CN113609716A - 面向变电站设备的红外测温可视化模拟方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向变电站设备的红外测温可视化模拟方法及装置。在本发明实施例中，建立红外热成像动态图谱的模型，并建立用于红外测温的变电站设备的三维模型；根据红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图；确定变电站设备的温度，根据温度以及红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。利用本发明，可以模拟真实变电站设备的红外测温图像，用于对变电站运维人员进行红外测温实操技能培训、考核、技能鉴定等，同时减低真实现场的危险度。

Description

面向变电站设备的红外测温可视化模拟方法及装置

技术领域

本发明涉及一种面向变电站设备的红外测温可视化模拟方法，同时涉及相应的红外测温可视化模拟装置，属于虚拟现实技术领域。

背景技术

由于变电站的高压电气设备在运行时自身会产生震动，经过长时间运行后，在导线连接部位、导体连接部位可能会产生接触不良的情况，此时接触部位的温度就会急剧升高。有些带有油的电气设备可能会发生内部短路故障，同样会造成温度升高。如没有及时发现高温缺陷会对设备造成很大影响，严重时甚至会发生爆炸。这就需要变电运维人员定期对高压电气设备进行红外测温，发现温度高的故障点并隔离故障设备，待检修完毕后在投运，保障电网的稳定运行。当前，变电站红外测温已经成为变电运维人员的日常主要工作。这对变电运维人员来讲是一项必须要掌握的主要技能。但是，变电站内日常运行的设备很少发生高温异常情况，因此，员工无法经常看到发热这一现象，无法在实体设备上进行实操演练和学习。

在专利号为ZL 202010776303.8的中国发明专利中，公开了一种虚拟现实中红外特征实时可视化模拟方法，包括如下步骤：建立被测目标几何模型，设置虚拟场景参数，红外特征数据生成，可见光和红外特征实时渲染。该技术方案能够解决实时渲染能力受限的条件下难以实现复杂红外特征模拟的问题，灵活运用于各类红外测温设备的功能模拟和训练仿真，支持被测温几何体全方位红外特征的实时模拟与显示，能够进行被测温几何体多种红外状态间的无级融合，并支持进行红外图像关键点识别，能够在主流图形显示设备上及虚拟现实设备上进行高保真度的渲染，并保证计算效率，以实现运行的低时延特性。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种面向变电站设备的红外测温可视化模拟方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种面向变电站设备的红外测温可视化模拟装置。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种变电站设备的红外测温可视化模拟方法，包括如下步骤：

建立红外热成像动态图谱的模型，并建立用于红外测温的变电站设备的三维模型；

根据所述红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图；

确定变电站设备的温度，根据所述温度以及所述红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种变电站设备的红外测温可视化模拟装置，包括：

建立模块，用于建立红外热成像动态图谱的模型，并建立用于红外测温的变电站设备的三维模型；

创建模块，用于根据所述红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图；

生成模块，用于确定变电站设备的温度，根据所述温度以及所述红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

利用本发明所提供的红外测温可视化模拟方法及装置，可以模拟真实变电站设备的红外测温图像，用于对变电站运维人员进行红外测温实操技能培训、考核、技能鉴定等，同时减低真实现场的危险度。

附图说明

图1为本发明提供的红外测温可视化模拟方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中，相乘结果的示意图；

图3为本发明实施例中，相乘结果取值的示意图；

图4为本发明实施例中，虚拟摄像机的位置摆放示意图；

图5为本发明实施例中，变电站设备的三维模型示意图；

图6为本发明实施例中，三维模型的贴图坐标示意图；

图7为本发明实施例中，贴图的示意图；

图8为本发明实施例中，红外测温图像的示意图；

图9为本发明提供的红外测温可视化模拟装置的框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例首先提供一种面向变电站设备的红外测温可视化模拟方法。该红外测温可视化模拟方法100至少包括如下步骤：

