前的安全巡检要求，为了提高工作效率，实现减员增效，急需发掘和开发全新的电厂安全管理方式。
发明内容
针对背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种电厂安全管理系统，其特征在于，所述电厂安全管理系统包括后台服务器、增强现实智能眼镜、多个虚拟现实辅助装置和多个电厂设备，所述虚拟现实辅助装置和所述电厂设备一一对应，所述后台服务器分别与所述增强现实智能眼镜和所述电厂设备进行通讯连接，所述增强现实智能眼镜和所述电厂设备进行通讯连接，所述虚拟现实辅助装置和所述电厂设备进行通讯连接；
所述电厂设备包括功能部件、运行监测传感器、信号分析装置和电子锁；
所述虚拟现实辅助装置包括头戴式显示器和信息处理装置；
所述增强现实智能眼镜包括智能眼镜通讯模块、处理控制模块、摄像头模块、眼球追踪传感器、垂直腔面发射激光器、目标指示激光器和语音交互模块；
所述后台服务器包括服务器通讯模块、故障分析模块、检修评价模块和操作信息存储模块。
进一步地，所述运行监测传感器包括红外传感器、电压传感器、电流传感器、振动传感器和超声波传感器。
进一步地，所述电子锁包括虹膜采集装置、机械锁体、电子锁通讯装置和中央处理器。
进一步地，所述电子锁通讯装置主要实现两个功能：1)从所述后台服务器获取分配操作人员的虹膜信息，所述中央处理器用于将所述分配操作人员的虹膜信息与采集到的虹膜信息进行比对，若匹配成功，则将所述机械锁体变为打开状态；2)接收所述增强现实智能眼镜发送的指令，所述中央处理器可以在所述指令的控制下将所述机械锁体变为关闭状态。
进一步地，所述信息处理装置主要实现两个功能：1)构建所述电厂设备的立体显示模型，所述立体显示模型显示了各个具体部件的连接关系；2)接收各个所述运行监测传感器的实时数据以及所述故障分析模块的分析结果，将部分实时数据进行形象化处理，将无法形象化处理的实时数据以及故障分析模块的分析结果通过文字的形式标注在模型的适当位置，所述头戴式显示器用于显示叠加过运行数据和故障信息的所述立体显示模型。
进一步地，所述垂直腔面发射激光器借助微机电系统实现图像的绘制，能够将图像以正确的波长映射到眼睛中，实现视网膜投影。
进一步地，所述目标指示激光器通过行星齿轮三级传动结构和步进马达的配合，可以实现激光器的360°旋转，根据需要将指示标志投影到特定的部件。
进一步地，所述检修评价模块用于接收来自所述增强现实智能眼镜的检修操作视频，通过人工或图像识别的方式判断操作人员的检修操作是否符合操作规范，并结合检修后设备的运行数据综合判断操作人员的检修是否合格。
本发明提出一种电厂安全管理方法，所述电厂安全管理方法基于上述电厂安全管理系统，所述电厂安全管理方法具体包括：
1)、所述后台服务器分配特定的操作人员进行巡检工作；
2)、所述操作人员佩戴所述增强现实智能眼镜，所述后台服务器将具体的巡检安排发送给所述增强现实智能眼镜，所述操作人员依据安排开始巡检工作；
3)、针对多个所述电厂设备进行一一检修，针对特定电厂设备的检修过程具体包括：
(1)、所述操作人员摘下所述增强现实智能眼镜，带上所述头戴式显示器，熟悉所述特定电厂设备的具体结构和各个部件连接情况，了解所述特定电厂设备的当前运行状况和潜在故障风险，在此过程中，所述后台服务器将与所述特定电厂设备相关的操作信息发送给所述增强现实智能眼镜；
(2)、所述操作人员重新戴上所述增强现实智能眼镜，所述增强现实智能眼镜通过所述垂直腔面发射激光器显示所述特定电厂设备的故障排查检修操作步骤，在显示每一操作步骤时，将指示标志投影到当前步骤涉及的部件，操作人员在完成每一操作后，作出特定的应答，所述语音交互模块进行判断，显示下一操作步骤，在完成所有操作步骤后，所述操作人员作出特定的应答，所述语音交互模块进行判断，关闭所述特定电厂设备的电子锁，将所述摄像头模块获取的操作录像传输给所述后台服务器；
4)完成所有所述电厂设备的检修后，完成此次巡检工作。
