專利名稱：基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站可視化巡檢方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變電站可視化巡檢方法，尤其涉及一種基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站可視化巡檢方法，屬于電力系統(tǒng)仿真技術領域。
背景技術：
變電站是電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，為了保證變電站的安全和穩(wěn)定運行，必須保證變電站中的設備時刻處于正常狀態(tài)。傳統(tǒng)的方式是派檢修隊定期到變電站所在地點進行巡視和檢查設備狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)設備存在缺陷或設備運行狀態(tài)異常，則填寫設備巡視異常報告單，提交電力公司的相關部門進行處理。隨著變電站設備自動化程度的提高，越來越多的變電站采用無人值守方式進行管理和運行，設備狀態(tài)的現(xiàn)場巡視工作主要采用遠程視頻監(jiān)控方式，并通過設備運行狀態(tài)遠程采集系統(tǒng)等進行。在設備運行狀態(tài)遠程采集系統(tǒng)中，現(xiàn)場攝像頭采集的視頻信號和現(xiàn)場狀態(tài)采集終端采集的設備狀態(tài)數據通過網絡通信發(fā)送給遠程監(jiān)控平臺的終端界面。當設備狀態(tài)發(fā)生異常時，監(jiān)控人員可以通過遠程監(jiān)控界面發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，并通知現(xiàn)場設備搶修隊進行設備維護的作業(yè)，從而大大提高設備檢修的效率。在實際運行中，上述方式存在以下問題單個現(xiàn)場攝像頭的監(jiān)控范圍存在死角，為了能全方面監(jiān)控變電站的所有設備，往往需要部署大量的現(xiàn)場攝像頭，不僅投資巨大而且采集的視頻數據量大，難以通過網絡進行實時傳輸。另外，通過現(xiàn)場狀態(tài)采集終端采集的狀態(tài)數據發(fā)送到遠程監(jiān)控平臺后，通常采用二維接線圖和二維表格的方式展現(xiàn)給監(jiān)控人員。監(jiān)控人員由于難以看到現(xiàn)場的真實場景，降低了對設備異常情況的判斷能力。在目前較為先進的變電站巡檢技術中，采用虛擬現(xiàn)實技術將變電站中的各種設備、相關的設備部件進行三維建模。通過加載變電站中各個設備的數據結合三維建模，模擬現(xiàn)實狀態(tài)下變電站的設備運行狀況。但是現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實技術對變電站巡檢而言仿真效果不夠精細，也不能真實地反映現(xiàn)場設備及環(huán)境的狀態(tài)。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術所存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站可視化巡檢方法。該方法通過變電站三維數字巡視路線形象直觀地展現(xiàn)巡視過程，有助于用戶實現(xiàn)變電站的遠程巡視。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術方案一種基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站可視化巡檢方法，其特征在于包括對變電站建模并生成變電站三維設備場景；在所述變電站三維設備場景中編輯生成變電站三維數字巡視路線；選擇變電站三維數字巡視路線，執(zhí)行所述變電站三維數字巡視路線，處理巡視節(jié)點，完成巡檢。其中較優(yōu)地，所述對變電站建模并生成變電站三維設備場景的步驟進一步包括
