专利名称：一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变电站安全区域监控系统领域，特别涉及一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统。
背景技术：
电力行业对安全性有着非常高的要求，设备的安全可靠和人员生命安全是安全性的两个重要方面。变电站事故主要包括设备发生故障和人身伤亡事故两种。在这些事故发生之后寻找原因都能看出是因为设备运行异常状态没能及时发现；人员对设备操作疏忽没有按照事先要求来进行操作导致。要是设备发生故障没有及时处理将会给社会生活带来诸多不便和惨重的经济损失，而人身伤亡事故将带来更为惨重的损失和伤害。而目前，在变电站设备运行状态的巡视及安全区域监控全过程的自动化方面还没有相关技术。通过该项目的实施，研究变电站设备运行状态的自动巡视及安全区域自动监控技术，对安全区域的自动监控，减少人员伤亡事故，保证变电站的安全运行和人员操作的人身安全。超宽带(UWB)无线定位技术属于无线定位技术的一种，由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低，尤其是能提供非常精确的定位精度等优点，成为无线定位技术的热点和首选。
实用新型内容本实用新型的目的在与提供一种工作稳定、使用方便、能够在变电站用高精度实时定位技术对变电站中的移动目标进行实时跟踪监测，结合设备带电状况和安全距离判断移动目标位置的安全性。为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为:一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，本实用新型特征在于:所述的变电站安全区域监控系统由前端UWB智能定位监控单元、后台主控通信中心、UffB移动式定位标签、报警控制单元及智能客户端组成；所述的前端UWB智能定位监控单元通过光纤和电缆与后台主控通信中心连接；所述的报警控制单元通过线缆与后台主控通信中心连接；所述的前端UWB智能定位监控单元通过超频宽带无线与UWB移动式定位标签通讯。本实用新型所述的前端UWB智能定位监控单元包括UWB固定式定位传感器、及连接在UWB固定式定位传感器上的UWB固定式定位传感器天线，UffB固定式定位传感器还分别与光纤收发器和电源控制模块连接，光纤收发器还与电源控制模块连接；整个UWB智能定位监控单元设置在外壳内；其中:所述的后台主控通信中心由数据服务器、显示屏幕、光纤收发器、以太网交换机分别与电源控制模块连接组成；[0010]所述的UWB移动式定位标签包括UWB移动式定位传感器，分别与UWB移动式定位传感器连接的UWB移动式定位传感器天线及便携式电池组组成；所述的报警控制单元包括音频功放和与之相连的室外防水喇叭组成；所述的智能客户端分别设置有设备状态查询应用模块、监控信息查询应用模块、预警信息发布应用模块及三维场景漫游应用模块。本实用新型所述的前端UWB智能定位监控单元由至少4组组成，每个前端UWB智能定位监控单元具有单独的通讯识别码。本实用新型所述的UWB移动式定位标签为一个以上，每个UWB移动式定位标签具有单独的通讯识别码。本实用新型所述的变电站安全区域监控系可实现的变电站内所携带UWB移动式定位标签人员的三维空间坐标误差在40厘米以下。本实用新型所述的前端UWB智能定位监控单元的及外壳为非屏蔽型材料外壳。本实用新型所述的变电站安全区域监控系统可以时时获得变电站内所携带UWB移动式定位标签人员的三维空间坐标，同时在三维平台上进行显示，形成运行轨迹并保存。本实用新型相对于现有技术，其优点如下:1、本实用新型对实际变电站进行三维建模，与安全区域监控相结合，获取人员在变电站现场的实时位置，实时更新到虚拟三维场景，使虚拟三维场景中人员位置与现实场景中的人员保持同步。2、本实用新型可以通过UWB时时定位技术实现三维定位精度达40厘米以下。3、本实用新型可实现综合对目标所处位置进行分析，确保安全性，若发现危险及时通过语音喇叭进行预警。4、本实用新型具备目标三维数据时时保存，绘制目标移动轨迹，可提供实时信息、历史信息以及设备信息的查询功能。5、本实用新型具备在220KV及以下变电站可安全使用。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地说明。
图1是本实用新型的系统原理方框图图2是本实用新型的前端UWB智能定位监控单元结构示意图图3是本实用新型的UWB移动式定位标签结构示意图具体实施方式
