基于虚拟现实技术的电网系统防人因质量管理系统的制作方法

1.本发明属于电网管理与虚拟现实技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的电网系统防人因质量管理系统。


背景技术：

2.电力作业具有专业性强、操作繁琐、执行风险高等特点，每个变电站或核电厂在反应堆各个状态下都涉及到大量的作业，一旦操作不当，轻则导致机组瞬态，重则直接导致设备、人员损伤，发生的任何问题在某种程度上都来源于人的失误，国际电力界多年运行经验表明，变电站高达70％的事故都是由人因失误造成。人因失误的发生绝大部分都是人的不规范行为习惯导致的，为了减少人因失误发生，需要对员工的行为习惯进行规范化培训。员工行为规范的培养需要一个不断强化的过程，需要借助合适的培训设备或教具进行不断强化训练，目前变电站缺少这种行为规范训练教具，只能进行局限于人因失误理论方面的培训，无法进行行为规范方面训练。
3.当下已有智能防人因失误相关技术出现，因此，如何有效地将智能防人因失误技术应用到智能化规程执行中，结合虚拟现实技术提高防人因管理，并保障智能化作业规程高效准确的执行成为亟待解决的问题。
4.为更好防止人因失误的问题，公开号为“cn111950359a”的中国发明专利公开了一种核电厂防止人因失误智能化系统及方法，该系统包括行为标准库，图像识别模块，人员定位计算模块，行为大数据分析模块，行为数据模块，行动终端和行为偏差预警模块；行为标准库和图像识别模块，人员定位计算模块，行为大数据分析模块进行数据交互。该方法包括步骤一：传输任务信息；步骤二：识别匹配；步骤三：测试计算距离；步骤四：行为采集分析；步骤五：对比分析。本发明以核电厂九大典型人因失误模式为指引，以减少现场人因安全事件为最终目标，系统功能与电厂工作前、工作中和工作后三个阶段进行一一应对。
5.公开号为“cn112825215a”的中国发明专利公开了一种基于虚拟现实技术的核电厂防人因培训系统及方法，该系统中，虚拟场景开发设备，用于获取核电厂每个专业对应的实际场景素材，并根据每个专业对应的实际场景素材开发每个专业对应的虚拟培训场景；vr设备，用于实时将vr设备对应的学员的操作数据和位置数据上传至服务器；服务器，用于接收vr设备实时上传的vr设备对应的学员的操作数据和位置数据，并根据当前选择的专业从虚拟培训场景中选取目标虚拟培训场景，根据操作数据和位置数据以及目标虚拟培训场景将实时虚拟操作画面渲染显示到vr设备上以及外部显示屏上。通过本发明，在进行核电防人因培训时，降低教员和学员培训的风险以及成本的同时，保证了培训质量。
6.但现有技术存在以下缺陷和不足：公开号为“cn111950359a”的中国发明专利（一种核电厂防止人因失误智能化系统及方法）人员的互动体验感不足，管理效果不好。
7.公开号为“cn112825215a”的中国发明专利（一种基于虚拟现实技术的核电厂防人因培训系统及方法）存在功能用途单一，未能有效利用虚拟现实技术扩展质量管理功能，要
求实时联网，不能实现离线浏览等技术问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实技术的电网系统防人因质量管理系统。利用虚拟现实技术对变电站运行周期进行防人因质量管理，通过虚拟现实技术增强用户的互动体验感，该管理平台支持离线浏览，减少用户端对网络的依赖，扩展了实现防人因质量管理的使用范围。
9.具体采用以下技术方案：一种基于虚拟现实技术的电网系统防人因质量管理系统，其特征在于，包括：用户层、业务应用层、应用支撑层、数据资源层以及基础设施层；所述用户层用于使用户和系统管理员对平台进行管理，其中系统管理员具有对平台进行配置和修改的权限；所述业务应用层包括：vr管理模块、质量卡管理模块、远程互通模块、数据报表模块以及管理信息管理模块；所述应用支撑层包括异步切片模块；所述数据资源层用于存储电网内各个场景以及各个设备的全景照片和参数，包括场景数据库和设备数据库；所述基础设施层包括通信网络和基础支撑设备。
10.进一步地，所述异步切片模块通过将球形全景图内贴于球体模型内部并从某个方向获取视图图像以快速得到切片图，具体步骤如下：获取球形全景图；根据所述球形全景图在虚拟三维世界中创建球体模型；将所述球形全景图贴于所述球体模型的内球面得到球体展示视图；获取以所述球体模型的中心为视点在目标切片方向上并在预设视角内所述球体展示视图的视图图像，作为球形全景图在目标切片方向上的全景切片图。