對變電站中各個設備創(chuàng)建三維設備模型并導出三維模型文件；加載三維模型文件生成與真實場景相符合的三維設備場景；綁定三維設備模型和設備狀態(tài)實時數據記錄。其中較優(yōu)地，所述綁定三維設備模型和設備狀態(tài)實時數據記錄時采取該條設備記錄的ID作為查詢關鍵字。其中較優(yōu)地，所述變電站三維設備場景中編輯生成變電站三維數字巡視路線的步驟進一步包括I)新建指定名稱的巡視路線；2)在所述變電站三維設備場景中按照實際的巡視路線進行交互式漫游；3)當漫游到變電站三維場景的巡視路線的中間節(jié)點時，按照當前節(jié)點所在設備場景的空間位置，選擇巡視節(jié)點的類型，輸入該巡視節(jié)點的屬性信息，并將巡視節(jié)點保存到數字巡視路線節(jié)點集合中；4)判斷巡視路線是否未結束漫游，如果巡視路線未結束漫游，則返回步驟2)，如此循環(huán)，直至巡視路線結束；如果巡視路線已結束漫游，將數字巡視路線節(jié)點集合保存到變電站三維數字巡視路線數據文件中。其中較優(yōu)地，所述變電站三維數字巡視路線由漫游節(jié)點和巡檢節(jié)點組成。其中較優(yōu)地，漫游節(jié)點的屬性包含節(jié)點的空間位置和三維視點方向。其中較優(yōu)地，巡檢節(jié)點的屬性包括節(jié)點的空間位置、三維視點方向、巡檢的三維設備模型ID和需要巡檢的設備狀態(tài)參數類型。其中較優(yōu)地，所述選擇所述變電站三維數字巡視路線，執(zhí)行變電站三維數字巡視路線，處理巡視節(jié)點，完成巡檢的步驟進一步包括I)選擇變電站三維數字巡視路線；2)加載變電站三維數字巡視路線的數據文件并生成巡視節(jié)點集合；3)創(chuàng)建巡視路線巡視節(jié)點執(zhí)行線程；4)執(zhí)行變電站三維數字巡視路線，處理巡視節(jié)點；5)當場景觀察視點執(zhí)行到起始漫游節(jié)點時，定位場景觀察視點；6)當場景觀察視點執(zhí)行到漫游節(jié)點時，計算出中間視點位置的集合，并刷新場景觀察視點顯示漫游動畫；7)當場景觀察視點執(zhí)行到巡檢節(jié)點時，讀取相關的設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數并顯示，暫停漫游動畫；8)當用戶查看完畢相關的設備狀態(tài)數據，繼續(xù)進行漫游動畫；9)判斷巡視路線是否執(zhí)行結束，如果該巡視路線未執(zhí)行結束，返回步驟4)，如此循環(huán)，直至所有巡視節(jié)點巡視完畢；如果該巡視路線執(zhí)行結束，則結束巡視路線巡視節(jié)點執(zhí)行線程，完成巡檢。其中較優(yōu)地，所述設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數是通過網絡從設備實時狀態(tài)數據庫中獲取的。本發(fā)明所提供的變電站可視化巡檢方法，通過變電站的三維實景沙盤逼真再現(xiàn)投運變電站的現(xiàn)場實景，結合變電站三維數字巡視路線形象直觀地展現(xiàn)巡視過程，有助于用戶實現(xiàn)變電站的遠程巡視。


圖1是本發(fā)明中，變電站三維數字巡視路線生成流程示意圖；圖2是本發(fā)明中，變電站三維數字巡視路線的執(zhí)行流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明提供一種基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站可視化巡檢方法，包括利用建模工具對變電站的設備場景進行建模并生成變電站的三維設備場景；在三維設備場景中按照實際巡視的路線編輯生成變電站三維數字巡視路線；選擇執(zhí)行的巡視路線，執(zhí)行變電站三維數字巡視路線，處理巡視節(jié)點，對變電站巡檢。下面對該變電站可視化巡檢方法展開詳細的說明。在對變電站建模并生成變電站三維設備場景的過程中，三維設備模型是構建變電站三維設備場景的基本單位。多個三維設備模型的組合即構成變電站三維設備場景。