基于VR的變電站智能巡檢場景研究

剛毅凝 王東東 李 巍 王 鷗

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司信息通信分公司 沈陽 110006

基于VR的變電站智能巡檢場景研究

剛毅凝 王東東 李 巍 王 鷗

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司信息通信分公司 沈陽 110006

隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，其結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出復雜化的發(fā)展趨勢，在無人值守變電站數(shù)量越來越多的情況下，電網(wǎng)對信息系統(tǒng)的以來程度也在不斷加深。傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)不僅缺乏直觀有效的方式顯示規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)，同時也無法實現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的高效展示。為了改善這一狀況，本文將以變電智能巡檢場景為切入點，在變電站精細化三維建模的基礎上，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用，探究三維模型漫游與現(xiàn)場機器人巡檢結(jié)合的應用場景設計方案，最終獲得由于現(xiàn)場巡檢的用戶體驗效果,虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸興起，并且在各個領域中得到了廣泛應用，VR變電站智能巡檢場景研究是社會發(fā)展的必然結(jié)果，是以變電站精細化三維建模為基礎，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)對其進行有效融合，形成人機交互的變電站智能化巡檢。

變電站；虛擬現(xiàn)實；智能巡檢；研究

0 前言

隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，為電網(wǎng)發(fā)展提供了有利條件，現(xiàn)在無人值守的變電站數(shù)量越來越多，電網(wǎng)系統(tǒng)對信息技術(shù)越來越依賴，信息技術(shù)已經(jīng)成為電網(wǎng)中重要一部分內(nèi)容。傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)不能把復雜的信息顯示出來，需要工作人員進行檢測才能找出相關信息內(nèi)容，不但花費了大量的時間，還降低了工作人員的工作效率。而變電站智能巡檢能夠有效解決這一問題，主要依靠虛擬現(xiàn)實技術(shù)對變電站實際情況進行勘察，達到虛實結(jié)合、人機交互的效果。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，主要采用計算機發(fā)展中的高科技手段構(gòu)造出一個虛擬的境界，讓參與者感覺與現(xiàn)實世界相同，虛擬現(xiàn)實技術(shù)融合了很多方面的內(nèi)容，包括數(shù)字圖像處理、多媒體技術(shù)等方面內(nèi)容[1]。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是利用先進的技術(shù)手段，設計出逼真的效果，讓參與者有身臨其境之感，從虛擬中感受到現(xiàn)實世界。變電站智能巡檢場景設計主要是以變電站精細化三維建模，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使工作人員能夠在虛擬變電站進行勘察，按照巡檢的注意事項進行查看。并把變電站模型中的相關設備進行逐一檢查，把這些設備中的數(shù)據(jù)借助虛擬現(xiàn)實進行展現(xiàn)出來，讓相關部門能夠有效掌握這些信息，從而根據(jù)信息內(nèi)容對變電站進行監(jiān)管，針對存在的問題工作人員能夠及時找出解決的辦法，提供可視化的信息支撐。

2 變電站智能巡檢場景研究

（1）場景總體設計

變電站智能巡檢場景主要包括兩個部分。其一，虛實結(jié)合的智能操控，其二，信息融合的智能展示。變電站智能巡檢以虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為出發(fā)點，在三維模型中實時監(jiān)測變電站實際情況，從而了解變電站的相關信息，并對所顯示的信息內(nèi)容進行有效提取，選出對變電站有利的信息，并且對于設備中異常的聲音能夠進行監(jiān)測，使信息內(nèi)容以可視化的場景展現(xiàn)給工作人員。在信息展示方面，打破了巡查時業(yè)務人員查詢多個信息系統(tǒng)的模式，變電站智能巡檢主要以設備為單位，把與設備相關的信息和數(shù)據(jù)進行集中融合[2]，再統(tǒng)一展示，根據(jù)機器人現(xiàn)場采集的信息進行呈現(xiàn)，這樣不但減輕了工作人員的任務量，還能增強用戶的體驗感，增強用戶對變電站的認同感，從而促進電力企業(yè)長期發(fā)展。變電站智能巡檢場景主要通過可視化載體，把智能操控和智能展示兩個部分進行有效融合，實現(xiàn)虛實結(jié)合、人機互動的可視化場景。

（2）智能操控設計

虛實結(jié)合的智能操控是研究變電站機器人智能巡檢與仿真技術(shù)的融合協(xié)同，也就是在現(xiàn)實變電站中引入巡視機器人，這樣不但能夠確保信息和數(shù)據(jù)的精準度，還能變電站工作正常運行。在變電站三維仿真場景中引入模擬機器人，能夠確保機器人的仿真環(huán)境與現(xiàn)場實際情況相符，增強參與者的真實性。巡視機器人得到指令后，按照相關要求進行操作，不但使數(shù)據(jù)準確的展示出來，還能建立集成機制，對數(shù)據(jù)進行相關傳遞和轉(zhuǎn)換，為工作人員提供了較大的便利性?？梢晥鼍八故镜臄?shù)據(jù)主要包括外部數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)，內(nèi)部數(shù)據(jù)是指從本公司中所采取的相關數(shù)據(jù)，外部數(shù)據(jù)是從外部數(shù)據(jù)源所采取的數(shù)據(jù)，比如微氣象等。通過三維控制器發(fā)出統(tǒng)一的指令，能夠有效控制模擬機器人和巡檢機器人，雙方通過信息通信傳輸定位信息，從而為虛擬場景的集成信息提供了參考依據(jù)[3]，從而確保變電站工作順利進行。

（3）智能展示設計

信息集成的智能展示是在雙屏顯示模式下，把模擬機器人在仿真環(huán)境中巡檢時集成的設備實時運行數(shù)據(jù)，對巡視機器人所掌握的信息進行有效展示。工作人員可以對機器人所采集的信息進行疊加處理，對變電站實際情況進行合理分析，從而制定出可行性計劃，使變電站處于實時運行狀態(tài)，這樣不但能夠增強現(xiàn)場空間檢測的能力，還能達到協(xié)同工作的目的，進而提高工作人員的工作效率。其中，變電站智能巡檢場景的核心分析點主要包括幾個方面：其一，實時數(shù)據(jù)展示。工作人員在仿真環(huán)境中對任何一個設備進行定位，能夠了解該設備的運行數(shù)據(jù)、環(huán)境信息等方面內(nèi)容，使其在虛擬設備上進行直觀呈現(xiàn)[4]。其二，實時圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控。工作人員可以對攝像機等儀器進行監(jiān)看，并配合自動巡視功能，使工作人員在后臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是科學技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，變電站智能巡檢場景不但能夠彌補傳統(tǒng)人工方式巡檢的不足，還能增強變電站實時空間分析能力，使工作人員能夠?qū)υO備進行全方位的監(jiān)測，為變電站的運行提供技術(shù)方面的保障，從而促進變電站正常運行。

[1]魏焱.基于VR的變電站智能巡檢場景研究與設計[J].科技視界，2013(27):316-318.

[2]阮海波,鄭躍軍.基于VR的變電站智能巡檢場景研究分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2017(03):175-176.

[3]謝成.基于虛擬實境技術(shù)的變電站三維仿真培訓平臺的研制[D].上海交通大學，2009.

[4]王鑫,王麗曄,邵辰飛.基于虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)的電力統(tǒng)一監(jiān)控平臺[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014(18):183-184.

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