CN116052300A - 一种基于数字孪生的电力巡检***和方法 - Google Patents

一种基于数字孪生的电力巡检***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116052300A
CN116052300A CN202211659237.1A CN202211659237A CN116052300A CN 116052300 A CN116052300 A CN 116052300A CN 202211659237 A CN202211659237 A CN 202211659237A CN 116052300 A CN116052300 A CN 116052300A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inspection
data
scheme
patrol
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211659237.1A
Other languages
English (en)
Inventor
孙闯
曹军威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202211659237.1A priority Critical patent/CN116052300A/zh
Publication of CN116052300A publication Critical patent/CN116052300A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people
    • G07C1/20—Checking timed patrols, e.g. of watchman
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00022—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using wireless data transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00022—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using wireless data transmission
    • H02J13/00024—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using wireless data transmission by means of mobile telephony
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于数字孪生的电力巡检***和方法，***包括传感层、孪生层、功能层和服务层，利用传感层实现多维巡检数据实时采集，在孪生层通过知识‑数据混合驱动方式建立巡检设备的数字孪生模型，在功能层确定实时多维巡检数据工况下巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果，在服务层中基于巡检结果实现巡检方案的最优定制。本发明可应用于电厂和变电站等典型电力场景的巡检，能够提高巡检效率，减少错检漏检概率，确保了电力***的安全和可靠运行。

Description

一种基于数字孪生的电力巡检***和方法
技术领域
本发明涉及电力巡检技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的电力巡检***和方法。
背景技术
新型电网结构和电力设备在广度和深度上的日趋繁复，为电力***的巡检和运维带来了新的挑战。
目前，面向电力***的巡检存在以下问题：
1，对电力***的巡检以人工巡检为主，存在着主观性强、巡检范围容易受限的问题；
2.没有充分利用传感数据和环境信息对巡检方案进行优化定制，导致巡检效率低，资源存在浪费现象；
3.巡检数据时效性低，管理人员和巡检人员无法及时准确评估巡检效果。
为此，亟需新的电力***巡检技术，以确保电力***的高效、安全运行。
发明内容
本发明提供一种基于数字孪生的电力巡检***和方法，通过对巡检环境和巡检对象建立高保真数字孪生模型，直观地展示巡检状态，并预先对巡检方案的巡检效果进行精准评估，解决了现有巡检方案中检测单一片面、主观性强、时效性低、巡检效率低和资源存在浪费现象等问题。
第一方面，本发明提供一种基于数字孪生的电力巡检***，所述***包括：
传感层，用于对巡检区域进行多维巡检数据实时采集孪生层，用于通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型；
功能层，用于根据数字孪生模型的模型数据，确定实时多维巡检数据工况下将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果，还用于将巡检方案及其对应的巡检结果反馈至服务层；
服务层，用于基于实时多维巡检数据制定巡检方案并下达至功能层；
