CN117611130A - 一种基于增强现实技术（ar）的石油设备检修系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法，其旨在提供一种更智能、更便捷的方法来执行石油设备的维护与检修。所描述的系统包括AR设备，石油设备检修系统服务器，石油设备检修信息数据库。工作人员录入个人信息至石油设备检修信息数据库后可进入石油设备检修的工作。本发明除了操作员可以利用增强现实在实际检修过程中轻松获得必要的操作信息和实时数据，提高了检修的准确性和效率之外，还提供了远程支持功能，使得专家可以随时随地提供实时协助，减少维护过程中的错误，从而降低了设备维护的成本和风险。该检修系统操作方便，提高了操作人员检修设备的工作效率，可以为行业带来显著的技术进步。

Description

一种基于增强现实技术(AR)的石油设备检修系统及方法
技术领域
本发明涉及石油设备维修领域，具体涉及一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法。
背景技术
石油设备(如钻机、管道、阀门等)通常位于复杂的工业环境中，其维修和检修任务涉及到高风险、高精度和高安全要求。传统的维修方法可能需要大量的手动操作和人工干预，存在安全隐患和效率低下的问题。
石油行业日益倾向于数字化和自动化的解决方案，以提高设备的可靠性、降低运营成本，并减少人为错误的发生。这导致了对新型维修技术和工具的需求，以适应这一趋势。
增强现实(AR)技术的发展为解决石油设备检修挑战提供了新的机会。AR技术可以将虚拟信息叠加到实际场景中，为操作员提供实时的设备状态、维修指导和数据可视化，从而提高了操作员的准确性和效率。基于AR技术的石油设备检修系统旨在提高工作效率和安全性，操作员可以使用AR头戴设备或智能眼镜，直接在工作场景中获取必要的信息，减少了需要离开工作站点的需求，并减少了潜在的危险。AR技术还支持远程专家的实时远程支持，提供培训和协作机会。这对于解决远程或难以访问的地理位置的设备问题非常有价值。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法，目的是提高设备检修和维护过程的效率、准确性和安全性。
本发明提出的一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法包括：
AR眼镜，将虚拟图像投射或叠加到用户的视野中。摄像头，用于捕捉用户周围的环境和实物物体。这些摄像头还可以用于实时跟踪用户的手势，以进行更自然的用户交互。与AR眼镜连接的入耳式耳机或头戴式耳机，用于接收场景内或指挥中心的音频。
石油设备检修系统服务器，包含石油设备系统中所有的场景及场景中石油设备状态信息，所有人机交互信息以及展示模块，流程控制模块，并使AR软件将场景信息进行处理，并生成虚拟数据，将其在AR眼镜中显示出来。
所述流程控制模块，包括AR流程控制模块，还包括AR任务管理模块，AR状态监测和资源管理分析模块。
所述AR流程控制模块，运用AR技术，搭建了一个虚拟的设备信息展示场景。包括设备状态信息，设备标识和位置信息，任务和维修指导信息。用户通过使用AR设备所投影出的图像来进行设备的维修，并且可以对每个设备的状态信息有清晰的认知。
所述AR任务管理模块，用AR技术，在AR眼镜中展示了包括任务分派、计划排程和任务优先级管理信息，以确保维修任务的有序执行。操作员可以通过使用AR设备来了解此时的维修任务以及维修计划。
所述AR状态监测和资源管理分析模块，运用AR技术，监测设备状态和任务进度，生成警报和通知，以及处理紧急情况。跟踪维修任务所需的资源、材料和备件，同时提供数据分析和性能评估，以支持决策制定和维修过程的改进。搭建了可交互的设备状态系统，在设备发生问题期间，每一个设备都会实时生成对应的设备状态，并且实时显示在AR眼镜中。该模块由设备状态场景，维修操作步骤场景组成。操作人员可以在AR眼镜中实时的观察到当前系统的状态，以及当前故障的维修操作流程，从而可以保证维修任务的执行。
所述设备状态场景，包括温度、压力、流量、电流等传感器数据，并将这些数据以虚拟方式叠加到实际设备上。