11.进一步地，所述vr管理模块包括输入模块、3d模型转换模块、存储模块、3d模型功能实现模块、vr实现模块和基本系统链接模块。所述vr管理模块可以直接配置有客户端，如设置在移动终端上的app等。
12.进一步地，所述输入模块用于采集变电站的结构，系统和组件的3d设计模型，包括：3d设计模型输入模块，主体输入模块，辅助设备输入模块，现场设计输入模块和摄影模型输入模块；所述3d设计模型输入模块用于接收变电站的结构设计，系统设计和主体设计的3d设计模型；所述主体输入模块用于从主体供应商服务器接收主体的2d绘图信息；所述辅助设备输入模块用于从辅助设备供应商服务器接收辅助设备的2d绘图信息；所述现场设计输入模块用于从承包商服务器接收承包商的现场设计模型；所述摄影模型输入模块基于2d绘图信息接收摄影模型的输入。
13.进一步地，所述3d模型转换模块用于将从输入单元接收的3d设计模型和2d模型转
换为3d模型；所述存储模块用于存储总体设计的3d模型，主设备和辅助设备供应商的2d模型，施工现场设计模型，由3d模型转换模块转换的拍摄模型和3d模型。
14.进一步地，所述存储模块包括：3d设计模型存储模块、主体存储模块、辅助设备存储模块、现场设计存储模块和摄影模型存储模块；所述3d设计模型存储模块存储变电站的结构设计、系统设计和主体设计的3d设计模型；所述主体存储模块存储从主体供应商服务器接收的主体的2d绘图信息；所述辅助设备存储模块存储从辅助设备供应商服务器接收的辅助设备的2d绘图信息；所述现场设计存储模块存储从建筑公司服务器输入的建筑公司的场地设计模型；所述摄影模型存储模块存储拍摄获得的模型。
15.进一步地，所述3d模型功能实现模块通过使用用于仿真主单元和辅助单元的主单元模型和辅助单元模型实现；所述vr实现模块基于从3d模型功能实现模块的3d模型，虚拟环境空间中变电站的结构、系统和设备的集成3d模型，使用vr转换设备展示变电站的结构和系统，实现部件的模拟操作以及基于vr的功能；所述基本系统链接模块用于链接变电站的结构，系统和部件的相关过程，以及附图和设施信息。
16.与现有技术相比，本发明及其优选方案通过虚拟现实技术实现变电站防人因管理各种措施的整合，包括对人员技术水平的培训，对人员安全意识的培养，规范人员的行为。同时，平台用户端可下载基于虚拟现实的3d模型的离线数据包，支持在无网络环境下，进行全景的浏览、操作体验；还可通过离线浏览app，支持移动设备无网络环境下的体验。
附图说明
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：图1是本发明实施例提供的系统模型示意图。
18.图2是本发明实施例提供的vr管理模块示意图。
19.图3是本发明实施例提供的控制连接结构示意图。
具体实施方式
20.为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
21.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
22.如图1所示，为本实施例系统技术架构图，包括用户层、业务应用层、应用支撑层、数据资源层以及基础设施层。在用户层中，用户可使用平台进行质量管理，系统管理员具有对平台进行配置和修改的权限；业务应用层包括vr管理模块、质量卡管理模块、远程互通模
块、实景直播模块、数据报表模块以及管理信息管理模块；应用支撑层包括异步切片模块；数据资源层用于存储电网内各个场景以及各个设备的全景照片和参数，包括场景数据库和设备数据库；基础设施层包括通信网络和基础支撑。
23.本实施例采用的异步切片技术具有全景切片图的便捷和异步操作的高效的优点，通过将球形全景图内贴于球体模型内部并从某个方向获取视图图像即可快速得到切片图，简单便捷，详细步骤如下：获取球形全景图；根据球形全景图在虚拟三维世界中创建球体模型；将球形全景图贴于球体模型的内球面得到球体展示视图；获取以球体模型的中心为视点在目标切片方向上并在预设视角内球体展示视图的视图图像，作为球形全景图在目标切片方向上的全景切片图。
24.图2是根据本发明实施例的基于虚拟现实技术的电网系统防人因质量管理平台的虚拟现实流程图，图3是根据本发明实施例的表示虚拟现实实现装置的结构示意图。
25.如图2所示，本实施例的vr管理模块包括输入模块、3d模型转换模块、存储模块、3d模型功能实现模块、vr实现模块、基本系统连接模块、用户端、以及用户端存储模块。