进一步地，在所述操作人员的整个检修过程中，通过所述摄像头模块和所述眼球追踪传感器的相互配合，判断所述操作人员当前关注的具体部件，通过所述垂直腔面发射激光器将该部件的具体信息展示出来，方便操作人员的维修。
电厂安全管理系统及方法具有如下有益效果：
1)利用虚拟现实技术展示叠加过运行数据和故障信息的电厂设备立体显示模型，最大程度地保证操作人员熟悉所检修的电厂设备的具体结构和各个部件之间的连接关系，了解电厂设备的当前运行状况和潜在故障风险；
2)利用增强现实技术对于操作人员的维修操作做出明确的指引，规范操作人员的检修操作，最大程度地保证检修效果；
3)通过虹膜识别、语音识别和电子锁的相互配合，来保证电子锁的安全开启与关闭，杜绝安全隐患。
附图说明
图1显示的是电厂安全管理系统的结构图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，电厂安全管理系统包括后台服务器、增强现实智能眼镜、多个虚拟现实辅助装置和多个电厂设备，虚拟现实辅助装置和电厂设备一一对应。
电厂设备包括功能部件、运行监测传感器、信号分析装置和电子锁。功能部件用于实现电厂设备的基本功能。运行监测传感器包括红外传感器、电压传感器、电流传感器、振动传感器和超声波传感器，红外传感器用于检测特定部件的运行温度，振动传感器用于检测电厂设备的机械振动情况，超声波传感器用于检测特定部件的内部缺陷(例如裂纹、夹杂、气孔、砂眼等)，可以根据功能部件的具体结构将各个运行监测传感器设置在适当的位置。电子锁用于封闭电厂设备，进行危险点管理，电子锁包括虹膜采集装置、机械锁体、电子锁通讯装置和中央处理器，虹膜采集装置用于采集操作人员的虹膜信息，电子锁通讯装置主要实现两个功能：1)从后台服务器获取分配操作人员的虹膜信息，中央处理器用于将分配操作人员的虹膜信息与采集到的虹膜信息进行比对，若匹配成功，则将机械锁体变为打开状态；2)接收增强现实智能眼镜发送的指令，中央处理器可以在指令的控制下将机械锁体变为关闭状态。信号分析装置包括传输模块和故障分析模块，传输模块主要包括三个功能：1)将各个运行监测传感器的数据实时地传输给虚拟现实辅助装置，将故障分析模块的分析结果传输给虚拟现实辅助装置；2)存储各个运行监测传感器的数据，到达特定时间节点(例如一个小时，一天等)后，将存储的传感器数据传输给后台服务器，传输结束后，删除原先存储的传感器数据，重新开始数据存储和计时；3)将各个运行监测传感器的数据实时地传输给故障分析模块，故障分析模块主要实现两个功能：1)根据实时传感器数据，判断设备运行是否存在紧急故障；2)存储传感器数据，通过分析历史传感器数据，分析设备存在的潜在故障。
虚拟现实辅助装置包括头戴式显示器和信息处理装置，信息处理装置主要实现两个功能：1)构建电厂设备的立体显示模型，该立体显示模型显示了各个具体部件的连接关系；2)接收各个运行监测传感器的实时数据以及故障分析模块的分析结果，将部分实时数据进行形象化处理，例如利用红色的深浅表示特定部件温度的高低，用模型的上下摆动频率表示振动参数，将无法形象化处理的实时数据以及故障分析模块的分析结果通过文字的形式标注在模型的适当位置，头戴式显示器用于显示叠加过运行数据和故障信息的立体显示模型。
增强现实智能眼镜包括智能眼镜通讯模块、处理控制模块、摄像头模块、眼球追踪传感器、垂直腔面发射激光器、目标指示激光器和语音交互模块。智能眼镜通讯模块用于实现增强现实智能眼镜与后台服务器和电子锁的通讯连接。摄像头模块主要实现三个功能：1)拍摄操作人员的检修过程，以备后续检查和分析；2)与眼球追踪传感器相配合，判断操作人员当前关注的具体部件；3)与目标指示激光器相配合，确保指示标志投影在预期的部件上。眼球追踪传感器为面向操作人员眼睛的摄像头，通过拍摄眼球的运动情况，结合处理控制模块中的算法判断当前操作人员的关注点。垂直腔面发射激光器借助微机电系统实现图像的绘制，能够将图像以正确的波长映射到眼睛中，实现视网膜投影。目标指示激光器通过行星齿轮三级传动结构和步进马达的配合，可以实现激光器的360°旋转，根据需要将指示标志投影到特定的部件。语音交互模块主要实现两个功能：1)接收操作人员在完成特定检修步骤后的应答，通过语音识别，判断操作人员是否完成当前步骤，根据判断结果决定是否显示下一步骤；2)接收操作人员在完成所有检修步骤后的应答，通过语音识别，判断操作人员是否完成所有步骤，根据判断结果决定是否关闭电子锁，并摄像头模块获取的操作录像传输给后台服务器。