101：建立红外热成像动态图谱的模型，并建立用于红外测温的变电站设备的三维模型。

102：根据红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图。

103：确定变电站设备的温度，根据温度以及红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

需要说明的是，该红外测温可视化模拟方法100的执行主体可以为具有计算功能的终端设备，如个人计算机（PC）、平板电脑、智能手机等设备，也可以是服务器等。

以下，针对上述步骤进行详细地阐述：

101：建立红外热成像动态图谱的模型，并建立用于红外测温的变电站设备的三维模型。

其中，红外热成像动态图谱的模型，也可以是红外热成像动态图谱的算法，其用于在三维仿真的环境下，动态模拟计算红外热成像图谱。

具体地说，建立红外热成像动态图谱的模型，包括：在三维场景中，通过虚拟摄像机获取对应的图像，并针对图像中的每个像素，确定图像中的对应像素的RGB颜色与预置像素的RGB颜色相乘结果；根据相乘结果，确定新建立像素的RGB颜色；从预置渐变调色带的图谱颜色中确定与新建立像素的红色通道值相同的RGB颜色，并作为图像中对应像素的RGB颜色，从而建立出模型，以使根据模型确定图像的红外热成像动态图谱。

例如，可以通过计算机中的三维软件，如unity中的的三维场景中创建一台虚拟摄像机，命名为Cam_Thermal。获取到Cam_Thermal渲染出的画面图，命名为_MainTex。将_MainTex图像素化，获取到每一个像素点。每一个像素点由RGB三种颜色组成，即，r通道值（红色）、g通道值（绿色）、b通道值（蓝色）。可以用三维向量表示为：float3（r，g，b）。假设_MainTex图像中的每一个像素点为i，以下是针对像素点i的颜色计算：假设像素点i的RGB值分别为ir，ig，ib，并且0≤ir≤1，0≤ig≤1，0≤ib≤1。可以理解，颜色没有负值，并且最大值为1。定义一个预置像素：绿色像素点x，其RGB值分别为0.3f， 0.59f， 0.11f，即，float3(0.3f， 0.59f， 0.11f)。将像素点i与像素点x的RGB颜色点乘，即 float3(ir，ig，ib)•float3(0.3f，0.59f，0.11f)，得到的结果为scene。

其中，点乘公式：Scene＝i•x＝| i | * | x | * cos(a)，a＝向量i与向量x的夹角。如图2所示，其中，i与x像素点RGB颜色点乘，计算像素点i与x的颜色近似度或者也可以说是相似度。若i与x的向量夹角越趋近于0度、|i|趋近于|x|时，像素点i的颜色越接近于x点颜色。若i与x的向量夹角趋近于90度时，scene的值趋近于0，i与x颜色相差越远。经计算，可以设定得到|x|＝0.671，当a＝0，ig＝1时，计算得出ir＝0.508，ib＝0.186，|i|＝1.137。根据上述点乘公式，此时Scene＝0.763。因为ig的最大值为1，当ig＝1时，Scene的值最大，为0.763。如图3所示，此时，像素点i的RGB值对应的是一个亮绿色。由此可以得出结论，当a＝0时，scene值越大，颜色越趋近于亮绿色，scene值越小，颜色越趋近于暗绿色。

创建一个新的像素点sceneGray（即新建立的像素），其RGB颜色＝ float3（scene，scene，scene），此时sceneGray的R值＝G值＝B值，最终的颜色是灰色。根据前文可知，当Scene值趋近于0.763（最大值），则sceneGray的颜色趋近于白色，Scene值趋近于0，则sceneGray的颜色趋近于黑色。

绘制一个渐变调色带图片（即预置渐变调色带），并将其定义为ThermalTex，这个渐变条色带图片由RGB三个通道的颜色组成，是一个由深色到浅色的渐变调色带，如由黑色到红色渐变，再到黄色渐变的一个渐变调色带。若ThermalTex只显示GB通道的颜色，也可以是一个由深色到浅色的渐变调色带，如由黑色到绿色渐变的一个渐变调色带。若ThermalTex只显示R通道的颜色，由于R通道是红色通道，单独的R通道只显示明暗颜色（即黑白灰颜色，由黑色到白色的渐变调色带），单独的R通道趋近于白色相当于越趋近于红色。

将R通道与GB通道混合，即R通道＋GB通道，则呈现第一幅ThermalTex渐变调色带的RGB图谱颜色。

因此可以确定为，针对ThermalTex图谱，当红色通道R越是趋近于白色，最终物体的图像的颜色越趋近于亮黄色，当红色通道R越是趋近于黑色，最终物体的图像的颜色越趋近于亮暗蓝色，通过R通道的色值来控制最终物体的图像RGB值的变化，这是最终想要的红外成像图谱效果。

