CN110189568A - 一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***及方法，该***包括三维VR模型构建模块、虚拟学习模块、虚拟巡视模块和虚拟操作模块，该***通过建立变电站三维全景模型并结合AR虚拟现实技术将实体变电站转变为三维全景数字变电站，通过该仿真***操作人员可以进行虚拟学习、虚拟巡视和虚拟操作等，***真实感更强，解决了由于变电站内设备不能实现集中管理和参数可视化，使得对变电站的集中监管工作无法开展的问题，使变电站监管工作更加智能化和可视化。
Description
技术领域
本发明涉及变电站管理及三维可视化技术领域，更具体的说是涉及一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***及方法。
背景技术
目前，随着电网建设工作的不断深入开展，电力***输电容量不断扩大，这对作为电力***主要组成部分的变电站提出更高的要求，变电站日常检测与维护的有效性与电力***安全运行密切相关。
但是，现有的变电站多为无人值守变电站，变电站在长期运行中，其内部设施和参数不能实时监控，在出现异常时不能及时处理，这都在极大程度上影响着电力***的安全，且由于变电站内设备不能实现集中管理和参数可视化，使得对变电站的集中监管工作无法开展，导致相关工作人员需要花费更多的精力投入到各变电站运行参数整理、设备维护及现场操控工作中，浪费了大量的人力物力，依然达不到变电站监管工作高效性的要求。
因此，如何提供一种智能化、可视化、真实感更强的变电站仿真***是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，该***可以实现虚拟学习、虚拟巡视和虚拟操作等功能，使变电站监管工作可以更加高效的进行。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明公开了一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，该***包括：
三维VR模型构建模块，所述三维VR模型构建模块将变电站内三维全景模型与VR场景信息进行整合，构建生成变电站三维VR模型；
虚拟学习模块，所述虚拟学习模块用于构建虚拟学习环境，将所述虚拟学习环境与所述三维VR模型整合，完成变电站内学习资源教学演示；
虚拟巡视模块，所述虚拟巡视模块对所述变电站三维VR模型中设备进行故障巡检及安全排查；
虚拟操作模块，所述虚拟操作模块根据故障巡检及安全排查结果针对性的进行设备虚拟操控及安全措施布置。
在上述方案的基础上，对本发明提供的方案做进一步解释说明。
进一步地，所述三维VR模型构建模块包括：
三维全景模型搭建单元，用于采集变电站内的三维全景数据，搭建变电站三维全景模型；
三维VR模型生成单元，用于对变电站内的三维全景模型进行详细的VR场景信息配置，生成变电站三维VR模型；
三维模型基因库，用于存储变电站内的所述三维全景数据。
进一步地，所述虚拟学习模块包括：
学习资源整理单元，用于将预演示的学习资源进行整理；
学习环境构建单元，用于将整理好的学习资源与所述变电站三维VR模型进行整合，构建虚拟学习环境；
虚拟演示教学单元，用于在虚拟学习环境中对学习资源进行教学演示。
进一步地，所述虚拟巡视模块包括：
巡视关键点提取单元，用于在变电站三维VR模型中提取变电站内关键设备及故障易发点作为巡视关键点；
巡视任务执行单元，用于在变电站三维VR模型中进行漫游和关键点巡视；
故障处理单元，用于在巡视过程中标定故障点，对故障点进行分析处理和提示，并针对性的生成检修方案。
进一步地，所述虚拟巡视模块还包括作业安全提示单元，所述作业安全提示单元用于在巡视过程中对近电作业项目或需大型施工车辆作业项目进行安全距离提醒和危险点提示。
进一步地，所述故障处理单元包括：
故障点标定子单元，用于在变电站三维VR模型中标定故障点位置；
故障点分析子单元，用于对标定出的故障点进行故障判定及故障原因分析；
检修方案生成子单元，用于根据故障点的故障分析结果自动生成相应的检修方案；
故障提示子单元，用于在变电站三维VR模型中对故障判定后的故障点位置进行故障提示。
进一步地，所述虚拟操作模块包括：
站内数据整合单元，用于对变电站三维VR模型中关键数据进行分类整理；
操控单元，用于根据故障巡检结果调取所述站内数据整合单元内的相关数据，并对变电站三维VR模型中的相关设备进行虚拟操控；
安全措施布置单元，用于根据安全排查结果在安全隐患位置进行安全措施布置；
链接数据库，用于实时存储变电站内历史故障点的检修方案及设备相关数据；
工作票生成单元，用于记录虚拟操控及安全措施布置进程。
