CN117173961A - 一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于不停电作业模拟领域，涉及数据分析技术，用于解决现有的不停电作业模拟实验台无法自动对用户的模拟作业操作规范程度进行监控的问题，具体是一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，包括操作主机，所述操作主机电性连接有VR模拟设备，VR模拟设备包括VR眼镜；所述操作主机通信连接有服务器；服务器通信连接有模拟分析模块、故障监测模块以及数据库；模拟分析模块包括教学单元、模拟训练单元以及模拟考核单元；教学单元用于向操作主机的显示屏投放教学视频；本发明可以对用户进行视频教学、模拟作业训练以及考核分析，结合错误图像与操作影像的比对结果对用户的操作规范性进行自动判定。
Description
技术领域
本发明属于不停电作业模拟领域，涉及数据分析技术，具体是一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台。
背景技术
随着电力行业对带电作业培训要求越发严格，传统电力职业教育培训受限场地、设备、时空和风险等因素，难以满足高技能水平的需求，VR电力技能培训以真实带电作业环境为基础，基于沉浸式虚拟互动仿真技术搭建典型电力作业场景，让学员身临其境地置身于各种复杂、难度不一的电力生产虚拟现实环境之中，提升了培训效果。
现有的不停电作业模拟实验台无法自动对用户的模拟作业操作规范程度进行监控，同时在考核失败时无法对设备运行异常对用户考核造成的干扰进行分析，考核结果精确性得不到保障的同时还无法进行故障预警与处理。
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，用于解决现有的不停电作业模拟实验台无法自动对用户的模拟作业操作规范程度进行监控的问题；
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以自动对用户的模拟作业操作规范程度进行监控的带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，包括操作主机，所述操作主机电性连接有VR模拟设备，VR模拟设备包括VR眼镜；所述操作主机通信连接有服务器；
所述服务器通信连接有模拟分析模块、故障监测模块以及数据库；
所述模拟分析模块包括教学单元、模拟训练单元以及模拟考核单元；
所述教学单元用于向操作主机的显示屏投放教学视频；
所述模拟训练单元用于通过操作主机向VR眼镜传输作业场景模拟影像；
所述训练分析单元用于对用户的模拟作业状态进行考核分析：在用户进行模拟作业时进行录像并将录像标记为操作影像，将作业场景模拟影像对应的教学视频标记为分析视频，将分析视频中的节点动作对应的图像标记为节点图像，将操作影像分割为若干个操作图像，将节点图像与操作图像进行比对并通过比对结果对考核是否成功进行判定；
所述故障监测模块用于对不停电作业模拟实验台的故障进行监测分析。
作为本发明的一种优选实施方式，将节点图像与操作图像进行比对的具体过程包括：对节点图像与操作图像中的动作特征进行提取，选取一个节点图像并标记为比对图像，若操作图像中存在有与比对图像的动作特征相匹配的图像，则将比对图像标记为匹配图像；若操作图像中不存在与比对图像的动作特征相匹配的图像，则将比对图像标记为缺陷图像。
作为本发明的一种优选实施方式，在所有节点图像全部完成比对后获取缺陷图像的数量：若缺陷图像的数量不为零，则判定考核失败，生成故障监测信号并将故障监测信号发送至服务器，所述服务器接收到故障监测信号后将故障监测信号发送至故障监测模块；若缺陷图像的数量为零，则对操作图像进行敏感分析。
作为本发明的一种优选实施方式，对操作图像进行敏感分析的具体过程包括：通过数据库调取分析视频对应的敏感图像，将敏感图像与操作图像进行比对：对敏感图像与操作图像中的动作特征进行提取，选取一个敏感图像并标记为错误图像：
若操作图像中存在有与错误图像的动作特征相匹配的图像，则将错误图像标记为标记图像；
若操作图像中不存在与错误图像的动作特征相匹配的图像，则将错误图像标记为过滤图像；
在所有的错误图像全部完成比对后获取标记图像的数量，若标记图像的数量为零，则判定考核成功，生成考核成功信号并将考核成功信号发送至服务器，服务器接收到考核成功信号后将考核成功信号发送至运行评估信号以及用户的手机终端；若标记图像的数量不为零，则判定考核失败，生成故障监测信号并将故障监测信号发送至服务器，服务器接收到故障监测信号后将故障监测信号发送至故障监测模块。
作为本发明的一种优选实施方式，故障监测模块对不停电作业模拟实验台的故障进行监测分析的具体过程包括：调取用户进行模拟作业时的作业场景模拟影像，将作业场景模拟影像分割为若干个监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过数据库获取到灰度阈值，将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为暗黑格，将暗黑格与像素格的数量比值标记为暗黑系数，通过数据库获取到暗黑阈值，将暗黑系数与暗黑阈值进行比对：