还用于根据巡检要求评估功能层反馈的巡检结果以确定巡检方案是否合格；
还用于在巡检方案不合格时重新基于实时多维巡检数据制定巡检方案并下达至功能层，在巡检方案合格时将巡检方案及其对应的巡检结果定义为实时孪生数据，并将巡检方案下发给巡检人员；
其中，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；
所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
根据本发明提供的基于数字孪生的电力巡检***，所述巡检方案，下述中的至少一种：巡检人员信息、巡检设备、巡检路径、巡检时间或频率、在巡检设备上需要执行的巡检行为。
根据本发明提供的基于数字孪生的电力巡检***，所述***还包括数据层，用于接收并存储所述传感层上传的实时多维巡检数据；
所述传感层，包括：
环境传感器，用于采集巡检区域环境信息；
量测传感器，用于采集巡检区域中电力设备运行数据；
手持终端，具有唯一标识信息，用于在巡检人员操控下录入现场巡检信息；
定位设备，被灵活部署于巡检对象的巡检点上，用于与进入自身覆盖区域的手持终端进行信息交互以实现巡检人员定位；
通信设备，用于数据层与环境传感器、量测传感器、手持终端和定位设备之间的通信，以实现多维巡检数据实时传输。
根据本发明提供的基于数字孪生的电力巡检***，所述环境传感器，包括：布置于巡检区域的温湿度传感器、区域气象站和尘埃气体检测设备，以及监控巡检区域直观状态的视频图像监控设备；
所述量测传感器，包括：内置于巡检区域中电力设备上的数据采集装置，以及外接于巡检区域中电力设备上的红外传感器、声波传感器和电磁传感器；
所述定位设备，包括：GPS定位设备、射频识别RFID设备和/或无需联网支持的二维码。
根据本发明提供的基于数字孪生的电力巡检***，所述数据层，还用于存储历史多维巡检数据、历史孪生数据和巡检区域中各电力设备对应的构造信息；其中所述构造信息，包括：位置信息、物理结构信息、参数信息和运行知识；
所述孪生层，包括：
高精度3D建模结构，用于根据巡检对象的构造信息，通过三维建模软件和数值计算软件对巡检对象进行物理-知识驱动的高精度3D建模，得到巡检对象的驱动模型；
巡检区域环境与场景建模结构，用于根据巡检区域中各电力设备的位置信息和运行知识、通过Unity3D建立巡检环境与场景模型；
优化建模结构，用于历史多维巡检数据和历史孪生数据，对所述驱动模型和所述巡检环境与场景模型的组合模型进行数据驱动优化，得到精准化巡检对象的物理机制和巡检行为规则的数字孪生模型。
根据本发明提供的基于数字孪生的电力巡检***，所述孪生层还包括：
更新结构，用于根据实时多维巡检数据和实时孪生数据，更新所述数字孪生模型。
根据本发明提供的基于数字孪生的电力巡检***，所述服务层，还用于：
基于数字孪生模型的模型数据，实时多维巡检数据和实时孪生数据，进行巡检设备状况和巡检结果的虚实同步展示。
根据本发明提供的基于数字孪生的电力巡检***，所述服务层，还用于：在将巡检方案下发给巡检人员之后，通过管理人员指导巡检人员执行巡检方案、导航巡逻线路，并对巡检人员进行及时的巡检提醒。
根据本发明提供的基于数字孪生的电力巡检***，所述服务层，还用于：
在下发的巡检方案不能及时完成或者出现突发情况时，根据预设的补救规则，自动制定或调整巡检方案。
第二方面，本发明提供一种基于数字孪生的电力巡检方法，所述方法包括：
步骤1：获取预先通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型；
步骤2：对巡检区域进行多维巡检数据实时采集；
步骤3：针对实时采集的多维巡检数据制定巡检方案；
步骤4：确定实时采集的多维巡检数据工况下，将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果；
步骤5：根据巡检要求评估巡检结果以确定巡检方案是否合格；
步骤6：在巡检方案不合格时返回步骤3，在巡检方案合格时将巡检方案下发给巡检人员；
其中，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；
所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
本发明提供一种基于数字孪生的电力巡检***和方法，基于多尺度环境数据以及巡检区域中各电力设备对应的构造信息，通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型，并在实时多维巡检数据工况下将巡检方案作用于数字孪生模型进而预测巡检结果，通过基于巡检结果的巡检方案不断优化，实现巡检方案最优的定制，进而解决了现有巡检方案中检测单一片面、主观性强、时效性低、巡检效率低和资源存在浪费现象等问题
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的一种基于数字孪生的电力巡检***的结构示意图；
图2是本发明提供的一种基于数字孪生的电力巡检方法的流程示意图；
图3是本发明提供的实现基于数字孪生的电力巡检方法的电子设备的结构示意图；
附图标记：
