CN115268722A - 一种绝缘件局放试验智能交互方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绝缘件局放试验智能交互方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取由激光扫描方式获取的实景地形数据，建立真实感三维设备模型，基于实景地形数据、真实感三维设备模型和预先存储的数字化资料，构建智能交互场景；通过5G网络发送显示智能交互场景的显示指令；接收终端设备的标注互动指令，基于标注互动指令更新显示指令，标注互动指令作用叠加于智能交互场景；接收位置调整指令，根据当前视角的空间位置加载并显示全域小地图和虚拟导航路线；接收终端设备的操作指令，操作指令作用叠加于智能交互场景，基于操作指令反馈操作正确性结果，并显示于智能交互场景中。与现有技术相比，本发明具有及时性强、提高试验准确度和效率等优点。

Description

一种绝缘件局放试验智能交互方法及系统

技术领域

本发明属于电气试验智能化领域，涉及一种绝缘件局放试验系统，尤其是涉及一种绝缘件局放试验智能交互方法及系统。

背景技术

现有绝缘件局放试验系统的人机交互界面主要是按键、旋钮、屏幕和鼠标。操作人员通过数控面板或者鼠标对装备进行操控，从面板上的屏幕获取装备参数。然而，数控面板只能在有限范围内活动，给操作人员在试验过程中边观察边操作带来了很大的不便。另外，围绕试验装备的使用、生产和维护等过程会产生许多技术或操作手册，这是操作人员正确操作和维护装备的资源。然而，这些资料繁多，操作人员需要耗费大量的时间学习，且操作过程不受监控，出现差错也难以控制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种及时性强、提高试验准确度和效率的绝缘件局放试验智能交互方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种绝缘件局放试验智能交互方法，包括以下步骤：

获取由激光扫描方式获取的实景地形数据，建立真实感三维设备模型，基于所述实景地形数据、真实感三维设备模型和预先存储的数字化资料，构建基于增强现实技术的、用于显示的智能交互场景；

通过5G网络发送显示所述智能交互场景的显示指令，该显示指令作用于各终端设备；

接收终端设备的标注互动指令，基于所述标注互动指令更新所述显示指令，所述标注互动指令作用叠加于所述智能交互场景；

接收位置调整指令，根据当前视角的空间位置加载并显示全域小地图和虚拟导航路线；

接收终端设备的操作指令，所述操作指令作用叠加于所述智能交互场景，基于所述操作指令反馈操作正确性结果，并显示于所述智能交互场景中。

进一步地，所述实景地形数据包括绝缘件局放试验设备区域的高精度实景地形数据以及绝缘件局放试验设备周边区域的低精度实景地形数据。

进一步地，所述数字化资料包括绝缘件局放试验设备的图纸、操作手册和说明书。

进一步地，所述终端设备包括专家端设备和操作端设备，所述专家端设备为智能手机、平板电脑或可穿戴AR设备，所述操作端设备为可穿戴AR设备。

本发明还提供一种绝缘件局放试验智能交互系统，包括：

数据服务器，用于存储由激光扫描方式获取的实景地形数据、预先构建的真实感三维设备模型以及数字化资料；

AR内容编辑器，用于根据所述实景地形数据、真实感三维设备模型和数字化资料，构建用于显示的智能交互场景；

多个终端设备，在5G网络环境中远程交互连接，用于显示所述智能交互场景，并接收各项指令，所述各项指令包括标注互动指令、位置调整指令或操作指令；

应用服务器，用于响应所述各项指令，将各项指令叠加于所述智能交互场景中，更新所述智能交互场景并由终端设备显示，并产生操作提示；

云服务器，用于提供算力和数据存储功能。

进一步地，所述实景地形数据包括绝缘件局放试验设备区域的高精度实景地形数据以及绝缘件局放试验设备周边区域的低精度实景地形数据。

进一步地，所述数字化资料包括绝缘件局放试验设备的图纸、操作手册和说明书。

进一步地，所述终端设备包括专家端设备和操作端设备，所述专家端设备为智能手机、平板电脑或可穿戴AR设备，所述操作端设备为可穿戴AR设备。

进一步地，所述应用服务器包括：

远程协助单元，响应所述标注互动指令，将标注锚定在现场设备或所述智能交互场景中，显示AR标注指导内容，实现各终端设备的视频画面共享和收发；

应急导航单元，响应所述位置调整指令，基于当前的视野空间图像信息和空间位置，加载并显示全域小地图和虚拟导航路线；

试验智能引导单元，响应所述操作指令，显示操作AR标签，基于当前的视野空间图像信息和空间位置，识别当前视野内相关开关的状态，显示识别结果，并基于识别结果反馈操作正确性结果，产生相应的操作提示。