所述维修操作步骤场景，包括管理维修任务所需的资源、材料和备件以及当前应进行的操作。
所述状态监测系统，根据所述实时采集传感器数据，在AR眼镜中显示了石油设备的各种参数，包括但不限于温度、压力、流量、电流、振动等，这样可以全面地监测设备的状态。
所述资源管理分析系统，根据所述系统具备跟踪和管理各种资源的能力，包括人力资源、材料、备件、工具和设备，它可以追踪资源的可用性、位置和状态。
石油设备检修信息数据库，包括设备基本信息、设备状态数据、维护计划、操作手册和维修指南、性能数据等信息
此时，操作员便可通过AR眼镜进行石油设备的维修。通过AR设备实时监控石油设备的状态，并且可以在AR设备中观察到维修的整个流程，提高了操作员的准确性和效率，还可以提高设备的可靠性、降低运营成本，并减少人为错误的发生
附图说明
图1示出了石油设备检修系统的结构示意图。
图2示出了AR流程控制模块的模块流程图。
图3示出了AR任务管理模块的模块流程图。
图4示出了AR状态监测和资源管理分析模块的模块流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：设置一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法，所述一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法包括AR设备，石油设备检修系统服务器，石油设备检修信息数据库。所述AR设备包括，AR眼镜，将虚拟图像投射或叠加到用户的视野中。摄像头，用于捕捉用户周围的环境和实物物体。这些摄像头还可以用于实时跟踪用户的手势，以进行更自然的用户交互。与AR眼镜连接的入耳式耳机或头戴式耳机，用于接收场景内或指挥中心的音频。所述石油设备检修系统服务器包含石油设备系统中所有的场景及场景中石油设备状态信息，所有人机交互信息以及展示模块，流程控制模块，并使用AR软件将场景信息进行处理，并生成虚拟数据，将其在AR眼镜中显示出来。所述石油设备检修信息数据库，包括设备基本信息、设备状态数据、维护计划、操作手册和维修指南、性能数据等信息。其中操作者的信息主要有姓名，联系信息，工作岗位，培训记录，授权级别，操作日志等。培训记录包括操作者接受的培训和认证记录，包括培训日期、培训内容和培训机构；授权级别包括操作者在设备维护中的权限级别，包括可以执行的维修任务和操作；操作日志中记录了操作者在设备维护中的操作日志，包括操作日期、执行的操作和结果。本发明具体可提高操作人员进行石油设备维修的准确性以及效率。
根据图2，用户佩戴好AR眼镜和耳机，站在AR定位器的覆盖范围之内。通过系统提示进行操作人员身份信息的输入并进入流程控制模块。此时操作人员AR眼镜将会出现当前需排除的故障序列，并且系统会播放语音来告知操作人员故障的大致状况，此时AR眼镜将会引导操作人员进入第一个需要维修的设备区域，并且在AR眼镜中显示当前设备的各种性能参数以及维修步骤。
实施例2：设置一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法，所述一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统包括AR设备，石油设备检修系统服务器，石油设备检修信息数据库。所述AR设备包括，AR眼镜，将虚拟图像投射或叠加到用户的视野中。摄像头，用于捕捉用户周围的环境和实物物体。这些摄像头还可以用于实时跟踪用户的手势，以进行更自然的用户交互。与AR眼镜连接的入耳式耳机或头戴式耳机，用于接收场景内或指挥中心的音频。所述石油设备检修系统服务器包含石油设备系统中所有的场景及场景中石油设备状态信息，所有人机交互信息以及展示模块，流程控制模块，并使用AR软件将场景信息进行处理，并生成虚拟数据，将其在AR眼镜中显示出来。所述石油设备检修信息数据库，包括设备基本信息、设备状态数据、维护计划、操作手册和维修指南、性能数据等信息。其中操作者的信息主要有姓名，联系信息，工作岗位，培训记录，授权级别，操作日志等。培训记录包括操作者接受的培训和认证记录，包括培训日期、培训内容和培训机构；授权级别包括操作者在设备维护中的权限级别，包括可以执行的维修任务和操作；操作日志中记录了操作者在设备维护中的操作日志，包括操作日期、执行的操作和结果。本发明具体可为操作人员提供当前设备的各种实时参数。