310：处理器；320：通信接口；330：存储器；340：通信总线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图3描述本发明的一种基于数字孪生的电力巡检***和方法。
第一方面，基于新一代信息技术的电力***巡检，是确保电力***的高效、安全运行的关键。因此本发明提供一种基于数字孪生的电力巡检***，如图1所示，所述***包括：传感层、数据层、孪生层、功能层以及服务层；
传感层，用于对巡检区域进行多维巡检数据实时采集，并传输至数据层；
具体的，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；
所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
进一步的，所述传感层，主要有环境传感器、量测传感器、手持终端、定位设备和通信设备组成；
其中，环境传感器，用于采集巡检区域环境信息，主要包括：布置于巡检区域的温湿度传感器、区域气象站和尘埃气体检测设备等，以及监控巡检区域直观状态的视频图像监控设备；
量测传感器，用于采集巡检区域中电力设备运行数据，主要包括内置于巡检区域中电力设备上的数据采集装置，以及外接于巡检区域中电力设备上的红外传感器、声波传感器和电磁传感器等；
巡检区域中电力设备运行数据表征电力***巡检区域部分的运行状态。
手持终端，具有唯一标识信息，用于在巡检人员操控下录入现场巡检信息；
换言之，手持终端包括具备实时通信和拍摄功能的智能手机和平板电脑，每个手持终端均配有唯一标识信息，能够在基于数字孪生的电力巡检***内进行信息可靠高效地交互，以实现现场巡检信息的接收与上报。同时，当手持终端与数据层进行信息交互时，这些标识信息将会被双向加密传输，从而确保交互信息的真实可信。
定位设备，被灵活部署于巡检对象的巡检点上，用于与进入自身覆盖区域的手持终端进行信息交互以实现巡检人员定位；
换言之，优选的，所述定位设备被灵活部署于巡检点，包括了GPS定位设备、射频识别RFID设备和无需联网支持的二维码，当巡检人员持有的巡检手持终端进入定位设备的覆盖范围或覆盖区域时，定位设备与巡检手持终端进行信息交互，以实现巡检定位和巡检提醒。
进一步地，管理人员和巡检人员可以在根据现场工况实时灵活的增加、修改和删除巡检点。
孪生层，用于通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型，以及将数字孪生模型的模型数据输入至数据层中；
具体的，所述孪生层，包括：
高精度3D建模结构，用于根据巡检对象的构造信息，通过三维建模软件和数值计算软件对巡检对象进行物理-知识驱动的高精度3D建模，得到巡检对象的驱动模型；
优选的，应用巡检对象的位置信息、物理结构信息(形如形状、尺寸等)、参数信息和运行知识，通过三维建模软件3Dmax和数值计算软件MATLAB对巡检对象进行高精度3D建模；
该模型采用物理建模(尺寸外观建模)和数学建模(电力学分析、动力学分析和流体力学等知识驱动建模)相结合的建模方式，为静态模型。
巡检区域环境与场景建模结构，用于根据巡检区域中各电力设备的位置信息和运行知识、通过Unity3D建立巡检环境与场景模型；
即基于多维度环境数据(建模时仅考虑数据类型，不考虑具体取值)和巡检区域中各电力设备的位置信息和运行知识(表征巡检区域中各电力设备的位置关系和运行关系)，通过Unity3D建立巡检环境与场景模型。该模型同样为静态模型，可以用于高保真的虚拟巡检场景的可视化和实时3D展示。
优化建模结构，用于利用历史多维巡检数据和历史孪生数据，对所述驱动模型和所述巡检环境与场景模型的组合模型进行数据驱动优化，得到精准化巡检对象的物理机制和巡检行为规则的数字孪生模型。
所述驱动模型和所述巡检环境与场景模型的组合模型为静态模型，利用历史多维巡检数据和历史孪生数据，对该组合模型进行基于数据驱动的机器学习算法优化，即可得到精准化巡检对象的物理机制和巡检行为规则(蕴含在历史多维巡检数据和历史孪生数据中)的数字孪生模型。
总之，数字孪生模型为通过知识-数据混合驱动方式建立的，该模型可以克服单一知识驱动导致的运算量大和数据驱动精度不足的缺陷。
功能层，用于根据数字孪生模型的模型数据，确定实时多维巡检数据工况下将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果，还用于将由巡检方案及其对应的巡检结果构成的实时孪生数据传输反馈至服务层；
具体的，所述巡检方案，包括：巡检人员信息、巡检设备、巡检路径、巡检时间或频率、在巡检设备上需要执行的巡检行为。
可以说，功能层的作用实时多维巡检数据工况下，利用数字孪生模型上对服务层下发的巡检方案的巡检效果进行仿真预测。
服务层，用于基于实时多维巡检数据制定巡检方案并下达至功能层；
还用于根据巡检要求评估功能层反馈的巡检结果以确定巡检方案是否合格；
还用于在巡检方案不合格时重新基于实时多维巡检数据制定巡检方案并下达至功能层，在巡检方案合格时将巡检方案下发给巡检人员，并将由巡检方案及其对应的巡检结果构成的实时孪生数据传输至数据层；
服务层通过数字孪生模型对巡检方案的巡检结果的预测，优化巡检方案，以实现巡检方案定制功能。
具体的，所述巡检方案定制功能，通过如下步骤实现：
S1：由管理人员通过管控中心和/或巡检人员通过手持终端根据实时多维巡检数据制定巡检方案，并传输给功能层；