取出sceneGray的R通道（红色通道），即sceneGray.r（0≤sceneGray.r≤0.763，为一个灰度值），可以调用unity的Shader函数：result.xyz＝tex2D( ThermalTex，float2(sceneGray.r) )。此函数表示为：在渐变调色带ThermalTex图谱的R通道上查找与sceneGray的R通道相等的颜色值，找到后，重新采样R值对应的ThermalTex图RGB三通道颜色并赋值给i，然后将像素点i的rbg值重新输出到自身xyz的坐标位置。此时，像素点i的红外成像颜色计算完毕。

按照上述像素点i的红外成像颜色的计算方式，计算_MainTex图中的每一个像素点颜色。最终在三维场景中，由于从Cam_Thermal虚拟摄像机中获取的_MainTex图像每一帧都在刷新，按照前文所述的像素点i的红外成像颜色计算方式，就可以得到一个流畅动态的红外热成像图谱画面。由此，可以建立红外热成像动态图谱的模型，并根据其来得到对应图谱。

通过上述计算方式生成红外热成像动态图谱画面，在三维场景中呈现的是：三维物体自身的颜色越是趋近于白色，在虚拟摄像机的热成像画面中则趋近于亮黄色；三维物体自身颜色越趋近于黑色，在虚拟摄像机的热成像画面中则趋近于深蓝色；三维物体自身颜色处于浅灰-灰色-深灰区域，在虚拟摄像机的热成像画面中则处于橘色-红色-暗红色区间。

然后，计算机可以采用建模软件，如3ds max的polygon（多边形）建模方式，建立变电站一次设备（即变电站设备）的外观三维模型。以户外敞开式变电一次电气设备的接线触头发热为例，那么可以建立设备接线触头、金属法兰、瓷瓶套管的三维模型。接线触头物体名字为obj_JXCT，金属法兰物体名字为obj_JSFL，瓷瓶套管物体名字为obj_CPTG。并给予其真实的颜色和材质贴图，如图5所示，上述变电站设备的着色渲染图像504，包括接线触头501、金属法兰502、瓷瓶套管503的渲染图像。上述变电站设备的线框图像505，包括接线触头501、金属法兰502、瓷瓶套管503的线框图像。

此外，该红外测温可视化模拟方法100还包括：在三维场景中，建立红外测温虚拟摄像机以及红外测温虚拟摄像机的显示屏；在三维场景中，建立用户视角虚拟摄像机，并将虚拟摄像机作为红外成像虚拟摄像机，用户视角虚拟摄像机以及红外成像虚拟摄像机跟随红外测温虚拟摄像机转动；将红外成像虚拟摄像机渲染出的红外成像贴图，通过红外测温虚拟摄像机的显示屏展示对应的红外测温图像，并通过用户视角虚拟摄像机向用户展示显示屏上的红外测温图像。

例如，可以通过计算机建立红外测温虚拟摄像机的三维模型，将红外测温虚拟摄像机的显示屏幕独立建模，并将其贴图UV的二维坐标展开。将这些三维模型导入unity3D中。在unity 3D中创建用户视角虚拟摄像机，即人视角摄像机，和创建红外成像虚拟摄像机（即前文所述的虚拟摄像机Cam_Thermal）。其中，创建一台可见光的人视角摄像机，用于观看正常三维渲染的变电站设备，人视角摄像机可以命名为Cam_Eye。将前文所述的红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal导入当前三维场景。如图4所示，将人视角摄像机Cam_Eye的三维模型404和红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal的三维模型405按照图4的位置进行摆放。将人视角摄像机Cam_Eye的三维模型404和红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal的三维模型405都设置为红外摄像机的三维模型401（即红外测温虚拟摄像机的三维模型）的子物体，使其跟随该红外测温虚拟摄像机的三维模型运动。将红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal的三维模型405的渲染画面采用渲染到纹理的方式，实时渲染成一张纹理贴图，并将该贴图幅值给显示屏的三维模型402的贴图通道，此时就可以将红外画面输出至显示屏的三维模型402上。通过人视角摄像机Cam_Eye的三维模型404就可看到红外成像画面了。