在變電站中，每個電力設備由設備主體和多個設備子部件組成。三維設備模型包括設備的主體模型和多個部件模型。例如，一個隔離開關設備組件包含一個隔離開關設備的主框架模型和刀閘運動臂、絕緣瓷瓶等部件模型。為了滿足設備狀態(tài)巡視的要求，本發(fā)明中將與設備狀態(tài)參數相關的設備主體和設備子部件均創(chuàng)建三維設備模型，例如變壓器的油溫油位表、開關刀閘的接地線等。三維設備模型和實際場景中的電力設備一一對應，實際場景中設備狀態(tài)實時數據和設備狀態(tài)參數均保存在電網的設備狀態(tài)實時數據庫中。三維設備模型可以從設備狀態(tài)實時數據庫中讀取相關的設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數。對變電站中的電力設備建模可以選用現(xiàn)有的成熟商用建模工具，例如三維建模軟件3DSMax等。對變電站建模并生成三維變電站巡視場景的步驟具體包括I)利用三維建模軟件，根據實際場景中各電力設備的外觀規(guī)格、從電力設備的各個角度現(xiàn)場拍攝的照片等數據資料，對變電站中各個設備創(chuàng)建三維設備模型并導出三維模型文件。2)加載三維模型文件到三維變電站場景中生成三維設備模型，并利用移動、旋轉和縮放等編輯方法，將三維設備模型擺放在正確的空間位置，生成和真實場景相符合的三維設備場景。3)綁定三維設備模型和數據庫中對應的設備狀態(tài)實時數據記錄，將該條設備記錄的ID作為三維設備模型從設備狀態(tài)實時數據庫獲取數據的查詢關鍵字。為了模擬巡檢人員按照真實路線巡視變電站設備的情形，需要利用路線編輯工具按照實際巡視的路線編輯生成變電站三維數字巡視路線。路線編輯工具是一種路線編輯軟件，具有路線編輯界面，用戶通過該軟件的路線編輯界面以可視化的方式增加、編輯和刪除巡視路線的中間節(jié)點，并將編輯完成的巡視路線保存為磁盤文件。變電站三維數字巡視路線是由多種類型巡視節(jié)點組成的巡視節(jié)點集合。該巡視節(jié)點包括漫游節(jié)點和巡檢節(jié)點兩種。漫游節(jié)點的屬性包含節(jié)點的空間位置和三維視點方向，表示巡視中路過的中間節(jié)點。巡檢節(jié)點的屬性包括節(jié)點的空間位置、三維視點方向、巡檢的三維設備模型ID和需要巡檢的設備狀態(tài)參數類型。如圖1所示，利用路線編輯工具生成變電站三維數字巡視路線的步驟具體包括I)新建一個指定名稱的變電站三維數字巡視路線。2)在三維設備場景中按照實際的巡視路線進行交互式漫游。3)當漫游到變電站三維場景的巡視路線的中間節(jié)點時，按照當前所在設備場景的空間位置，選擇巡視節(jié)點的類型，輸入該巡視節(jié)點的屬性信息，并將巡視節(jié)點保存到數字巡視路線節(jié)點集合中。具體地說，當到達一個漫游節(jié)點位置時，按照當前所在設備場景的空間位置，通過路線編輯界面將該位置的空間位置信息和視點朝向信息生成一個漫游節(jié)點對象，并加入變電站三維數字巡視路線；當到達一個巡檢節(jié)點位置時，按照當前所在設備場景的空間位置，通過路線編輯界面將該位置的空間位置信息、視點朝向信息和待巡視的電力設備信息生成一個巡檢節(jié)點對象，并加入變電站三維數字巡視路線。4)判斷巡視路線是否已漫游結束。如果巡視路線未結束漫游，則返回步驟2)，如此循環(huán)，直至巡視路線生成；如果巡視路線已結束漫游，保存變電站三維數字巡視路線的數據文件，編輯生成變電站三維數字巡視路線的步驟結束。本發(fā)明利用變電站可視化巡視系統(tǒng)在三維設備場景中按照指定巡視路線，采用三維漫游動畫的方式顯示自動巡視的執(zhí)行過程。變電站可視化巡視系統(tǒng)是用來執(zhí)行變電站三維數字巡視路線的三維視圖軟件，該系統(tǒng)加載并顯示變電站的三維視圖，并可以根據當前選擇執(zhí)行的三維數字巡視路線自動沿巡視路線進行漫游。