S2：功能层基于数字孪生模型和实时多维巡检数据，对巡检方案的巡检效果进行仿真推演预测，并将巡检方案及其对应的巡检效果反馈至服务层；
S3：服务层根据巡检需求对巡检效果进行评估以确定巡检方案是否合格；
S4：不合格则返回S1，合格则向巡检人员下发巡检方案。
数据层，用于存储实时多维巡检数据、历史多维巡检数据、实时孪生数据、历史孪生数据和数字孪生模型的模型数据；
还用于存储巡检区域中各电力设备对应的构造信息，其中所述构造信息，包括：位置信息、物理结构信息、参数信息和运行知识。
当然，数据层在存储之前对接收的各类数据进行清洗和聚类处理，以便后续其它层调用。
本发明提供一种基于数字孪生的电力巡检***，基于多尺度环境数据以及巡检区域中各电力设备对应的构造信息，通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型，并在实时多维巡检数据工况下将巡检方案作用于数字孪生模型进而预测巡检结果，通过基于巡检结果的巡检方案不断优化，实现巡检方案最优的定制，进而解决了现有巡检方案中检测单一片面、主观性强、时效性低、巡检效率低和资源存在浪费现象等问题。
除上述限定之外，所述孪生层还包括：
更新结构，用于根据实时多维巡检数据和实时孪生数据，更新所述数字孪生模型。
利用实时多维巡检数据和实时孪生数据，并基于数据驱动的机器学习算法对数字孪生模型中的参数设置和模型结构进行迭代优化，保证数字孪生模型的实时性和准确性。
所述服务层，还用于：
基于数字孪生模型的模型数据，实时多维巡检数据和实时孪生数据，进行巡检设备状况和巡检结果的虚实同步展示。
即服务层具备数字孪生监控展示功能；
具体的，所述数字孪生监控展示功能，通过如下步骤实现：
步骤A：对数字孪生模型的模型数据、多维巡检数据和孪生数据进行多维化数据的整理和分析，基于Unity3D软件和C#编程，搭建可视化信息展示界面；
步骤B：结合数字孪生模型的模型数据、实时多维巡检数据和实时孪生数据，进行现场工况、巡检路线、巡检状态和巡检结果的虚实同步展示，并通过管理人员进行相关管理操作。同时，巡检人员可通过手持终端进行实时同步查看和信息交互。
步骤C：根据巡检效果、巡检状态，数字孪生模型的更新、以及实时多维巡检数据和实时孪生数据的进一步获取，实现可视化信息展示界面中展示内容的动态调整。
所述服务层，还用于在将巡检方案下发给巡检人员之后，通过管理人员指导巡检人员执行巡检方案、导航巡逻线路，并对巡检人员进行及时的巡检提醒。
还用于在下发的巡检方案不能及时完成或者出现突发情况时，根据预设的补救规则，自动制定或调整巡检方案。
进一步地，在巡检过程中，如果巡检人员发现无法解决的问题，可以通过手持终端发起视频通讯，实现巡检人员、管理人员和技术专家视频通讯，实现远程巡检指导。
综上，服务层还为管理人员和巡检人员提供包括巡检状态可视化展示、巡检方案发放与巡检提醒、巡检路线导航与定位、巡检报警与补救服务。
第二方面，对本发明提供的一种基于数字孪生的电力巡检方法进行描述，下文描述的一种基于数字孪生的电力巡检方法与上文描述的一种基于数字孪生的电力巡检装置可相互对应参照。图2示例了一种基于数字孪生的电力巡检方法的流程示意图，如图2所示，所述方法包括：
步骤1：获取预先通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型；
步骤2：对巡检区域进行多维巡检数据实时采集；
步骤3：针对实时采集的多维巡检数据制定巡检方案；
步骤4：确定实时采集的多维巡检数据工况下，将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果；
步骤5：根据巡检要求评估巡检结果以确定巡检方案是否合格；
步骤6：在巡检方案不合格时返回步骤3，在巡检方案合格时将巡检方案下发给巡检人员；
其中，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；
所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
本发明提供一种基于数字孪生的电力巡检方法，基于多尺度环境数据以及巡检区域中各电力设备对应的构造信息，通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型，并在实时多维巡检数据工况下将巡检方案作用于数字孪生模型进而预测巡检结果，通过基于巡检结果的巡检方案不断优化，实现巡检方案最优的定制，进而解决了现有巡检方案中检测单一片面、主观性强、时效性低、巡检效率低和资源存在浪费现象等问题。
第三方面，图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行基于数字孪生的电力巡检方法，该方法包括：步骤1：获取预先通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型；步骤2：对巡检区域进行多维巡检数据实时采集；步骤3：针对实时采集的多维巡检数据制定巡检方案；步骤4：确定实时采集的多维巡检数据工况下，将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果；步骤5：根据巡检要求评估巡检结果以确定巡检方案是否合格；步骤6：在巡检方案不合格时返回步骤3，在巡检方案合格时将巡检方案下发给巡检人员；其中，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