在unity 3D中创建热成像三维物体的渲染层。unity 3D中单独创建一个供热成像三维物体渲染的层，可以命名为ThermalViewLayer，层lay＝9。创建一个常规三维物体的渲染层，可以命名为CameraViewLayer，层lay＝10。将红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal的三维模型设置为渲染ThermalViewLayer层的物体，不渲染CameraViewLayer层的物体，其他层物体照常渲染。将人视角摄像机Cam_Eye的三维模型设置为渲染CameraViewLayer层的物体，不渲染ThermalViewLayer层的物体，其他层物体照常渲染。

102：根据红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图。

其中，变电站设备可以包括：以户外敞开式变电一次电气设备的接线触头，还可以包括：与其依次连接的金属法兰、瓷瓶套管等。

具体地说，根据红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图，包括：根据红外热成像动态图谱的模型，确定出变电站设备图像的红外热成像动态图谱；根据红外热成像动态图谱，确定变电站设备图像在红外热成像中的颜色，红外热成像中的颜色与温度相关联；确定变电站设备的三维模型的热能传递方式；根据热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图，作为红外成像贴图。

其中，根据热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图，包括：根据三维模型确定对应的二维贴图坐标；根据二维贴图坐标、热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图。

例如，通过计算机创建变电站设备的三维模型的红外热成像类及属性。定义TemperatureDataPoint类，通过TemperatureDataPoint类来设定三维模型的红外热成像效果，以下是TemperatureDataPoint类内容的定义。

1)定义 int类型的temperature变量，表示物体的温度。Temperature＝18（默认温度是18摄氏度）

2)定义Texture图片类型的thermalTex变量，用来存储热成像图片。

3)定义热传递HeatTransfer类，用来存储热传递物体的红外数据。

在HeatTransfer类中定义gameObject类型obj变量，用于存储热传递物体，在HeatTransfer类中定义Texture图片类型的thermalTex变量，用于存储热传递物体的热成像贴图

4)定义List＜HeatTransfer＞类的heatTransfer_L1变量，用来存储第1级热传递物体的属性。

5)定义List＜HeatTransfer＞类的heatTransfer_L2变量，用来存储第2级热传递物体的属性。

展开这些的设备的三维模型的贴图UV的二维坐标，并且所有三维模型的贴图UV的二维坐标不可重叠。将接线触头、金属法兰、瓷瓶套管的三维模型的贴图UV的二维坐标展开展平，如图6所示，其中，图6展示了接线触头的贴图UV的二维坐标601、金属法兰的贴图UV的二维坐标602、瓷瓶套管的贴图UV的二维坐标603。

根据接线触头、金属法兰、瓷瓶套管，确定3级热能的传递方式，接线触头发热，先将热能传递给金属法兰，金属法兰再把热能传递给瓷瓶套管。接线触头和金属法兰属于全部热传递且表面温度分布均匀，由于瓷瓶套管处于最后一级热传递物体，瓷瓶套管头部挨着金属法兰部位温度应最高，瓷瓶套管底部温度应最低。

根据前文所述的建立红外热成像动态图谱的模型过程中，可以确定出变电站设备图像的红外热成像动态图谱，根据红外热成像动态图谱，可以分析和确定出变电站设备图像在红外热成像中的颜色，即可以确定白色在红外热成像图谱中呈现为亮黄色，表示温度高；黑色在红外热成像图谱中呈现为暗蓝色，表示温度低。因此，绘制三维模型对应的贴图。

需要说明的是，可以将上述设备接线触头、金属法兰、瓷瓶套管看作一个完整的变电站设备，那么，在该完整的设备中，接线触头、金属法兰或瓷瓶套管也可以被视为一个部件。

此外，还可以将上述这些设备的三维模型导入unity场景中，在每一个三维模型上都可以增加刚体碰撞属性，使其可以被鼠标和射线选中。

其中，具体地说，根据热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图，包括：根据热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，生成白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图；根据白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图，确定变电站设备的三维模型的贴图。

例如，可以通过计算机绘制三维模型对应的贴图，可以是两张贴图，一张为纯白色贴图并命名为Tex_White，一张为从上至下（沿着U坐标方向）由白到深灰色（或黑色）的渐变色贴图并命名为Tex_WhiteToBlack，如图7所示，其中，展示了纯白色贴图701以及由白到深灰色（或黑色）的渐变色贴图702。作为上述设备的三维模型的贴图。