若暗黑系数大于等于暗黑阈值，则判定监测图像异常，生成VR模拟异常信号并将VR模拟异常信号发送至服务器，服务器接收到VR模拟异常信号后将VR模拟异常信号发送至运行评估模块以及用户的手机终端；
若暗黑系数小于暗黑阈值，则判定监测图像正常，对操作主机进行线路分析。
作为本发明的一种优选实施方式，对操作主机进行线路分析的具体过程包括：将用户进行模拟作业的结束时刻与开始时刻的时间差值标记为作业时长，获取作业时长内的流差值LC与压差值YC，流差值LC为操作主机的连接线路电流值在作业时长内的最大值与最小值的差值；压差值YC为操作主机的连接线路电压值在作业时长内的最大值与最小值的差值；通过对流差值LC与压差值YC进行数值计算得到线路系数XL；通过数据库获取到线路阈值XLmax，将线路系数XL与线路阈值XLmax进行比较并通过比较结果对操作主机的供电线路是否正常进行判定。
作为本发明的一种优选实施方式，将线路系数XL与线路阈值XLmax进行比较的具体过程包括：若线路系数XL小于线路阈值XLmax，则生成设备完好信号并将设备完好信号发送至服务器，服务器接收到设备完好信号后将设备完好信号发送至用户的手机终端；若线路系数XL大于等于线路阈值XLmax，则生成线路异常信号并将线路异常信号发送至服务器，服务器接收到线路异常信号后将线路异常信号发送至运行评估模块以及用户的手机终端。
本发明具备下述有益效果：
1、通过模拟分析模块可以对用户进行视频教学、模拟作业训练以及考核分析，通过考核项目对教学视频中的节点图像进行提取，然后将用户考核过程中录制的操作影像与节点图像进行比对，结合错误图像与操作影像的比对结果对用户的操作规范性进行自动判定，避免人为因素干扰，提高考核结果的精确性；
2、通过故障监测模块可以对不停电作业模拟实验台的故障进行监测分析，通过影像分析与线路分析的方式对不停电作业模拟实验台可能存在的异常进行排查，从而排除设备运行异常对模拟作业造成的干扰，进一步提高考核结果的精确性，同时可以及时对异常设备进行检修处理；
3、通过运行评估模块可以对不停电作业模拟试验台的整体运行状态进行评估分析，通过对评估周期内的各项信号的接收次数进行综合分析与计算得到评估系数，通过评估系数对实验台在评估周期内的运行状态好坏程度进行反馈，从而在运行状态异常时进行设备升级与教学视频优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的系统框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，包括操作主机，操作主机电性连接有VR模拟设备，VR模拟设备包括VR眼镜；操作主机通信连接有服务器。
实施例二
如图2所示，服务器通信连接有模拟分析模块、故障监测模块、运行评估模块以及数据库。
模拟分析模块包括教学单元、模拟训练单元以及模拟考核单元；教学单元用于向操作主机的显示屏投放教学视频；模拟训练单元用于通过操作主机向VR眼镜传输作业场景模拟影像；
训练分析单元用于对用户的模拟作业状态进行考核分析：在用户进行模拟作业时进行录像并将录像标记为操作影像，将作业场景模拟影像对应的教学视频标记为分析视频，将分析视频中的节点动作对应的图像标记为节点图像，将操作影像分割为若干个操作图像，将节点图像与操作图像进行比对：
对节点图像与操作图像中的动作特征进行提取，选取一个节点图像并标记为比对图像：
若操作图像中存在有与比对图像的动作特征相匹配的图像，则将比对图像标记为匹配图像；
若操作图像中不存在与比对图像的动作特征相匹配的图像，则将比对图像标记为缺陷图像；
在所有节点图像全部完成比对后获取缺陷图像的数量，若缺陷图像的数量不为零，则判定考核失败，生成故障监测信号并将故障监测信号发送至服务器，服务器接收到故障监测信号后将故障监测信号发送至故障监测模块；若缺陷图像的数量为零，则对操作图像进行敏感分析：通过数据库调取分析视频对应的敏感图像，将敏感图像与操作图像进行比对：对敏感图像与操作图像中的动作特征进行提取，选取一个敏感图像并标记为错误图像：
若操作图像中存在有与错误图像的动作特征相匹配的图像，则将错误图像标记为标记图像；
若操作图像中不存在与错误图像的动作特征相匹配的图像，则将错误图像标记为过滤图像；在所有的错误图像全部完成比对后获取标记图像的数量，
若标记图像的数量为零，则判定考核成功，生成考核成功信号并将考核成功信号发送至服务器，服务器接收到考核成功信号后将考核成功信号发送至运行评估信号以及用户的手机终端；若标记图像的数量不为零，则判定考核失败，生成故障监测信号并将故障监测信号发送至服务器，服务器接收到故障监测信号后将故障监测信号发送至故障监测模块；对用户进行视频教学、模拟作业训练以及考核分析，通过考核项目对教学视频中的节点图像进行提取，然后将用户考核过程中录制的操作影像与节点图像进行比对，结合错误图像与操作影像的比对结果对用户的操作规范性进行自动判定，避免人为因素干扰，提高考核结果的精确性。