第四方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于数字孪生的电力巡检方法，该方法包括：步骤1：获取预先通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型；步骤2：对巡检区域进行多维巡检数据实时采集；步骤3：针对实时采集的多维巡检数据制定巡检方案；步骤4：确定实时采集的多维巡检数据工况下，将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果；步骤5：根据巡检要求评估巡检结果以确定巡检方案是否合格；步骤6：在巡检方案不合格时返回步骤3，在巡检方案合格时将巡检方案下发给巡检人员；其中，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于数字孪生的电力巡检方法，该方法包括：步骤1：获取预先通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型；步骤2：对巡检区域进行多维巡检数据实时采集；步骤3：针对实时采集的多维巡检数据制定巡检方案；步骤4：确定实时采集的多维巡检数据工况下，将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果；步骤5：根据巡检要求评估巡检结果以确定巡检方案是否合格；步骤6：在巡检方案不合格时返回步骤3，在巡检方案合格时将巡检方案下发给巡检人员；其中，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述***包括：
传感层，用于对巡检区域进行多维巡检数据实时采集；
孪生层，用于通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型；
功能层，用于确定实时多维巡检数据工况下将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果，还用于将巡检方案及其对应的巡检结果反馈至服务层；
服务层，用于基于实时多维巡检数据制定巡检方案并下达至功能层；
还用于根据巡检要求评估功能层反馈的巡检结果以确定巡检方案是否合格；
还用于在巡检方案不合格时重新基于实时多维巡检数据制定巡检方案并下达至功能层，在巡检方案合格时将巡检方案及其对应的巡检结果定义为实时孪生数据，并将巡检方案下发给巡检人员；
其中，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；
所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述巡检方案，包括下述中的至少一种：巡检人员信息、巡检设备、巡检路径、巡检时间或频率、在巡检设备上需要执行的巡检行为。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述***还包括数据层，用于接收并存储所述传感层上传的实时多维巡检数据；
所述传感层，包括：
环境传感器，用于采集巡检区域环境信息；
量测传感器，用于采集巡检区域中电力设备运行数据；
手持终端，具有唯一标识信息，用于在巡检人员操控下录入现场巡检信息；
定位设备，被灵活部署于巡检对象的巡检点上，用于与进入自身覆盖区域的手持终端进行信息交互以实现巡检人员定位；
通信设备，用于数据层与环境传感器、量测传感器、手持终端和定位设备之间的通信，以实现多维巡检数据实时传输。
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述环境传感器，包括：布置于巡检区域的温湿度传感器、区域气象站和尘埃气体检测设备，以及监控巡检区域直观状态的视频图像监控设备；
所述量测传感器，包括：内置于巡检区域中电力设备上的数据采集装置，以及外接于巡检区域中电力设备上的红外传感器、声波传感器和电磁传感器；
所述定位设备，包括：GPS定位设备、射频识别RFID设备和/或无需联网支持的二维码。
5.根据权利要求3～4任一项所述的基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述数据层，还用于存储历史多维巡检数据、历史孪生数据和巡检区域中各电力设备对应的构造信息；其中所述构造信息，包括：位置信息、物理结构信息、参数信息和运行知识；
所述孪生层，包括：
高精度3D建模结构，用于根据巡检对象的构造信息，通过三维建模软件和数值计算软件对巡检对象进行物理-知识驱动的高精度3D建模，得到巡检对象的驱动模型；
巡检区域环境与场景建模结构，用于根据巡检区域中各电力设备的位置信息和运行知识、通过Unity3D建立巡检环境与场景模型；
优化建模结构，用于历史多维巡检数据和历史孪生数据，对所述驱动模型和所述巡检环境与场景模型的组合模型进行数据驱动优化，得到精准化巡检对象的物理机制和巡检行为规则的数字孪生模型。