具体地说，根据白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图，确定变电站设备的三维模型的贴图，包括：根据变电站设备的实体结构以及热能传递方式，从白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图中确定变电站设备中部件的三维模型的红外成像贴图。

例如，可以通过计算机为已建好变电站设备的三维模型配置红外热成像属性。

1)在接线触头、金属法兰、瓷瓶套管的三个三维模型上，分别绑定TemperatureDataPoint类。

2)设置每一个模型的材质属性。

设置接线触头TemperatureDataPoint类中的 objectRadiate＝aluminum（铝），设置金属法兰TemperatureDataPoint类中的 objectRadiate＝iron（铁），设置瓷瓶套管TemperatureDataPoint类中的 objectRadiate＝porcelain（瓷）。

3)设置发热源的热成像属性。

在上述三个三维模型中，接线触头是发热源，因此，对接线触头设置TemperatureDataPoint类中的所有热成像属性。

设置接线触头TemperatureDataPoint类中的 thermalTex＝Tex_White（纯白色贴图）。设置接线触头TemperatureDataPoint类中的 heatTransfer_L1（一级热传递物体列表）：heatTransfer_L1[0].obj＝金属法兰物体（第一级热传递物体设置为金属法兰），heatTransfer_L1[0].thermalTex＝Tex_White（第一级热传递物体的热成像贴图设置为纯白色贴图）。设置接线触头TemperatureDataPoint类中的 heatTransfer_L2（二级热传递物体列表）：heatTransfer_L2[0].obj＝瓷瓶套管物体（第二级热传递物体设置为瓷瓶套管），heatTransfer_L2[0].thermalTex＝Tex_WhiteToBlack（第二级热传递物体的热成像贴图设置为从上至下由白到深灰色（或黑色）的渐变色贴图）。可以理解，这个是根据上述设备的实体结构以及热能的传递方式的特性确定的。

103：确定变电站设备的温度，根据温度以及红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

具体地说，根据温度以及所述红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像，包括：根据温度确定预置颜色变量的数值，并根据预置颜色变量的数值以及变电站设备中部件的红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

例如，可以通过计算机通过控制每个物体TemperatureDataPoint类中的temperature变量值来生成热成像物体。

（1）设定temperature温度值的区间范围：

当 0≤temperature＜30，此时设备温度正常。当30≤temperature≤150，此时设备温度异常。

（2）发热源物体自动生成热成像物体。

以前文所述中的发热源“接线触头”（obj_JXCT）物体为例，当接线触头的temperature 在30≤temperature≤150，自动复制自身物体，生成一个新接线触头模型，命名为Copy_obj_JXCT。

设置Copy_obj_JXCT的渲染层为9（即Copy_obj_JXCT.lay＝9），将Copy_obj_JXCT物体放入ThermalViewLayer渲染层级中，只有红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal可以渲染，人视角摄像机Cam_Eye无法看到。

设置obj_JXCT的渲染层为10（即obj_JXCT.lay＝10），将原obj_JXCT物体放入CameraViewLayer渲染层级中，只有人视角摄像机Cam_Eye可以渲染，红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal无法看到。

将Copy_obj_JXCT材质球设置为自发光材质。Copy_obj_JXCT自发光材质的贴图设置为Tex_White（白色贴图）。

通过改变物体的亮度颜色来改变热成像效果。定义float类型变量value，value的计算等式如下：value＝temperature /150 * 0.5＋0.5 。

当temperature＝30时，此时为最小温度异常值，value＝0.6。当temperature＝150 时，此时为最大温度异常值，value＝1。

因此，value值的区间为0.6≤value≤1。

定义一个颜色变量 lightColor（即预置颜色变量） ，lightColor＝new Vector3（value，value，value），此时lightColor为一个由浅灰色到白色之前的变化颜色。将lightColor变量赋值给Copy_obj_JXCT物体的材质球颜色通道。通过控制物体的亮度颜色来控制热成像效果。

（3）1级热传递物体自动生成热成像物体。

1级热传递物体temperature＝发热源物体temperature * 0.98。利用前文所述的（2）的方式，自动生成1级热传递热成像物体 Copy_obj_JSFL。