进一步地，该系统还包括：

本地服务器，用于存储试验数据。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明增强现实技术，对试验场景进行真实性建模，解决了试验过程中，试验设备状态及仪表显示、试验控制流程、操作注意事项、安全规程等碎片化、分立化的信息资源融合建模问题，将关键设备和关键构造的图纸和数据等数字化，能够实现现场设备操作过程的智能交互匹配，使信息交互人机协调、友好。

2、本发明通过5G网络环境和增强现实技术实现远程交互，解决了以往操作经验和专家知识在智能交互载体上的展现和精准适时输出，在试验过程中动态引导操作，判断操作正确与否，对不良操作及时反馈纠正，使信息联动实时、准确，为交互环境提供了稳定的网络环境，提高了沟通效率。

3、本发明解决了试验中突发应急状态下，现场设备安全处置和人员疏离的人员友好性差，应急指导与疏散通道引导薄弱的问题。

4、在试验中需要专家互动指导时，该系统为专家及时提供充足的现场信息，能以第一视角同步直播试验现场情况，并将专家指示和建议锚定在现场设备或空间中，降低操作者的理解难度，提高试验操作的效率，降低人员的记忆强度，使复杂操作正确，过程流畅。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图；

图2为本发明系统的应用层框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

5G时代正以超乎想象的速度加速到来，全球领先运营商正加速5G商用部署。5G产业在标准、产品、终端、安全、商业等各领域已经准备就绪，5G的高带宽、低延迟特性在电力行业的应用试验也亟待迅速开展。远程协助功能是增强现实技术极为重要的拓展应用之一，在操作人员和专家的远程交互过程中，5G技术提供了高速率、低延时的网络环境。

增强现实技术可以将虚拟的场景通过一系列技术手段叠加到现实世界中，做到虚实融为一体。同时和虚拟现实技术相比不需要的受到一些穿戴设备的限制，更加的灵活方便。作为虚拟现实技术的延伸，增强现实技术被广泛应用于军事仿真、外科手术应用、装备维修训练、智能交通领域、识别软件、信息检索领域、及航空领域等多个领域，具有广阔的发展前景。增强现实技术的出现和发展为绝缘件局放试验提供了新的思路，这种新型的交互技术不仅可以提供新的交互体验，也可以利用全新的显示方式为操作者提供技术辅助，可以有效的减少试验过程中人为差错，提高试验过程中有人参与的环节的效率。

基于上述内容，本发明在绝缘件局放试验过程中引入5G与增强现实技术，以实现绝缘件局放试验的智能交互和状态判断、反馈、提示。

实施例1

本实施例提供一种绝缘件局放试验智能交互方法，包括以下步骤：获取由激光扫描方式获取的实景地形数据，建立真实感三维设备模型，基于所述实景地形数据、真实感三维设备模型和预先存储的数字化资料，构建基于增强现实技术的、用于显示的智能交互场景，该智能交互场景为一虚实结合的增强现实场景；通过5G网络发送显示所述智能交互场景的显示指令，该显示指令作用于各终端设备，包括专家端设备和操作端设备；接收终端设备的标注互动指令，基于所述标注互动指令更新所述显示指令，所述标注互动指令作用叠加于所述智能交互场景；接收位置调整指令，根据当前视角的空间位置加载并显示全域小地图和虚拟导航路线；接收终端设备的操作指令，所述标注互动指令作用叠加于所述智能交互场景，基于所述操作指令反馈操作正确性结果，并显示于所述智能交互场景中。

通过上述方法，操作端设备可以实现绝缘件局放试验过程的远程交互，为绝缘件局放试验过程的AR化和智能交互功能、智能交互系统的开发提供了可供复制的实现路径，将一定时空范围内更多的实体信息(包括图像、声音、文字等)通过科学技术模拟仿真、再将信息处理后的信息集中反馈叠加到能见的现实环境中，通过显示设备实现虚拟对象与真实环境的融合，为体验者呈现感官效果的放大。

实施例2

本实施例提供一种绝缘件局放试验智能交互系统，基于5G+增强现实技术实现，包括数据服务器、AR内容编辑器、多个终端设备、应用服务器和云服务器，其中，数据服务器用于存储由激光扫描方式获取的实景地形数据、预先构建的真实感三维设备模型以及数字化资料；AR内容编辑器用于根据所述实景地形数据、真实感三维设备模型和数字化资料，构建用于显示的智能交互场景，该智能交互场景为一虚实结合的增强现实场景；多个终端设备在5G网络环境中远程交互连接，用于显示所述智能交互场景，并接收各项指令，所述各项指令包括标注互动指令、位置调整指令或操作指令；应用服务器用于响应所述各项指令，将各项指令叠加于所述智能交互场景中，更新所述智能交互场景并由终端设备显示，并产生操作提示；云服务器用于提供算力和数据存储功能。