根据图3操作员佩戴好AR眼镜和耳机，站在AR定位器的覆盖范围之内。通过系统提示进行任务管理模块。进入任务管理模块后，首先会为操作员展示当前所需进行的任务，同时每种不同的任务会根据当前任务的优先情况进行排序，选择任务完毕之后AR眼镜中会显示当前任务的状况和详细描述，当完成任务后，系统会记录当前的设备状况并且任务管理模块中的该任务即会消失。
实施例3：设置一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法，所述一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法包括AR设备，石油设备检修系统服务器，石油设备检修信息数据库。所述AR设备包括，AR眼镜，将虚拟图像投射或叠加到用户的视野中。摄像头，用于捕捉用户周围的环境和实物物体。这些摄像头还可以用于实时跟踪用户的手势，以进行更自然的用户交互。与AR眼镜连接的入耳式耳机或头戴式耳机，用于接收场景内或指挥中心的音频。所述石油设备检修系统服务器包含石油设备系统中所有的场景及场景中石油设备状态信息，所有人机交互信息以及展示模块，流程控制模块，并使用AR软件将场景信息进行处理，并生成虚拟数据，将其在AR眼镜中显示出来。所述石油设备检修信息数据库，包括设备基本信息、设备状态数据、维护计划、操作手册和维修指南、性能数据等信息。其中操作者的信息主要有姓名，联系信息，工作岗位，培训记录，授权级别，操作日志等。培训记录包括操作者接受的培训和认证记录，包括培训日期、培训内容和培训机构；授权级别包括操作者在设备维护中的权限级别，包括可以执行的维修任务和操作；操作日志中记录了操作者在设备维护中的操作日志，包括操作日期、执行的操作和结果。本发明具体可用于操作人员对于当前需要执行的维修任务的管理。
根据图4操作员佩戴好AR眼镜和耳机，站在AR定位器的覆盖范围之内。通过系统提示进行状态监测和资源管理分析模块。此时，操作员将处于维修设备过程中，在操作员进行工作的过程中，系统会动态监测当前的设备状态和任务进度并在AR眼镜中显示，当发生紧急情况时及时通知操作员，并且此时AR眼镜中也会显示当前任务所需资源、材料和备件，同时提供数据分析和性能评估。
实施例4：设置一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法，所述一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法包括AR设备，石油设备检修系统服务器，石油设备检修信息数据库。所述AR设备包括，AR眼镜，将虚拟图像投射或叠加到用户的视野中。摄像头，用于捕捉用户周围的环境和实物物体。这些摄像头还可以用于实时跟踪用户的手势，以进行更自然的用户交互。与AR眼镜连接的入耳式耳机或头戴式耳机，用于接收场景内或指挥中心的音频。所述石油设备检修系统服务器包含石油设备系统中所有的场景及场景中石油设备状态信息，所有人机交互信息以及展示模块，流程控制模块，并使用AR软件将场景信息进行处理，并生成虚拟数据，将其在AR眼镜中显示出来。所述石油设备检修信息数据库，包括设备基本信息、设备状态数据、维护计划、操作手册和维修指南、性能数据等信息。其中操作者的信息主要有姓名，联系信息，工作岗位，培训记录，授权级别，操作日志等。培训记录包括操作者接受的培训和认证记录，包括培训日期、培训内容和培训机构；授权级别包括操作者在设备维护中的权限级别，包括可以执行的维修任务和操作；操作日志中记录了操作者在设备维护中的操作日志，包括操作日期、执行的操作和结果。本发明具体可为操作人员提供当前的数据以及当前的资源管理信息。

Claims (8)

1.一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法，该系统包括AR设备，石油设备检修系统服务器，石油设备检修信息数据库。