（4）2级热传递物体自动生成热成像物体。2级热传递物体temperature＝发热源物体temperature * 0.96。

利用前文所述步骤103中公式（2）的方法，自动生成2级热传递热成像物体 Copy_obj_CPTG。其中，Copy_obj_CPTG自发光材质的贴图设置为Tex_WhiteToBlack（黑白渐变贴图）。第二级热传递物体为最后一级，用黑白渐变贴图可展示热能过度的热成像效果。

最终效果如图8所示，其中，图8展示了用户视角图像801以及红外测温图像802。

（5）通过前文所述的方式，建立变电站所有的设备（即电气设备）的用于进行红外测温的三维模型。如，建立适用于红外测温的所有变电站内的设备的三维仿真模型。并对每个模型的发热源部件设置自动生成热成像物体的属性。

（6）给变电站三维场景中的每一个设备或部件都赋予唯一ID。

（7）可以将整个变电站三维场景封装成客户端，以便于后期应用。

其中，确定变电站设备的温度，包括：从服务端获取变电站设备的温度，从而确定变电站设备的温度。

例如，通过前文可知，通过控制temperature温度值，就可以控制成热成像物体自动生成，并且该物体只能被红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal拍摄到，人视角摄像机Cam_Eye观看不到。

利用已经配置好带有唯一ID的变电站内的设备的三维模型，创建温度故障设置服务端。在故障设置服务端系统中可选取每一个设备或部件。对选中的设备或部件设置其temperature温度值，可将温度设置在30～150之间。可同时设置多个部件的温度。设置完成后人员点击下发故障按钮，系统将设置好的温度故障信息（包括部件ID、故障温度值）组装成一条string类型的消息下发给所有红外测温的客户端（即前文所述的客户端）。当客户端收到故障信息时，根据部件ID找到三维场景中的物体，并将该物体的temperature温度值设置为故障温度值。当物体的temperature温度被设置成故障温度值后，将根据前文所述的方式自动创建特成像物体。最后，在客户端三维场景里，通过人视角摄像机Cam_Eye摄像机可看到所有三维设备模型，通过红外热成像虚拟摄像机Cam_Thermal可看到所有发热部件的模型。

由此，本发明实施例可以真实的模拟计算红外测温仪的红外热成像图谱，对于变电站现场的电流致热型故障、电压致热型故障、主变散热片低温故障等可以100%模拟还原，并可针对不同的部件设置2级热传递，达到与现场真实发热设备一致的效果。利用本发明，可以对变电站运维人员进行红外测温的实操技能培训、考核、技能鉴定等。

本发明实施例还提供了一种面向变电站设备的红外测温可视化模拟装置，可以应用在计算机等智能设备中。如图9所示，该红外测温可视化模拟装置900至少包括：

建立模块901，用于建立红外热成像动态图谱的模型，并建立用于红外测温的变电站设备的三维模型。

创建模块902，用于根据红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图。

生成模块903，用于确定变电站设备的温度，根据温度以及红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

在本发明的实施例中，建立模块901在三维场景中，通过虚拟摄像机获取对应的图像，并针对图像中的每个像素，确定图像中的对应像素的RGB颜色与预置像素的RGB颜色相乘结果；根据相乘结果，确定新建立像素的RGB颜色；从预置渐变调色带的图谱颜色中确定与新建立像素的红色通道值相同的RGB颜色，并作为图像中对应像素的RGB颜色，从而建立红外热成像动态图谱的模型。

创建模块902，用于根据红外热成像动态图谱的模型，确定出变电站设备图像的红外热成像动态图谱；根据红外热成像动态图谱，确定变电站设备图像在红外热成像中的颜色，红外热成像中的颜色与温度相关联；确定变电站设备的三维模型的热能传递方式；根据热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图，作为红外成像贴图。

具体地说，创建模块902首先根据三维模型确定对应的二维贴图坐标；根据二维贴图坐标、热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图。然后，创建模块902根据热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，生成白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图；根据白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图，确定变电站设备的三维模型的贴图。接下来，创建模块902根据变电站设备的实体结构以及热能传递方式，从白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图中确定变电站设备中部件的三维模型的红外成像贴图。