上述终端设备包括要在5G网络环境中使用的专家端设备和操作端设备，其中，专家端设备包括智能手机、平板电脑或可穿戴AR设备。操作端设备为可穿戴AR设备。可穿戴AR设备通常是AR眼镜。

如图1所示，上述系统的实现需要硬件支撑层、数据层和应用层的共同配合。

硬件支撑层包括5G路由器、5G智能移动终端、激光扫描仪、绝缘件局放试验设备和本地服务器，其中：

5G路由器、5G智能移动终端用于提供5G网络环境，在专家端和可穿戴AR设备之间进行远程协助交互时，提供高带宽、低延迟的网络通信服务。

激光扫描仪用于提供实景地形数据。激光扫描仪的扫描对象和扫描精度根据智能交互系统的应用层需求而定，在绝缘件局放试验智能交互系统中，扫描的区域为绝缘件局放试验设备区域及试验室全域，在不同区域进行扫描时，可以通过调整激光扫描仪放置点间的距离对不同区域的扫描精度进行调整。

绝缘件局放试验设备为智能交互系统的交互对象，根据应用层需求，对试验设备进行真实感建模。

本地服务器的功能是存储试验数据。

数据层包括多区域、高、低精度的实景地形数据、真实感三维模型和数字化资料，具体地：

多区域、高、低精度的实景地形数据是将绝缘件局放试验设备、绝缘件局放试验设备周边区域进行激光扫描后得到的点云数据，例如，根据绝缘件局放试验智能交互系统的应用层需求，绝缘件局放试验设备区域在进行激光扫描时，激光扫描仪放置点间的距离为0.5m，得到高精度实景地形数据，绝缘件局放试验设备区域中的微小设备都具有大量的特征点，试验室全域在进行激光扫描时，激光扫描仪放置点间的距离为2m，得到低精度实景地形数据，绝缘件局放试验设备区域中的大型设备才具有大量的特征点。

试验设备的真实感三维模型是通过三维CAD软件SolidWorks设计绝缘件局放试验设备的数字模型，然后对数字模型UV展开与贴图制作，建立真实感三维设备模型。

图纸、操作手册、说明书等数字化资料指导智能交互系统各个功能模块内容的开发，数字化资料的形式有图片、表格、视频、文字等，其信息的描述对象为现实的试验设备，为实现数字资料内容的AR化，数字化资料与数字化的试验设备，即实景地形数据，进行信息链接和信息AR化。

在AR内容编辑器中，将实景地形数据、试验设备的真实感三维模型和数字化资料进行信息链接设计和交互逻辑实现，实现智能交互系统开发。

应用层用于实现专家端设备和操作端设备之间的各项交互功能，具体包括远程协助功能、应急导航功能、试验区展示功能和试验智能引导功能，如图2所示。具体地：

远程协助功能由AR标注指导单元、音视频显示单元、信息共享单元支撑，实现信息交互。AR标注指导单元将专家端设备或可穿戴AR设备作的标注锚定在现场设备或空间中，音视频显示单元在专家端设备和可穿戴AR设备上显示AR标注指导内容，信息共享单元实现专家端设备和可穿戴AR设备的视频画面共享和收发。

应急导航功能由图像采集单元、定位识别单元、应急导航单元、虚拟显示单元支撑，实现信息交互。图像采集单元获取视野空间图像信息，定位识别单元采用SLAM技术实时定位可穿戴AR设备的空间位置，应急导航单元根据定位信息加载设置的应急导航路线，虚拟显示单元显示全域小地图和虚拟导航路线。

试验区展示功能由虚拟显示单元支撑，实现信息交互。虚拟显示单元在可穿戴AR设备上显示试验设备的真实感三维模型。

试验智能引导功能由图像采集单元、定位识别单元、虚拟显示单元、开关状态智能识别单元支撑，实现信息交互。图像采集单元获取视野空间图像信息，定位识别单元采用SLAM技术实时定位可穿戴AR设备的空间位置，虚拟显示单元显示操作对象的AR标签等虚拟数据，开关状态智能识别单元通过嵌入的开关状态智能识别算法得到视野内相关开关的状态结果。识别结果反馈虚拟显示单元，在可穿戴AR设备中虚拟显示开关状态，试验智能引导功能的交互逻辑根据识别结果智能判断操作的正确性，对不良操作及时反馈纠正。