當漫游到巡視節(jié)點位置時，變電站可視化巡視系統(tǒng)會自動彈出待巡視節(jié)點對應的設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數信息，該設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數信息均為通過網絡通信實時從設備狀態(tài)實時數據庫中獲取。如圖2所示，選擇變電站三維數字巡視路線，對變電站執(zhí)行遠程巡檢的步驟具體說明如下I)選擇要執(zhí)行巡檢的變電站三維數字巡視路線。2)加載變電站三維數字巡視路線的數據文件并生成該巡視路線的巡視節(jié)點集合。3)創(chuàng)建巡視路線的巡視節(jié)點執(zhí)行線程。4)執(zhí)行變電站三維數字巡視路線，按順序處理巡視節(jié)點。具體地說，巡視節(jié)點執(zhí)行線程先執(zhí)行對起始漫游節(jié)點的巡檢，再按照變電站三維數字巡視路線中的漫游節(jié)點或巡檢節(jié)點對變電站遠程巡檢。5)當巡視節(jié)點執(zhí)行線程執(zhí)行到起始漫游節(jié)點時，直接將場景觀察視點定位到該漫游節(jié)點對應的視點位置。6)當巡視節(jié)點執(zhí)行線程執(zhí)行到漫游節(jié)點時，根據該漫游節(jié)點的位置、上一個漫游節(jié)點的位置和場景觀察視點移動速率計算出中間視點位置的集合，并按順序刷新場景觀察視點，實現(xiàn)場景觀察視點的漫游動畫顯示；當巡視節(jié)點執(zhí)行線程執(zhí)行到巡檢節(jié)點時，根據該巡檢節(jié)點對應設備記錄的ID，通過網絡從設備狀態(tài)實時數據庫中讀取相關的設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數，然后通過二維用戶表格窗口將設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數信息顯示出來，同時巡視節(jié)點執(zhí)行線程自動暫停漫游動畫。7)當用戶查看二維用戶表格窗口顯示的相關設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數后，關閉設備狀態(tài)顯示窗口，巡視節(jié)點執(zhí)行線程繼續(xù)進行漫游動畫。8)判斷巡視路線是否執(zhí)行結束。如果該巡視路線未執(zhí)行結束，返回步驟4)繼續(xù)循環(huán)，直至所有巡視節(jié)點巡視完畢。如果該巡視路線執(zhí)行結束，則結束對變電站的遠程巡檢。
綜上所述，本發(fā)明在變電站三維實景的基礎上，采用虛擬現(xiàn)實技術再現(xiàn)投運變電站的現(xiàn)場實景，用戶可通過各個視角對變電站的設備進行全范圍觀察以熟悉現(xiàn)場的設備環(huán)境。本發(fā)明能夠準確、逼真地反映現(xiàn)場設備及環(huán)境的狀態(tài)，結合變電站三維數字巡視路線形象直觀地展現(xiàn)巡視過程，有助于用戶實現(xiàn)變電站的遠程巡視。上面對本發(fā)明所提供的基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站可視化巡檢方法進行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本發(fā)明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站可視化巡檢方法，其特征在于包括 對變電站建模并生成變電站三維設備場景； 在所述變電站三維設備場景中編輯生成變電站三維數字巡視路線； 選擇變電站三維數字巡視路線，執(zhí)行所述變電站三維數字巡視路線，處理巡視節(jié)點，完成對變電站的巡檢。
2.如權利要求1所述的變電站可視化巡檢方法，其特征在于所述對變電站建模并生成變電站三維設備場景的步驟進一步包括 對變電站中各個設備創(chuàng)建三維設備模型并導出三維模型文件； 加載所述三維模型文件，生成與真實場景相符合的三維設備場景； 綁定三維設備模型和設備狀態(tài)實時數據記錄。