另一方面，本发明还提供了一种基于虚拟现实技术的变电站仿真方法，所述方法使用上述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***通过建立变电站三维全景模型并结合AR虚拟现实技术将实体变电站转变为三维全景数字变电站，通过该仿真***操作人员可以进行虚拟学习、虚拟巡视和虚拟操作等，***真实感更强，使变电站监管工作更加智能化和可视化。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***的整体架构示意图；
图2附图为本发明提供的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***中三维VR模型构建模块的结构示意图；
图3附图为本发明提供的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***中虚拟学习模块的结构示意图；
图4附图为本发明提供的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***中虚拟巡视模块的结构示意图；
图5附图为本发明提供的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***中故障处理单元的结构示意图；
图6附图为本发明提供的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***中虚拟操作模块的结构示意图；
图7附图为本发明实施例中变电站内继电保护小室分类显示示意图；
图8附图为本发明实施例中500KV第一保护小室内的屏位布置显示示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，参见附图1，该***包括：
三维VR模型构建模块1，三维VR模型构建模块1将变电站内三维全景模型与VR场景信息进行整合，构建生成变电站三维VR模型；
虚拟学习模块2，虚拟学习模块2用于构建虚拟学习环境，将虚拟学习环境与三维VR模型整合，完成变电站内学习资源教学演示；
虚拟巡视模块3，虚拟巡视模块3对变电站三维VR模型中设备进行故障巡检及安全排查；
虚拟操作模块4，虚拟操作模块4根据故障巡检及安全排查结果针对性的进行设备虚拟操控及安全措施布置。
在一个具体的实施例中，参见附图2，三维VR模型构建模块1包括：
三维全景模型搭建单元11，用于采集变电站内的三维全景数据，搭建变电站三维全景模型；
三维VR模型生成单元12，用于对变电站内的三维全景模型进行详细的VR场景信息配置，生成变电站三维VR模型；
三维模型基因库13，用于存储变电站内的三维全景数据。
在一个具体实施例中，参见附图3，虚拟学习模块2包括：
学习资源整理单元21，用于将预演示的学习资源进行整理；
学习环境构建单元22，用于将整理好的学习资源与变电站三维VR模型进行整合，构建虚拟学习环境；
虚拟演示教学单元23，用于在虚拟学习环境中对学习资源进行教学演示。
通过虚拟学习模块可以对设备构造、动作原理进行“实际”培训，并进行倒闸操作演练，模拟一、二次设备的物理特性和工作原理，例如开关、刀闸动画演示，二次屏柜内部空开演示及屏面布置灯光演示。
在一个具体的实施例中，参见附图4，虚拟巡视模块3包括：
巡视关键点提取单元31，用于在变电站三维VR模型中提取变电站内关键设备及故障易发点作为巡视关键点；
巡视任务执行单元32，用于在变电站三维VR模型中进行漫游和关键点巡视；
故障处理单元33，用于在巡视过程中标定故障点，对故障点进行分析处理和提示，并针对性的生成检修方案。
在一些实施例中，虚拟巡视模块3还包括作业安全提示单元34，作业安全提示单元34用于在巡视过程中对近电作业项目或需大型施工车辆作业项目进行安全距离提醒和危险点提示。
具体地，对近电作业项目或需吊车类大型施工车辆作业项目，作业安全提示单元可进行安全距离提示，准确测量任意两个设备之间、设备的任意部位与导线之间的空间距离并给出危险点警示。
在一个具体的实施例中，参见附图5，故障处理单元33包括：
故障点标定子单元331，用于在变电站三维VR模型中标定故障点位置；
故障点分析子单元332，用于对标定出的故障点进行故障判定及故障原因分析；
检修方案生成子单元333，用于根据故障点的故障分析结果自动生成相应的检修方案；
故障提示子单元334，用于在变电站三维VR模型中对故障判定后的故障点位置进行故障提示；
链接数据库335，用于实时存储变电站内历史故障点的检修方案及设备相关数据。
在一个具体的实施例中，参见附图6，虚拟操作模块4包括：
站内数据整合单元41，用于对变电站三维VR模型中关键数据进行分类整理；
操控单元42，用于根据故障巡检结果调取站内数据整合单元41内的相关数据，并对变电站三维VR模型中的相关设备进行虚拟操控；
安全措施布置单元43，用于根据安全排查结果调取站内数据整合单元41内的相关数据，并在安全隐患位置进行安全措施布置；
工作票生成单元44，用于记录虚拟操控及安全措施布置进程，工作票中可以生产表单的形式列出，可列入相邻设备的带电情况、需要断开或操作的设备等内容。