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述孪生层还包括：
更新结构，用于根据实时多维巡检数据和实时孪生数据，更新所述数字孪生模型。
7.根据权利要求1所述的基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述服务层，还用于：
基于数字孪生模型的模型数据，实时多维巡检数据和实时孪生数据，进行巡检设备状况和巡检结果的虚实同步展示。
8.根据权利要求1或7所述的基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述服务层，还用于：在将巡检方案下发给巡检人员之后，通过管理人员指导巡检人员执行巡检方案、导航巡检线路，并对巡检人员进行及时的巡检提醒。
9.根据权利要求8所述的基于数字孪生的电力巡检***，其特征在于，所述服务层，还用于：
在下发的巡检方案不能及时完成或者出现突发情况时，根据预设的补救规则，自动制定或调整巡检方案。
10.一种基于数字孪生的电力巡检方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：获取预先通过知识-数据混合驱动方式建立巡检对象的数字孪生模型；
步骤2：对巡检区域进行多维巡检数据实时采集；
步骤3：针对实时采集的多维巡检数据制定巡检方案；
步骤4：确定实时采集的多维巡检数据工况下，将巡检方案作用于数字孪生模型后的巡检结果；
步骤5：根据巡检要求评估巡检结果以确定巡检方案是否合格；
步骤6：在巡检方案不合格时返回步骤3，在巡检方案合格时将巡检方案下发给巡检人员；
其中，所述巡检区域为巡检对象所处的区域；
所述多维巡检数据，包括但不限于巡检区域环境信息、巡检区域中电力设备运行数据、巡检人员现场巡检信息和巡检人员定位信息。
CN202211659237.1A 2022-12-22 2022-12-22 一种基于数字孪生的电力巡检***和方法 Pending CN116052300A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211659237.1A CN116052300A (zh) 2022-12-22 2022-12-22 一种基于数字孪生的电力巡检***和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211659237.1A CN116052300A (zh) 2022-12-22 2022-12-22 一种基于数字孪生的电力巡检***和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116052300A true CN116052300A (zh) 2023-05-02

Family

ID=86117360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211659237.1A Pending CN116052300A (zh) 2022-12-22 2022-12-22 一种基于数字孪生的电力巡检***和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116052300A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117726145A (zh) * 2024-02-07 2024-03-19 广东电网有限责任公司广州供电局 电缆巡检处理方法、装置、电子设备和计算机可读介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104732608A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 ***通信集团辽宁有限公司 一种实时质检方法、装置及巡检***
CN110246235A (zh) * 2019-06-18 2019-09-17 广州供电局有限公司 一种基于Hololens混合现实技术的配电房现场巡检方法及***
WO2020164059A1 (zh) * 2019-02-14 2020-08-20 深圳市中联创新自控***有限公司 一种动环设备巡检方法、动环平台及动环设备巡检***
CN112381963A (zh) * 2020-11-12 2021-02-19 广东电网有限责任公司 一种基于数字孪生技术的电力物联网智能巡检方法及***
KR20220006294A (ko) * 2020-07-08 2022-01-17 텔스타홈멜 주식회사 디지털 트윈 기반 스마트 팩토리 운영 시스템 및 방법
WO2022021739A1 (zh) * 2020-07-30 2022-02-03 国网智能科技股份有限公司 一种语义智能变电站机器人仿人巡视作业方法及***
CN115209379A (zh) * 2022-08-15 2022-10-18 江苏方天电力技术有限公司 基于5g智能网联无人机的电网云边协同巡检***及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104732608A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 ***通信集团辽宁有限公司 一种实时质检方法、装置及巡检***