3.如權利要求2所述的變電站可視化巡檢方法，其特征在于 在綁定三維設備模型和設備狀態(tài)實時數據記錄時，采取設備記錄的ID作為查詢關鍵字。
4.如權利要求1所述的變電站可視化巡檢方法，其特征在于在所述變電站三維設備場景中編輯生成變電站三維數字巡視路線的步驟進一步包括 1)新建指定名稱的巡視路線； 2)在所述變電站三維設備場景中按照實際的巡視路線進行交互式漫游； 3)當漫游到變電站三維場景的巡視路線的中間節(jié)點時，按照當前所在設備場景的空間位置，選擇巡視節(jié)點的類型，輸入該巡視節(jié)點的屬性信息，并將巡視節(jié)點保存到數字巡視路線節(jié)點集合中； 4)判斷巡視路線是否未結束漫游，如果巡視路線未結束漫游，則返回步驟2)，繼續(xù)循環(huán)，直至巡視路線結束；如果巡視路線已結束漫游，將數字巡視路線節(jié)點集合保存在變電站三維數字巡視路線的數據文件中。
5.如權利要求1所述的變電站可視化巡檢方法，其特征在于 所述變電站三維數字巡視路線由漫游節(jié)點和巡檢節(jié)點組成。
6.如權利要求5所述的變電站可視化巡檢方法，其特征在于 所述漫游節(jié)點的屬性包含節(jié)點的空間位置和三維視點方向。
7.如權利要求5所述的變電站可視化巡檢方法，其特征在于 所述巡檢節(jié)點的屬性包括節(jié)點的空間位置、三維視點方向、巡檢的三維設備模型ID和需要巡檢的設備狀態(tài)參數類型。
8.如權利要求1所述的變電站可視化巡檢方法，其特征在于選擇變電站三維數字巡視路線，執(zhí)行所述變電站三維數字巡視路線，處理巡視節(jié)點，完成巡檢的步驟進一步包括 1)選擇變電站三維數字巡視路線； 2)加載變電站三維數字巡視路線的數據文件并生成巡視節(jié)點集合； 3)創(chuàng)建巡視路線的巡視節(jié)點執(zhí)行線程； 4)執(zhí)行變電站三維數字巡視路線，處理巡視節(jié)點； 5)當巡視節(jié)點執(zhí)行線程執(zhí)行到起始漫游節(jié)點時，定位場景觀察視點； 6)當巡視節(jié)點執(zhí)行線程執(zhí)行到漫游節(jié)點時，計算出中間視點位置的集合，并刷新場景觀察視點顯示漫游動畫；當巡視節(jié)點執(zhí)行線程執(zhí)行到巡檢節(jié)點時，讀取相關的設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數并顯示，暫停漫游動畫； 7)用戶查看完畢相關的設備狀態(tài)數據，繼續(xù)進行漫游動畫； 8)判斷巡視路線是否執(zhí)行結束，如果該巡視路線未執(zhí)行結束，返回步驟4)，繼續(xù)循環(huán)，直至所有巡視節(jié)點巡視完畢；如果該巡視路線執(zhí)行結束，則結束巡視節(jié)點執(zhí)行線程，完成對變電站的巡檢。
9.如權利要求8所述的變電站可視化巡檢方法，其特征在于 所述設備實時狀態(tài)數據和設備狀態(tài)參數是通過網絡從設備狀態(tài)實時數據庫中獲取的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站可視化巡檢方法，包括對變電站進行建模并生成變電站三維設備場景；在變電站三維設備場景中編輯生成變電站三維數字巡視路線；選擇變電站三維數字巡視路線，執(zhí)行所述變電站三維數字巡視路線，處理巡視節(jié)點，完成巡檢。本發(fā)明在變電站三維實景的基礎上，結合變電站三維數字巡視路線形象直觀地展現(xiàn)巡視過程，有助于用戶實現(xiàn)變電站的遠程巡視。
文檔編號G06F17/50GK103034755SQ20121050202
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權日2012年11月29日
發(fā)明者王蘭香, 趙自剛, 楊立波, 王國平, 高志, 潘正魁, 習新魁, 吳海宏, 陳大軍, 王藐 申請人:北京科東電力控制系統(tǒng)有限責任公司, 河北省電力公司, 國家電網公司