具体地，上述实施例中提到的设备相关数据包括设备参数列表、铭牌图片和相关设备缺陷等数据。
具体地，上述实施例中提到的安全措施布置可以是布置安全围网、挂地线、标志牌等安全设施。
具体地，参见附图7站内数据整合单元41将每个变电站内设备以继电保护小室为单位进行分类整理，并将各个继电保护小室内的保护屏信息进行分类展示，参见附图8，以500KV第一保护小室为例，对保护小室内的保护屏信息通过屏位布置图的形式进行显示，通过保护屏显示颜色，可以查看保护屏工作状态(备用状态或有效状态)。
在一些实施例中该***还可以显示保护屏的压板图、每个保护屏正常运行时的亮灯情况，必要时链接变电站保护现场运行规程。
另一方面，本发明实施例还提供了一种基于虚拟现实技术的变电站仿真方法，方法使用上述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***通过建立变电站三维全景模型并结合AR虚拟现实技术将实现实体变电站转变为三维全景数字变电站，通过该仿真***操作人员可以进行虚拟学习、虚拟巡视和虚拟操作等，***真实感更强，使变电站监管工作更加智能化和可视化。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，其特征在于，包括：
三维VR模型构建模块，所述三维VR模型构建模块将变电站内三维全景模型与VR场景信息进行整合，构建生成变电站三维VR模型；
虚拟学习模块，所述虚拟学习模块用于构建虚拟学习环境，将所述虚拟学习环境与所述三维VR模型整合，完成变电站内学习资源教学演示；
虚拟巡视模块，所述虚拟巡视模块对所述变电站三维VR模型中设备进行故障巡检及安全排查；
虚拟操作模块，所述虚拟操作模块根据故障巡检及安全排查结果针对性的进行设备虚拟操控及安全措施布置。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，其特征在于，所述三维VR模型构建模块包括：
三维全景模型搭建单元，用于采集变电站内的三维全景数据，搭建变电站三维全景模型；
三维VR模型生成单元，用于对变电站内的三维全景模型进行详细的VR场景信息配置，生成变电站三维VR模型；
三维模型基因库，用于存储变电站内的所述三维全景数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，其特征在于，所述虚拟学习模块包括：
学习资源整理单元，用于将预演示的学习资源进行整理；
学习环境构建单元，用于将整理好的学习资源与所述变电站三维VR模型进行整合，构建虚拟学习环境；
虚拟演示教学单元，用于在虚拟学习环境中对学习资源进行教学演示。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，其特征在于，所述虚拟巡视模块包括：
巡视关键点提取单元，用于在变电站三维VR模型中提取变电站内关键设备及故障易发点作为巡视关键点；
巡视任务执行单元，用于在变电站三维VR模型中进行漫游和关键点巡视；
故障处理单元，用于在巡视过程中标定故障点，对故障点进行分析处理和提示，并针对性的生成检修方案。
5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，其特征在于，所述虚拟巡视模块还包括作业安全提示单元，所述作业安全提示单元用于在巡视过程中对近电作业项目或需大型施工车辆作业项目进行安全距离提醒和危险点提示。
6.根据权利要求4所述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，其特征在于，所述故障处理单元包括：
故障点标定子单元，用于在变电站三维VR模型中标定故障点位置；
故障点分析子单元，用于对标定出的故障点进行故障判定及故障原因分析；
检修方案生成子单元，用于根据故障点的故障分析结果自动生成相应的检修方案；
故障提示子单元，用于在变电站三维VR模型中对故障判定后的故障点位置进行故障提示。
7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***，其特征在于，所述虚拟操作模块包括：
站内数据整合单元，用于对变电站三维VR模型中关键数据进行分类整理；
操控单元，用于根据故障巡检结果调取所述站内数据整合单元内的相关数据，并对变电站三维VR模型中的相关设备进行虚拟操控；
安全措施布置单元，用于根据安全排查结果在安全隐患位置进行安全措施布置；
链接数据库，用于实时存储变电站内历史故障点的检修方案及设备相关数据；
工作票生成单元，用于记录虚拟操控及安全措施布置进程。
8.一种基于虚拟现实技术的变电站仿真方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-7任一项所述的一种基于虚拟现实技术的变电站仿真***。
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