后台服务器包括服务器通讯模块、故障分析模块、检修评价模块和操作信息存储模块，服务器通讯模块用于实现后台服务器与增强现实智能眼镜和电厂设备的通讯连接。故障分析模块基于来自电厂设备的传感器信息分析各个电厂设备的运行状况，从整体上把握电厂的整体运行情况，合理地制定巡检计划，对于特定电厂设备进行有针对性地检修安排。检修评价模块用于接收来自增强现实智能眼镜的检修操作视频，将其归档整理，通过人工或图像识别的方式判断操作人员的检修操作是否符合操作规范，并结合检修后设备的运行数据综合判断操作人员的检修是否合格。操作信息存储模块存储有电厂内各种类型设备的具体结构图、具体部件信息、维修手册以及根据经验总结的故障排查检修操作步骤。
基于上述电厂安全管理系统，电厂安全管理方法包括如下步骤：
1)、后台服务器分配特定的操作人员进行巡检工作；
2)、操作人员佩戴增强现实智能眼镜，后台服务器将具体的巡检安排发送给增强现实智能眼镜，操作人员依据安排开始巡检工作；
3)、针对多个电厂设备进行一一检修，针对特定电厂设备的检修过程具体包括：(1)、操作人员摘下增强现实智能眼镜，带上虚拟现实辅助装置的头戴式显示器，开始熟悉特定电厂设备的具体结构和部件连接情况，并对特定电厂设备的当前运行状况和潜在故障风险进行了解，在此过程中，后台服务器将与特定电厂设备相关的操作信息发送给增强现实智能眼镜；(2)、操作人员重新戴上增强现实智能眼镜，增强现实智能眼镜会通过垂直腔面发射激光器显示特定电厂设备的故障排查检修操作步骤，在显示每一操作步骤时，摄像头模块和目标指示激光器相配合，将指示标志投影到当前步骤涉及的部件，为操作人员作出明确的指示，操作人员在完成每一操作后，作出特定的应答(例如当前步骤已完成)，语音交互模块进行判断，显示下一操作步骤，在完成所有操作步骤后，操作人员作出特定的应答(例如检修已完成)，语音交互模块进行判断，关闭特定电厂设备的电子锁，将摄像头模块获取的操作录像传输给后台服务器，在整个检修过程中，通过摄像头模块和眼球追踪传感器的相互配合，判断操作人员当前关注的具体部件，通过垂直腔面发射激光器将该部件的具体信息展示出来，方便操作人员的维修；
4)完成所有电厂设备的检修后，完成此次巡检工作。
本发明提出一种电厂安全管理系统及方法，所述电厂安全管理系统包括后台服务器、增强现实智能眼镜、多个虚拟现实辅助装置和多个电厂设备，虚拟现实辅助装置和电厂设备一一对应，利用虚拟现实技术最大程度地保证操作人员熟悉所检修的设备，利用增强现实技术对于操作人员的维修操作做出明确的指引，规范操作人员的检修操作，最大程度地保证检修效果，并且，通过虹膜识别、语音识别和电子锁的相互配合，来保证电子锁的安全开启与关闭，杜绝安全隐患。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种电厂安全管理系统，其特征在于，所述电厂安全管理系统包括后台服务器、增强现实智能眼镜、多个虚拟现实辅助装置和多个电厂设备，所述虚拟现实辅助装置和所述电厂设备一一对应，所述后台服务器分别与所述增强现实智能眼镜和所述电厂设备进行通讯连接，所述增强现实智能眼镜和所述电厂设备进行通讯连接，所述虚拟现实辅助装置和所述电厂设备进行通讯连接；
所述电厂设备包括功能部件、运行监测传感器、信号分析装置和电子锁；
所述虚拟现实辅助装置包括头戴式显示器和信息处理装置；
所述增强现实智能眼镜包括智能眼镜通讯模块、处理控制模块、摄像头模块、眼球追踪传感器、垂直腔面发射激光器、目标指示激光器和语音交互模块；