26.其中，输入模块用于采集变电站的结构，系统和组件的3d设计模型，例如建筑公司的建筑设计模型，包括：3d设计模型输入模块，主体输入模块，辅助设备输入模块，现场设计输入模块和摄影模型输入模块。3d设计模型输入模块可以用于接收变电站的结构设计，系统设计和主体设计的3d设计模型，主体输入模块可以从主体供应商服务器接收主体的2d绘图信息。辅助设备输入模块可以从辅助设备供应商服务器接收辅助设备的2d绘图信息，辅助设备的2d绘图信息包括有关泵和阀的信息。现场设计输入模块可以从承包商服务器接收承包商的现场设计模型，现场设计模型包括诸如仪表管和导管的信息。摄影模型输入模块可以基于2d绘图信息来接收摄影模型的输入，该摄影模型的输入用于补偿3d设计模型和2d模型的限制。拍摄模型可以包括设备，地板，结构和系统的摄影和视频拍摄模型以及激光扫描模型。
27.3d模型转换模块可以将从输入单元接收的3d设计模型和2d模型转换为3d模型。另外，为了补偿3d设计模型和基于2d模型转换的3d模型的精度的局限性，可以拍摄照片和视频以及对设备、地板、结构和系统模型进行激光扫描，转换为3d模型。
28.存储模块用于存储总体设计的3d模型，主设备和辅助设备供应商的2d模型，施工现场设计模型，由3d模型转换模块转换的拍摄模型和3d模型。存储模块具体可以细分为：3d设计模型存储模块，主体存储模块，辅助设备存储模块，现场设计存储模块，摄影模型存储模块。
29.3d设计模型存储模块存储变电站的结构设计，系统设计和主体设计的3d设计模型，主体存储模块存储从主体供应商服务器接收的主体的2d绘图信息，辅助设备存储模块存储从辅助设备供应商服务器接收的辅助设备的2d绘图信息，现场设计存储模块存储从建筑公司服务器输入的建筑公司的场地设计模型。摄影模型存储模块存储拍摄模型。
30.因此，可以由设备供应商和建筑公司分别管理和输入的模型信息，质量管理平台整合和统一变电站及其设施的所有模型。
31.3d模型功能实现模块可以通过使用用于仿真主单元和辅助单元的主单元模型和
辅助单元模型来实现主单元和辅助单元的功能。换句话说，用于建造和安装模拟的主要设备功能是在主要设备模型中实现的，而用于模拟辅助设备的拆卸和组装的辅助设备功能以及在其中的运行原理也已实现。辅助设备模型，例如泵和阀门。另外，3d模型功能实现模块可以用于包括主单元模型和辅助单元模型的3d细节的x射线图和剖视图。
32.vr实现模块基于从3d模型功能实现模块的3d模型，虚拟环境空间中变电站的结构，系统和设备的集成3d模型，vr实现模块在3d模型空间中使用vr转换设备来展示变电站的结构和系统，实现部件的模拟操作以及基于vr的功能，例如拆卸，组装和运行程序。
33.基本系统连接模块可以连接变电站的结构，系统和部件的相关过程，附图和设施信息。
34.在模型建立完成后，变电站可利用本平台对人员进行操作教学培训、操作考核，在培训考核过程中，通过虚拟现实技术增强用户的互动体验感，增强培训考核的效果。平台对厂区内的整体规划布局进行展示，能够在不同场景下快速索引跳转至指定区域，支持通过图片上传的方式添加电站厂房布置以及分区，将各个场景的大致分布情况直观快速的展示给用户，让用户对电站内部的结构一目了然。并在此基础上可以实现实景交互、实景沙盒、实景导航和实景直播等功能。
35.平台支持对数据进行汇总统计分析，直连mysql、sql server、postgresql等不同类型的数据源，能够通过数据报表或者数据可视化对分析后的数据信息进行展示。
36.用户端使用通过vr实现模块实现的虚拟环境空间，在变电站的生命周期（设计，购买，建造，运行和拆除）中实现基于vr的模拟表达，即用户端可以对变电站的结构，系统和部件执行构造前仿真和过程检查，同时用户端配有用户端存储模块，可用于缓存从服务端加载的3d模型数据，可在离线状态下进行培训、识别、导航等操作。
37.如图3所示，在平台的控制层面上，控制模块通过连接输入模块、3d模型转换模块、3d模型功能实现模块、存储模块进行系统运行的控制。
38.为此，根据本发明的实施例的基于虚拟现实技术的电网系统防人因质量管理平台可构造变电站的结构，系统和设备的3d模型，并且拍摄的照片辅助构造。通过虚拟现实技术将其转换为虚拟空间，可以将其用于基于单个设计系统的变电站防人因管理工作。另外，还具有如下效果：通过在建造前进行虚拟空间中的仿真来提高操作人员的理解力，进行操作培训、模拟演练，尽可能减少电网转运转过程中人的错误操作，提高电网系统安全性。
39.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
40.显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。