故障监测模块用于对不停电作业模拟实验台的故障进行监测分析：调取用户进行模拟作业时的作业场景模拟影像，将作业场景模拟影像分割为若干个监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过数据库获取到灰度阈值，将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为暗黑格。
将暗黑格与像素格的数量比值标记为暗黑系数，通过数据库获取到暗黑阈值，将暗黑系数与暗黑阈值进行比对：若暗黑系数大于等于暗黑阈值，则判定监测图像异常，生成VR模拟异常信号并将VR模拟异常信号发送至服务器，服务器接收到VR模拟异常信号后将VR模拟异常信号发送至运行评估模块以及用户的手机终端；若暗黑系数小于暗黑阈值，则判定监测图像正常，对操作主机进行线路分析：
将用户进行模拟作业的结束时刻与开始时刻的时间差值标记为作业时长，获取作业时长内的流差值LC与压差值YC，流差值LC为操作主机的连接线路电流值在作业时长内的最大值与最小值的差值；压差值YC为操作主机的连接线路电压值在作业时长内的最大值与最小值的差值；通过公式XL＝α1*LC+α2*YC得到线路系数XL，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1；通过数据库获取到线路阈值XLmax，将线路系数XL与线路阈值XLmax进行比较：若线路系数XL小于线路阈值XLmax，则生成设备完好信号并将设备完好信号发送至服务器，服务器接收到设备完好信号后将设备完好信号发送至用户的手机终端；若线路系数XL大于等于线路阈值XLmax，则生成线路异常信号并将线路异常信号发送至服务器，服务器接收到线路异常信号后将线路异常信号发送至运行评估模块以及用户的手机终端；对不停电作业模拟实验台的故障进行监测分析，通过影像分析与线路分析的方式对不停电作业模拟实验台可能存在的异常进行排查，从而排除设备运行异常对模拟作业造成的干扰，进一步提高考核结果的精确性，同时可以及时对异常设备进行检修处理。
运行评估模块用于对不停电作业模拟实验台的整体运行状态进行评估分析：生成评估周期，获取评估周期内的模拟数据MN、供电数据GD以及成功数据CG；模拟数据MN、供电数据GD以及成功数据CG分别为运行评估模块在评估周期内接收到VR模拟异常信号、线路异常信号以及考核成功信号的次数，通过公式PG＝(β1*MN+β2*GD)/(β3*CG)得到评估周期的评估系数PG，其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1。
通过数据库获取到评估阈值PGmax，将评估系数PG与评估阈值PGmax进行比较：若评估系数PG小于评估阈值PGmax，则判定不停电作业模拟实验台在评估周期内的运行状态满足要求；若评估系数PG大于等于评估阈值PGmax，则判定不停电作业模拟实验台在评估周期内的运行状态不满足要求，生成优化信号并将优化信号发送至服务器，服务器接收到优化信号后将优化信号发送至用户的手机终端；对不停电作业模拟试验台的整体运行状态进行评估分析，通过对评估周期内的各项信号的接收次数进行综合分析与计算得到评估系数，通过评估系数对实验台在评估周期内的运行状态好坏程度进行反馈，从而在运行状态异常时进行设备升级与教学视频优化。
一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，工作时，对用户的模拟作业状态进行考核分析：在用户进行模拟作业时进行录像并将录像标记为操作影像，将作业场景模拟影像对应的教学视频标记为分析视频，将分析视频中的节点动作对应的图像标记为节点图像，将操作影像分割为若干个操作图像，将节点图像与操作图像进行比对并通过比对结果对考核是否通过进行判定；在考核不通过时对不停电作业模拟实验台的故障进行监测分析，通过影像分析与线路分析的方式对不停电作业模拟实验台可能存在的故障进行排查；最后通过运行评估模块对不停电作业模拟实验台的整体运行状态进行评估分析。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式PG＝(β1*MN+β2*GD)/(β3*CG)；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的评估系数；将设定的评估系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为3.25、2.67和2.18；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的评估系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如评估系数与模拟数据的数值成正比。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，其特征在于，包括操作主机，所述操作主机电性连接有VR模拟设备，VR模拟设备包括VR眼镜；所述操作主机通信连接有服务器；
所述服务器通信连接有模拟分析模块、故障监测模块以及数据库；
所述模拟分析模块包括教学单元、模拟训练单元以及模拟考核单元；