WO2020164059A1 (zh) * 2019-02-14 2020-08-20 深圳市中联创新自控***有限公司 一种动环设备巡检方法、动环平台及动环设备巡检***
CN110246235A (zh) * 2019-06-18 2019-09-17 广州供电局有限公司 一种基于Hololens混合现实技术的配电房现场巡检方法及***
KR20220006294A (ko) * 2020-07-08 2022-01-17 텔스타홈멜 주식회사 디지털 트윈 기반 스마트 팩토리 운영 시스템 및 방법
WO2022021739A1 (zh) * 2020-07-30 2022-02-03 国网智能科技股份有限公司 一种语义智能变电站机器人仿人巡视作业方法及***
CN112381963A (zh) * 2020-11-12 2021-02-19 广东电网有限责任公司 一种基于数字孪生技术的电力物联网智能巡检方法及***
CN115209379A (zh) * 2022-08-15 2022-10-18 江苏方天电力技术有限公司 基于5g智能网联无人机的电网云边协同巡检***及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴益虹;: "变电站智能巡检机器人的可靠运用", 通讯世界, no. 20, 25 October 2017 (2017-10-25) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117726145A (zh) * 2024-02-07 2024-03-19 广东电网有限责任公司广州供电局 电缆巡检处理方法、装置、电子设备和计算机可读介质
CN117726145B (zh) * 2024-02-07 2024-05-10 广东电网有限责任公司广州供电局 电缆巡检处理方法、装置、电子设备和计算机可读介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103984333B (zh) 一种电厂监控管理***
CN112149329B (zh) 核电厂关键设备的状态预演方法、***、设备及存储介质
CN105372581A (zh) 挠性电路板制造过程自动监测和智能分析***及方法
CN111741133B (zh) 一种云边端协同的气象智能预警***
CN112270429A (zh) 基于云边协同的动力电池极片制造设备维护方法和***
CN117078163A (zh) 基于数字孪生的物流仓储管控***及方法
CN117351521B (zh) 基于数字孪生的输电线鸟类检测方法、***、介质及设备
CN116052300A (zh) 一种基于数字孪生的电力巡检***和方法
CN115200554B (zh) 一种基于图片识别技术的无人机摄影测量监管***及方法
CN117128448A (zh) 一种lng储罐结构智能监测***
CN115952989A (zh) 基于数字孪生的自然灾害应急调度***
CN111857015B (zh) 输变电云端智能控制器
CN113920720A (zh) 高速公路隧道设备故障处理方法、装置及电子设备
CN111123248A (zh) 终端实时位置定位方法和***、终端全生命周期监控方法和***
CN117390590B (zh) 一种基于cim模型的数据管理方法及***
CN117424791B (zh) 一种大型电力通信网络故障诊断***
CN114626666B (zh) 一种基于全时空监测的工程现场进度识别***
CN114615344B (zh) 一种电力仪表智能规约转换方法与装置
EP4369121A1 (en) Industrial data extraction
CN112348209B (zh) 列车组运维***及方法、电子设备及可读存储介质
EP4369119A1 (en) Industrial automation data staging and transformation
US20240160198A1 (en) Industrial data source writeback
US20240160164A1 (en) Industrial automation data quality and analysis
US20240037424A1 (en) Methods and internet of things (iot) systems for managing operation progresses of smart gas pipeline networks
Xue et al. Digital twin system for transformer station based on cloud-edge collaboration architecture

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination