CN117455450A - 大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，该平台利用虚拟现实技术，通过建立真实感的三维模型来模拟大型能源装备的部件结构和运行状态，以实现模拟检修、检修考核和实时检修功能；操作人员通过虚拟环境进行模拟操作和检修，并根据检修任务的目标和要求进行操作；所述平台还可用于实时监控和记录操作过程，并根据设定的考核标准给出相应的反馈和评分；在实时检修过程中，所述平台可与装备的传感器和监控设备建立连接，获取实时的运行状态信息，并为操作人员提供故障排查和维护的建议。本发明具有提高运维效率和安全性的优点，在大型能源装备运维领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及大型能源装备部件运维领域，更具体地讲，涉及一种大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台。
背景技术
随着能源装备的规模和复杂性不断增加，传统的运维决策支持和检修作业指导方法面临一些挑战。例如能源装备通常具有高度专业化和技术性，需要运维人员具备丰富的知识和经验才能进行准确的决策和操作，而传统的知识传递方式相对困难，新手往往需要较长时间的培训和实践才能掌握相关技能；传统的手册指导往往是静态的，无法提供实时的数据和情况分析，在运维决策过程中，需要考虑到装备的实际运行状态、设备健康状况以及环境变化等因素，传统方法难以满足这种动态的需求；能源装备具有一定的复杂性和风险性，操作失误可能导致严重的后果，传统方法无法提供全面的风险评估和控制措施。
因此，需要一种更加安全、有效的方式来培训辅助运维人员进行大型能源装备的检修工作。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，该平台利用虚拟现实技术，通过建立真实感的三维模型来模拟大型能源装备的部件结构和运行状态以实现模拟检修、检修考核、实时检修指导功能。
本发明的技术方案如下：
大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，包括运维决策支持模块以及检修作业指导模块；所述运维决策支持模块通过将大型能源装备的数据接入所建立的诊断模型中进行运算，实时诊断故障程度和故障发展趋势，得到故障预测信息，给出运维建议；
其中，所述运维决策支持模块接入到诊断模型中的数据包含n个测点数据，第t时刻的数据接入为X(t)＝[x1,x2,…,xn]T，结合大型能源装备时间(如一年，或其他的一定的长时间段)工况的变化，选择m个模式，组成状态矩阵如下：
所述状态矩阵D中，每一列向量代表大型能源装备的一个正常运行工况；
所述诊断模型通过将接入的数据计算模型得到计算值，通过评估计算值与原始值的相对误差诊断故障程度和故障发展趋势；
其中，通过接入的数据与状态矩阵构D建n个测点数据的计算模型如下：
所述计算值与原始值的相对误差如下式：
所述检修作业指导模块通过虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)将大型能源装备的部件结构和运行状态模拟到虚拟三维模型，实现模拟检修、检修考核、实时检修指导功能，辅助并帮助运维人员提升操作技能水平。其中，虚拟三维模型的数据来源包括收集的大型能源装备的相关数据和图纸等多方面，以提高其精确度。
进一步地，所述平台提供了交互界面和操作指南，以帮助操作人员准确地进行操作。
进一步地，操作人员可以通过VR设备，进入虚拟环境中。在虚拟环境中，操作人员可以自由移动、观察各个部件，并进行模拟操作和检修。操作人员可以根据需要对部件进行拆卸、维修、更换等操作，以模拟真实的检修过程。
所述检修作业指导模块，根据大型能源装备的实际情况和运维需求，设计并设置各种检修任务，每个检修任务均设有不同的目标和要求，操作人员需要按照要求进行操作，以完成任务。
进一步地，操作人员在执行检修任务时，所述平台会对操作过程进行实时监控和记录，并分析操作人员的操作步骤、时间、准确性等指标，并与设定的考核标准进行比较。根据比较结果，平台会给出相应的反馈和评分。当考核人员分数大于等于80分时认为考核合格，否则需要考核人员重新进行检修培训及考核。进一步地，其中考核采用评分系统，具体考核标准主要按照扣分项目/影响的分类进行，扣分项目包括违反操作流程、工具使用不当和未遵守工艺要求三个分类，影响分为设备轻微受损、设备中等受损、设备严重受损/危害人身安全三个等级，扣分项目的分类对应的影响等级，按照预设的扣分分值，得出最终考核分数。
所述检修作业指导模块通过与大型能源装备的传感器和监控设备建立连接，收集装备运行中的各种参数和数据，将传感器测量数据传输到检修作业指导模块进行处理，获取实时的装备运行状态，并反馈到虚拟环境中。所述各种参数和数据包括但不限于温度、压力、振动等。
进一步地，所述平台会大型能源装备的根据传感器数据生成可视化的图表、图像或警告提示，以向操作人员展示装备的健康状况。
实时检修指导部分来收集
进一步地，操作人员可以通过VR设备访问虚拟环境，并获得能源装备实时的运行状态信息。
进一步地，平台还可以结合虚拟模型和指导资料，为操作人员提供故障排查和维护的建议。
本发明的有益效果如下：
本发明通过VR建模技术，建立了大型能源装备运维方法，可实现模拟检修、检修考核和实时检修等功能，能够对技术人员进行更直观高效的培训，提高运维的效率和安全性。该发明在大型能源装备运维领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的平台结构示意图。
图2为本发明的检修作业指导模拟检修步骤流程。
图3为本发明的检修作业指导检修考核步骤流程。
图4为本发明的检修作业指导实时检修指导步骤流程。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明提供了一种大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其具体结构参照图1所示。该平台包括运维决策支持模块以及检修作业指导模块。其中运维决策支持模块通过将大型能源装备的实时运行数据、历史运行数据、模拟计算数据送入所建立的诊断模型中进行运算，诊断故障程度和故障发展趋势，得到故障预测信息，给出运维建议。检修作业指导模块通过VR即使建立虚拟三维模型，实现模拟检修、检修考核、实时检修功能，辅助并帮助运维人员提升操作技能水平。
实施例1
参照图2所示，该大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台模拟检修步骤如下：
(101)平台通过收集大型能源装备的相关数据和图纸，结合先进的建模算法，生成精确的三维模型。所述三维模型包括有各种部件、管道、电气连接等细节，并且能够还原装备的真实运行状态。
(102)平台根据实际设备运行工况生成系列模拟检修任务。
(103)平台会提供交互界面并根据模拟检修任务生成检修指南。
(104)操作人员通过VR设备，如头戴式显示器和手柄，进入虚拟环境中。操作人员进入虚拟环境后可以感受到装备的真实工作情况。在虚拟环境中，操作人员可以自由移动、观察各个部件，并可参照检修演示，完成模拟检修。
其中平台提供的操作指南包括检修流程、使用的工具、工艺流程、注意事项。
检修流程：在模拟检修中，平台会提供详细的检修流程指导，帮助操作人员按照正确的步骤进行检修。这些步骤可以涵盖大型能源装备的拆装顺序、维护步骤等。平台会提供相关的图片、视频或文字说明，以确保操作人员能够准确理解并执行每个步骤。
使用的工具：在模拟检修过程中，平台会明确列出所需的工具和设备清单。这些工具可能包括扳手、螺丝刀、钳子、测量仪器等。平台还会提供关于如何正确使用这些工具的指导，以确保操作人员安全高效地完成检修任务。
工艺流程：平台将描述大型能源装备的工艺流程，并提供相应的图表、图像或动画以进行展示。这些工艺流程可以涵盖运行参数设置、设备调试、安全操作要求等。操作人员可以根据平台提供的指导，按照正确的工艺流程进行检修操作。
注意事项：为了确保操作安全和装备的正常运行，模拟检修中会强调一系列注意事项。这些注意事项可能包括个人防护措施、操作环境要求、部件连接和固定方式等。平台会提供清晰的说明和警示，以帮助操作人员遵守相关规定并避免意外发生。
实施例2
参照图3所示，该大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台检修考核的步骤如下：
(201)平台根据大型能源装备的实际情况和运维需求，设计并设置了各种检修任务。这些任务可以包括常规维护、故障排查、紧急修复等多种类型。每个检修任务都有特定的目标和要求，操作人员需要按照要求进行操作，以完成任务。
(202)操作人员需要通过VR设备进入虚拟环境，根据考核任务的目标和要求完成检修考核。
(203)平台会对操作人员的操作过程进行实时监控和记录。
(204)待操作人员完成考核后，平台分析操作人员的操作步骤、时间、准确性、规范性等指标，并与设定的考核标准进行比较。根据比较结果，平台会给出相应的反馈和评分。最终的得分将反映操作人员在检修过程中的技能水平和注意事项的遵守程度。如果操作人员的得分大于等于80分，可以判定为合格。这意味着该操作人员在检修任务中表现良好，没有造成严重设备损坏或安全事故，并具备了必要的技能和知识。对于未达到合格标准的操作人员，需要重新进行检修培训和考核。
考核标准如下表：
实施例3
参照图4所示，该大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台实时检修的步骤如下：
(301)：在实时检修过程中，平台与大型能源装备的传感器和监控设备建立连接。这些设备可以收集装备的各种参数和数据，如温度、压力、振动等。通过数据传输和处理，平台可以获取实时的装备运行状态，并将其反馈到虚拟环境中
(302)：操作人员可以通过VR设备访问虚拟环境，并获得实时的运行状态信息。平台会根据传感器数据生成可视化的图表、图像或警告提示，以向操作人员展示装备的健康状况。
(303)：平台可以结合虚拟模型和指导资料，为操作人员提供故障排查和维护的建议。例如，当传感器检测到某个部件的温度异常升高时，平台会立即显示该部件在虚拟模型中的位置，并给出相应的警告提示。操作人员可以随时查看该部件的维护手册和操作步骤，以便及时采取必要的行动。平台还可以提供智能的故障排查功能，根据传感器数据和历史信息，为操作人员分析可能的故障原因，并给出解决方案。或者平台可以通过网络连接，将装备的运行状态和检修需求发送给远程专家。专家可以通过远程指导和互动交流，帮助操作人员进行故障排查和修复。这种远程支持可以大大提高运维的效率和准确性，同时节省时间和成本
前述是对示例实施例的说明，尽管已经参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明构思，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (9)
1.大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述平台包括运维决策支持模块和检修作业指导模块；
所述运维决策支持模块用于数据接入，建立诊断模型；
所述数据包含n个测点数据，第t时刻接入的数据为X(t)＝[x1,x2,…,xn]T，结合大型能源装备长时间工况的变化，选择m个模式，组成状态矩阵如下：
所述状态矩阵D中，每一列向量代表大型能源装备的一个正常运行工况；
所述诊断模型通过将接入的数据计算模型得到计算值，通过评估计算值与原始值的相对误差诊断故障程度和故障发展趋势；
其中，通过接入的数据与状态矩阵构D建n个测点数据的计算模型如下：
所述计算值与原始值的相对误差如下式：
所述检修作业指导模块用于模拟检修、检修考核、实时检修指导。
2.根据权利要求1所述大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述运维决策支持模块将大型能源装备的电流电压、温度、压力、振动等实时运行数据、历史运行数据、模拟计算数据送入所建立的诊断模型中进行运算，诊断故障程度和故障发展趋势，得到故障预测信息，给出运维建议。
3.根据权利要求1所述大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述检修作业指导模块采用诊断数据融合的虚拟现实技术，在融合实时诊断数据的虚拟环境中模拟大型能源装备的部件结构和运行状态，用于运维人员观察和操作模拟的大型能源装备部件。
4.根据权利要求1所述大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述检修作业指导模块设有供运维人员模拟检修使用的可视化的技术指南，所述技术指南至少包括检修流程、使用工具、工艺流程、注意事项；所述技术指南用于让运维人员掌握应对方法和解决方案，根据运维人员需求提供可视化的检修演示功能，帮助运维人员掌握相关技术。
5.根据权利要求4所述大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述检修流程用于指导运维人员按正确的顺序进行部件的拆卸和安装；所述使用工具用于指导运维人员在模拟环境中正确使用工具进行检修操作；所述工艺流程、注意事项用于向运维人员展示正确的工艺流程并提供注意事项，以确保操作的准确性和安全性。
6.根据权利要求1所述大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述检修作业指导模块设计有用于检修考核的检修任务和考核标准；操作人员需在平台搭建的虚拟环境中完成检修任务考核，并且考核过程中无任何帮助和提示；根据操作人员完成的检修任务平台会对操作人员进行评估，反应操作人员的技能水平并提出针对性建议和培训计划。
7.根据权利要求6所述大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述平台对操作人员的评估具体表现为捕捉操作人员在虚拟模拟环境中的操作行为，记录其检修过程中的每个关键步骤和操作细节，分析其检修考核过程中的操作准确性和安全性，并对照考核标准进行比较，根据比较结果，平台会给出相应的反馈和评分。
8.根据权利要求6所述大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述考核标准为一评分系统，所述评分系统会根据检修人员是否安全操作、是否正确使用工具、是否遵守工艺要求三个方面并结合其操作对设备的损伤程度以及人身安全威胁程度进行扣分，当分数低于设定阈值时，判断考核不通过，需要重新进行培训并考核。
9.根据权利要求1所述大型能源装备部件运维决策支持及检修作业指导平台，其特征在于：所述平台与大型能源装备的传感器和监控设备建立连接，收集装备运行中的各种参数和数据，将传感器测量数据传输到检修作业指导模块进行处理，获取实时的装备运行状态，并反馈到虚拟环境中，操作人员通过VR设备访问虚拟环境，并获得实时的运行状态信息；平台根据传感器数据生成可视化的图表、图像或警告提示，以向操作人员展示装备的健康状况；平台能够结合虚拟模型和指导资料，为操作人员提供故障排查和维护的建议；其中，所述各种参数和数据包括有温度、压力、振动。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118229273A (zh) * | 2024-05-27 | 2024-06-21 | 瑞森新运维(山东)科技有限公司 | 一种基于物联网的实体建筑运维管理系统及方法 |
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2023
- 2023-10-26 CN CN202311400392.6A patent/CN117455450A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN118229273A (zh) * | 2024-05-27 | 2024-06-21 | 瑞森新运维(山东)科技有限公司 | 一种基于物联网的实体建筑运维管理系统及方法 |
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