所述教学单元用于向操作主机的显示屏投放教学视频；
所述模拟训练单元用于通过操作主机向VR眼镜传输作业场景模拟影像；
所述训练分析单元用于对用户的模拟作业状态进行考核分析：在用户进行模拟作业时进行录像并将录像标记为操作影像，将作业场景模拟影像对应的教学视频标记为分析视频，将分析视频中的节点动作对应的图像标记为节点图像，将操作影像分割为若干个操作图像，将节点图像与操作图像进行比对并通过比对结果对考核是否成功进行判定；
所述故障监测模块用于对不停电作业模拟实验台的故障进行监测分析。
2.根据权利要求1所述的一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，其特征在于，将节点图像与操作图像进行比对的具体过程包括：对节点图像与操作图像中的动作特征进行提取，选取一个节点图像并标记为比对图像，若操作图像中存在有与比对图像的动作特征相匹配的图像，则将比对图像标记为匹配图像；若操作图像中不存在与比对图像的动作特征相匹配的图像，则将比对图像标记为缺陷图像。
3.根据权利要求2所述的一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，其特征在于，在所有节点图像全部完成比对后获取缺陷图像的数量：若缺陷图像的数量不为零，则判定考核失败，生成故障监测信号并将故障监测信号发送至服务器，所述服务器接收到故障监测信号后将故障监测信号发送至故障监测模块；若缺陷图像的数量为零，则对操作图像进行敏感分析。
4.根据权利要求3所述的一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，其特征在于，对操作图像进行敏感分析的具体过程包括：通过数据库调取分析视频对应的敏感图像，将敏感图像与操作图像进行比对：对敏感图像与操作图像中的动作特征进行提取，选取一个敏感图像并标记为错误图像：
若操作图像中存在有与错误图像的动作特征相匹配的图像，则将错误图像标记为标记图像；
若操作图像中不存在与错误图像的动作特征相匹配的图像，则将错误图像标记为过滤图像；
在所有的错误图像全部完成比对后获取标记图像的数量，若标记图像的数量为零，则判定考核成功，生成考核成功信号并将考核成功信号发送至服务器，服务器接收到考核成功信号后将考核成功信号发送至运行评估信号以及用户的手机终端；若标记图像的数量不为零，则判定考核失败，生成故障监测信号并将故障监测信号发送至服务器，服务器接收到故障监测信号后将故障监测信号发送至故障监测模块。
5.根据权利要求4所述的一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，其特征在于，故障监测模块对不停电作业模拟实验台的故障进行监测分析的具体过程包括：调取用户进行模拟作业时的作业场景模拟影像，将作业场景模拟影像分割为若干个监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过数据库获取到灰度阈值，将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为暗黑格，将暗黑格与像素格的数量比值标记为暗黑系数，通过数据库获取到暗黑阈值，将暗黑系数与暗黑阈值进行比对：
若暗黑系数大于等于暗黑阈值，则判定监测图像异常，生成VR模拟异常信号并将VR模拟异常信号发送至服务器，服务器接收到VR模拟异常信号后将VR模拟异常信号发送至运行评估模块以及用户的手机终端；
若暗黑系数小于暗黑阈值，则判定监测图像正常，对操作主机进行线路分析。
6.根据权利要求5所述的一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，其特征在于，对操作主机进行线路分析的具体过程包括：将用户进行模拟作业的结束时刻与开始时刻的时间差值标记为作业时长，获取作业时长内的流差值LC与压差值YC，流差值LC为操作主机的连接线路电流值在作业时长内的最大值与最小值的差值；压差值YC为操作主机的连接线路电压值在作业时长内的最大值与最小值的差值；通过对流差值LC与压差值YC进行数值计算得到线路系数XL；通过数据库获取到线路阈值XLmax，将线路系数XL与线路阈值XLmax进行比较并通过比较结果对操作主机的供电线路是否正常进行判定。
7.根据权利要求6所述的一种带有故障预警功能的10kV不停电作业模拟实验台，其特征在于，将线路系数XL与线路阈值XLmax进行比较的具体过程包括：若线路系数XL小于线路阈值XLmax，则生成设备完好信号并将设备完好信号发送至服务器，服务器接收到设备完好信号后将设备完好信号发送至用户的手机终端；若线路系数XL大于等于线路阈值XLmax，则生成线路异常信号并将线路异常信号发送至服务器，服务器接收到线路异常信号后将线路异常信号发送至运行评估模块以及用户的手机终端。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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