上述系统解决了试验过程中，试验设备状态及仪表显示、试验控制流程、操作注意事项、安全规程等碎片化、分立化的信息资源融合建模问题，将关键设备和关键构造的图纸和数据等数字化，与现场设备操作过程进行智能交互匹配；解决了以往操作经验和专家知识在智能交互载体上的展现和精准适时输出，在试验过程中动态引导操作，判断操作正确与否，对不良操作及时反馈纠正；解决了试验中突发应急状态下，现场设备安全处置和人员疏离的人员友好性差，应急指导与疏散通道引导薄弱的问题；在试验中需要专家互动指导时，该系统为专家及时提供充足的现场信息，能以第一视角同步直播试验现场情况，并将专家指示和建议锚定在现场设备或空间中，降低操作者的理解难度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种绝缘件局放试验智能交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取由激光扫描方式获取的实景地形数据，建立真实感三维设备模型，基于所述实景地形数据、真实感三维设备模型和预先存储的数字化资料，构建基于增强现实技术的、用于显示的智能交互场景；

通过5G网络发送显示所述智能交互场景的显示指令，该显示指令作用于各终端设备；

接收终端设备的标注互动指令，基于所述标注互动指令更新所述显示指令，所述标注互动指令作用叠加于所述智能交互场景；

接收位置调整指令，根据当前视角的空间位置加载并显示全域小地图和虚拟导航路线；

接收终端设备的操作指令，所述操作指令作用叠加于所述智能交互场景，基于所述操作指令反馈操作正确性结果，并显示于所述智能交互场景中。

2.根据权利要求1所述的绝缘件局放试验智能交互方法，其特征在于，所述实景地形数据包括绝缘件局放试验设备区域的高精度实景地形数据以及绝缘件局放试验设备周边区域的低精度实景地形数据。

3.根据权利要求1所述的绝缘件局放试验智能交互方法，其特征在于，所述数字化资料包括绝缘件局放试验设备的图纸、操作手册和说明书。

4.根据权利要求1所述的绝缘件局放试验智能交互方法，其特征在于，所述终端设备包括专家端设备和操作端设备，所述专家端设备为智能手机、平板电脑或可穿戴AR设备，所述操作端设备为可穿戴AR设备。

5.一种绝缘件局放试验智能交互系统，其特征在于，包括：

数据服务器，用于存储由激光扫描方式获取的实景地形数据、预先构建的真实感三维设备模型以及数字化资料；

AR内容编辑器，用于根据所述实景地形数据、真实感三维设备模型和数字化资料，构建用于显示的智能交互场景；

多个终端设备，在5G网络环境中远程交互连接，用于显示所述智能交互场景，并接收各项指令，所述各项指令包括标注互动指令、位置调整指令或操作指令；

应用服务器，用于响应所述各项指令，将各项指令叠加于所述智能交互场景中，更新所述智能交互场景并由终端设备显示，并产生操作提示；

云服务器，用于提供算力和数据存储功能。

6.根据权利要求5所述的绝缘件局放试验智能交互系统，其特征在于，所述实景地形数据包括绝缘件局放试验设备区域的高精度实景地形数据以及绝缘件局放试验设备周边区域的低精度实景地形数据。

7.根据权利要求5所述的绝缘件局放试验智能交互系统，其特征在于，所述数字化资料包括绝缘件局放试验设备的图纸、操作手册和说明书。

8.根据权利要求5所述的绝缘件局放试验智能交互系统，其特征在于，所述终端设备包括专家端设备和操作端设备，所述专家端设备为智能手机、平板电脑或可穿戴AR设备，所述操作端设备为可穿戴AR设备。

9.根据权利要求5所述的绝缘件局放试验智能交互系统，其特征在于，所述应用服务器包括：

远程协助单元，响应所述标注互动指令，将标注锚定在现场设备或所述智能交互场景中，显示AR标注指导内容，实现各终端设备的视频画面共享和收发；

应急导航单元，响应所述位置调整指令，基于当前的视野空间图像信息和空间位置，加载并显示全域小地图和虚拟导航路线；

试验智能引导单元，响应所述操作指令，显示操作AR标签，基于当前的视野空间图像信息和空间位置，识别当前视野内相关开关的状态，显示识别结果，并基于识别结果反馈操作正确性结果，产生相应的操作提示。

10.根据权利要求5所述的绝缘件局放试验智能交互系统，其特征在于，还包括：

本地服务器，用于存储试验数据。

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