生成模块903，用于从服务端获取变电站设备的温度，从而确定变电站设备的温度；根据温度确定预置颜色变量的数值，并根据预置颜色变量的数值以及变电站设备中部件的红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

以上对本发明所提供的面向变电站设备的红外测温可视化模拟方法及装置进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将落入本发明专利权的保护范围。

Claims (10)

1.一种面向变电站设备的红外测温可视化模拟方法，其特征在于包括如下步骤：

建立红外热成像动态图谱的模型，并建立用于红外测温的变电站设备的三维模型；

根据所述红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图；

确定变电站设备的温度，根据所述温度以及所述红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

2.如权利要求1所述的红外测温可视化模拟方法，其特征在于，所述建立红外热成像动态图谱的模型，包括如下子步骤：

在三维场景中，通过虚拟摄像机获取对应的图像，并针对所述图像中的每个像素，确定所述图像中的对应像素的RGB颜色与预置像素的RGB颜色相乘结果；

根据所述相乘结果，确定新建立像素的RGB颜色；

从预置渐变调色带的图谱颜色中确定与新建立像素的红色通道值相同的RGB颜色，并作为所述图像中对应像素的RGB颜色，从而建立出所述模型，以使根据所述模型确定所述图像的红外热成像动态图谱。

3.如权利要求1所述的红外测温可视化模拟方法，其特征在于，所述根据所述红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图，包括如下子步骤：

根据所述红外热成像动态图谱的模型，确定出变电站设备图像的红外热成像动态图谱；

根据所述红外热成像动态图谱，确定变电站设备图像在红外热成像中的颜色，所述红外热成像中的颜色与温度相关联；

确定所述变电站设备的三维模型的热能传递方式；

根据所述热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图，作为红外成像贴图。

4.如权利要求3所述的红外测温可视化模拟方法，其特征在于，所述根据所述热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图，包括如下子步骤：

根据所述三维模型确定对应的二维贴图坐标；

根据所述二维贴图坐标、所述热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图。

5.如权利要求3所述的红外测温可视化模拟方法，其特征在于，所述根据所述热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，确定变电站设备的三维模型的贴图，包括如下子步骤：

根据热能传递方式以及变电站设备图像在红外热成像中的颜色，生成白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图；

根据白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图，确定变电站设备的三维模型的贴图。

6.如权利要求5所述的红外测温可视化模拟方法，其特征在于，所述根据白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图，确定变电站设备的三维模型的贴图，包括如下子步骤：

根据变电站设备的实体结构以及热能传递方式，从白色贴图以及白色到黑色的渐变色贴图中确定变电站设备中部件的三维模型的红外成像贴图。

7.如权利要求2所述的红外测温可视化模拟方法，其特征在于还包括如下步骤：

在三维场景中，建立红外测温虚拟摄像机以及红外测温虚拟摄像机的显示屏；

在三维场景中，建立用户视角虚拟摄像机，并将所述虚拟摄像机作为红外成像虚拟摄像机，所述用户视角虚拟摄像机以及红外成像虚拟摄像机跟随所述红外测温虚拟摄像机转动；

将红外成像虚拟摄像机渲染出的红外成像贴图，通过所述红外测温虚拟摄像机的显示屏展示对应的红外测温图像，并通过用户视角虚拟摄像机向用户展示所述显示屏上的红外测温图像。

8.如权利要求1所述的红外测温可视化模拟方法，其特征在于，所述确定变电站设备的温度，包括如下子步骤：

从服务端获取所述变电站设备的温度，从而确定变电站设备的温度。

9.如权利要求1所述的红外测温可视化模拟方法，其特征在于，所述根据所述温度以及所述红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像，包括如下子步骤：

根据所述温度确定预置颜色变量的数值，并根据所述预置颜色变量的数值以及变电站设备中部件的红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

10.一种面向变电站设备的红外测温可视化模拟装置，其特征在于包括：

建立模块，用于建立红外热成像动态图谱的模型，并建立用于红外测温的变电站设备的三维模型；

创建模块， 用于根据所述红外热成像动态图谱的模型，创建变电站设备的三维模型的红外成像贴图；

生成模块，用于确定变电站设备的温度，根据所述温度以及所述红外成像贴图，生成变电站设备的红外测温图像。

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