所述AR设备包括，AR眼镜，将虚拟图像投射或叠加到用户的视野中。摄像头，用于捕捉用户周围的环境和实物物体。这些摄像头还可以用于实时跟踪用户的手势，以进行更自然的用户交互。与AR眼镜连接的入耳式耳机或头戴式耳机，用于接收场景内或指挥中心的音频。
所述AR设备通过5G路由器与石油设备检修系统服务器相连接。石油设备检修系统服务器与石油设备检修信息数据库之间没有通信联系装置。
所述石油设备检修系统服务器，其特征在于，其包含石油设备系统中所有的场景及场景中石油设备状态信息，所有人机交互信息以及展示模块，流程控制模块，并使用AR软件将场景信息进行处理，并生成虚拟数据，将其在AR眼镜中显示出来。所述AR软件包括ARCore，ARKit等。
所述石油设备检修信息数据库，包括设备基本信息、设备状态数据、维护计划、操作手册和维修指南、性能数据等信息。其中操作者的信息主要有姓名，联系信息，工作岗位，培训记录，授权级别，操作日志等。培训记录包括操作者接受的培训和认证记录，包括培训日期、培训内容和培训机构；授权级别包括操作者在设备维护中的权限级别，包括可以执行的维修任务和操作；操作日志中记录了操作者在设备维护中的操作日志，包括操作日期、执行的操作和结果。
2.根据权利1所述的一种基于增强现实(AR)技术的石油设备检修系统及方法，其特征在于：所述石油设备检修系统服务器的AR流程控制模块，还包括AR任务管理模块，AR状态监测和资源管理分析模块。
3.根据权利2所述的AR流程控制模块，其特征在于：运用AR技术，搭建了一个虚拟的设备信息展示场景。包括设备状态信息，设备标识和位置信息，任务和维修指导信息。用户通过使用AR设备所投影出的图像来进行设备的维修，并且可以对每个设备的状态信息有清晰的认知。
4.根据权利3所述的AR流程控制模块，其特征在于：一种按权利3所建立的设备信息展示场景，包括设备状态信息，设备标识和位置信息，任务和维修指导信息。
5.根据权利2所述的AR任务管理模块，其特征在于：用AR技术，在AR眼镜中展示了包括任务分派、计划排程和任务优先级管理信息，以确保维修任务的有序执行。操作员可以通过使用AR设备来了解此时的维修任务以及维修计划。
6.根据权利2所述的AR状态监测和资源管理分析模块，其特征在于：运用AR技术，监测设备状态和任务进度，生成警报和通知，以及处理紧急情况。跟踪维修任务所需的资源、材料和备件，同时提供数据分析和性能评估，以支持决策制定和维修过程的改进。搭建了可交互的设备状态系统，在设备发生问题期间，每一个设备都会实时生成对应的设备状态，并且实时显示在AR眼镜中。该模块由设备状态场景，维修操作步骤场景组成。操作人员可以在AR眼镜中实时的观察到当前系统的状态，以及当前故障的维修操作流程，从而可以保证维修任务的执行。
设备状态场景，包括温度、压力、流量、电流等传感器数据，并将这些数据以虚拟方式叠加到实际设备上。
维修操作步骤场景，包括管理维修任务所需的资源、材料和备件以及当前应进行的操作。
7.根据权利6所述的状态监测系统，其特征在于：根据所述实时采集传感器数据，并以高频率更新数据并在AR眼镜中显示了石油设备的各种参数，包括但不限于温度、压力、流量、电流、振动等。这样可以全面地监测设备的状态。并且系统提供直观的数据可视化界面，包括实时图表、趋势分析和报告生成，以便操作员更好地理解设备状态。其次系统能够自动检测设备状态异常，并生成警报通知操作员或维修人员，这提供了及时的问题反馈和处理机制。系统允许远程访问和控制，以便远程专家能够查看设备状态并提供支持。
8.根据权利6所述的资源管理分析系统，其特征在于：根据所述系统具备跟踪和管理各种资源的能力，包括人力资源、材料、备件、工具和设备，它可以追踪资源的可用性、位置和状态。能够根据维修任务的需求自动或手动调度和分配资源，以确保任务得到及时支持。支持任务的计划和排程，考虑到资源的可用性和需求，以确保任务按时完成。提供报告和分析工具，以便用户生成资源利用情况的报告，支持决策制定。这些特征使资源管理分析系统能够帮助组织更有效地管理和优化资源，确保维修任务得到充分支持，并提供资源利用情况的透明性和可视化。这有助于降低成本、提高效率，并支持设备检修和维护流程的改进。
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