所述后台服务器包括服务器通讯模块、故障分析模块、检修评价模块和操作信息存储模块。
2.根据权利要求1所述的电厂安全管理系统，其特征在于，所述运行监测传感器包括红外传感器、电压传感器、电流传感器、振动传感器和超声波传感器。
3.根据权利要求1所述的电厂安全管理系统，其特征在于，所述电子锁包括虹膜采集装置、机械锁体、电子锁通讯装置和中央处理器。
4.根据权利要求3所述的电厂安全管理系统，其特征在于，所述电子锁通讯装置主要实现两个功能：1)从所述后台服务器获取分配操作人员的虹膜信息，所述中央处理器用于将所述分配操作人员的虹膜信息与采集到的虹膜信息进行比对，若匹配成功，则将所述机械锁体变为打开状态；2)接收所述增强现实智能眼镜发送的指令，所述中央处理器可以在所述指令的控制下将所述机械锁体变为关闭状态。
5.根据权利要求1所述的电厂安全管理系统，其特征在于，所述信息处理装置主要实现两个功能：1)构建所述电厂设备的立体显示模型，所述立体显示模型显示了各个具体部件的连接关系；2)接收各个所述运行监测传感器的实时数据以及所述故障分析模块的分析结果，将部分实时数据进行形象化处理，将无法形象化处理的实时数据以及故障分析模块的分析结果通过文字的形式标注在模型的适当位置，所述头戴式显示器用于显示叠加过运行数据和故障信息的所述立体显示模型。
6.根据权利要求1所述的电厂安全管理系统，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器借助微机电系统实现图像的绘制，能够将图像以正确的波长映射到眼睛中，实现视网膜投影。
7.根据权利要求1所述的电厂安全管理系统，其特征在于，所述目标指示激光器通过行星齿轮三级传动结构和步进马达的配合，可以实现激光器的360°旋转，根据需要将指示标志投影到特定的部件。
8.根据权利要求1所述的电厂安全管理系统，其特征在于，所述检修评价模块用于接收来自所述增强现实智能眼镜的检修操作视频，通过人工或图像识别的方式判断操作人员的检修操作是否符合操作规范，并结合检修后设备的运行数据综合判断操作人员的检修是否合格。
9.一种电厂安全管理方法，所述电厂安全管理方法基于权利要求1-8中任一项所述的电厂安全管理系统，所述电厂安全管理方法具体包括：
1)、所述后台服务器分配特定的操作人员进行巡检工作；
2)、所述操作人员佩戴所述增强现实智能眼镜，所述后台服务器将具体的巡检安排发送给所述增强现实智能眼镜，所述操作人员依据安排开始巡检工作；
3)、针对多个所述电厂设备进行一一检修，针对特定电厂设备的检修过程具体包括：
(1)、所述操作人员摘下所述增强现实智能眼镜，带上所述头戴式显示器，熟悉所述特定电厂设备的具体结构和部件连接情况，了解所述特定电厂设备的当前运行状况和潜在故障风险，在此过程中，所述后台服务器将与所述特定电厂设备相关的操作信息发送给所述增强现实智能眼镜；
(2)、所述操作人员重新戴上所述增强现实智能眼镜，所述增强现实智能眼镜通过所述垂直腔面发射激光器显示所述特定电厂设备的故障排查检修操作步骤，在显示每一操作步骤时，将指示标志投影到当前步骤涉及的部件，操作人员在完成每一操作后，作出特定的应答，所述语音交互模块进行判断，显示下一操作步骤，在完成所有操作步骤后，所述操作人员作出特定的应答，所述语音交互模块进行判断，关闭所述特定电厂设备的电子锁，将所述摄像头模块获取的操作录像传输给所述后台服务器；
4)完成所有所述电厂设备的检修后，完成此次巡检工作。
10.根据权利要求9所述的电厂安全管理方法，其特征在于，在所述操作人员的整个检修过程中，通过所述摄像头模块和所述眼球追踪传感器的相互配合，判断所述操作人员当前关注的具体部件，通过所述垂直腔面发射激光器将该部件的具体信息展示出来，方便操作人员的维修。
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