见图1、图2、图3，一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，本实用新型特征在于:所述的变电站安全区域监控系统由前端UWB智能定位监控单元1、后台主控通信中心2、UffB移动式定位标签3、报警控制单元4及智能客户端5组成；所述的前端UWB智能定位监控单元I通过光纤和电缆与后台主控通信中心2连接；所述的报警控制单元4通过线缆与后台主控通信中心2连接；所述的前端UWB智能定位监控单元I通过超频宽带无线与UWB移动式定位标签3通讯。本实用新型所述的前端UWB智能定位监控单元I包括UWB固定式定位传感器11、及连接在UWB固定式定位传感器11上的UWB固定式定位传感器天线13，UWB固定式定位传感器11还分别与光纤收发器12和电源控制模块14连接，光纤收发器12还与电源控制模块14连接；整个UWB智能定位监控单元I设置在外壳15内；其中:所述的后台主控通信中心2由数据服务器21、显示屏幕22、光纤收发器23、以太网交换机24分别与电源控制模块25连接组成；所述的UWB移动式定位标签3包括UWB移动式定位传感器31，分别与UWB移动式定位传感器31连接的UWB移动式定位传感器天线32及便携式电池组33组成；所述的报警控制单元4包括音频功放41和与之相连的室外防水喇叭42组成；所述的智能客户端5分别设置有设备状态查询应用模块51、监控信息查询应用模块52、预警信息发布应用模块53及三维场景漫游应用模块54。本实用新型所述的前端UWB智能定位监控单元I由至少4组组成，每个前端UWB智能定位监控单元具有单独的通讯识别码。本实用新型所述的UWB移动式定位标签3为一个以上，每个UWB移动式定位标签具有单独的通讯识别码。本实用新型所述的变电站安全区域监控系可实现的变电站内所携带UWB移动式定位标签人员的三维空间坐标误差在40厘米以下。本实用新型所述的前端UWB智能定位监控单元I的及外壳15为非屏蔽型材料外壳。本实用新型所述的变电站安全区域监控系统可以时时获得变电站内所携带UWB移动式定位标签人员的三维空间坐标，同时在三维平台上进行显示，形成运行轨迹并保存。本实用新型前端UWB智能定位监控单元I中的UWB固定式定位传感器11通过所带的以太网口与光纤收发器12的以太网口连接，通过光纤连接到后台主控通信中心2的光纤收发器23，以实现数据的通讯。前端UWB智能定位监控单元I中的电源控制模块14直流端连接光纤收发器12，交流端连接后台主控通信中心2的电源控制模块25，实现电源的总控。报警控制单元4中的室外防水喇叭42通过音频线与安装于后台主控通信中心2中的功放连接，并通过电缆与后台主控通信中心2的电源控制模块25连接，实现音频信号与电源的控制。前端UWB智能定位监控单元I由至少4组组成，给每个前端UWB智能定位监控单元设置独立的局域网内IP地址，使其具有单独的通讯识别码。进一步设置UWB移动式定位标签3的局域网内IP地址，同样使其具有单独的通讯识别码。搭建起后台主控通信中心2各设备的连接，实现数据服务器21、显示屏幕22、光纤收发器23、以太网交换机24及电源控制模块25连接。再进一步，搭建智能客户端5所包含有设备状态查询应用模块51、监控信息查询应用模块52、预警信息发布应用模块53及三维场景漫游应用模块54。前端UWB智能定位监控单元I通过超频宽带无线与UWB移动式定位标签3通讯。通过测定前端UWB智能定位监控单元I各个单元与UWB移动式定位标签3之间的通讯到达时间差计算出距离，并上送到后台主控通信中心2。[0049]通过建立变电站内的所有变电设备的虚拟空间坐标，建立起三维模型。并测量出前端UWB智能定位监控单元I中UWB固定式定位传感器天线13中心点的三维空间坐标。通过变电站安全区域监控系统时时获得变电站内所携带UWB移动式定位标签人员的三维空间坐标，同时在三维平台上进行显示，形成运行轨迹并保存。通过实时定位平台传回目标的实时位置坐标，通过数据库读取设备坐标、安全距离等信息，通过得到的设备的实时带电状态等数据，综合对目标所处位置进行分析，确保安全性，若发现危险及时通过语音喇叭进行预警。一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统具备在220KV及以下变电站用高精度实时定位技术对变电站中的移动目标进行实时跟踪监测，实现三维定位精度达到40厘米以下，结合设备带电状况和安全距离判断移动目标位置的安全性，获取人员在变电站现场的实时位置，实时更新到虚拟三维场景，使虚拟三维场景中人员位置与现实场景中的人员保持同步。并可在三维场景中查看人员信息和设备的状态等信息，系统还提供目标实时信息、历史信息以及设备信息的查询功能。
权利要求1.一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，其特征在于:所述的变电站安全区域监控系统由前端UWB智能定位监控单元(I)、后台主控通信中心(2)、UWB移动式定位标签(3)、报警控制单元(4)及智能客户端(5)组成；所述的前端UWB智能定位监控单元(I)通过光纤和电缆与后台主控通信中心(2)连接；所述的报警控制单元(4)通过线缆与后台主控通信中心(2)连接；所述的前端UWB智能定位监控单元(I)通过超频宽带无线与UWB移动式定位标签(3)通讯。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，其特征在于:所述的前端UWB智能定位监控单元(I)包括UWB固定式定位传感器(11)、及连接在UWB固定式定位传感器(11)上的UWB固定式定位传感器天线(13)，UffB固定式定位传感器(11)还分别与光纤收发器(12)和电源控制模块(14)连接，光纤收发器(12)还与电源控制模块(14)连接；整个UWB智能定位监控单元(I)设置在外壳(15)内； 其中:所述的后台主控通信中心(2)由数据服务器(21)、显示屏幕(22)、光纤收发器(23)、以太网交换机(24)分别与电源控制模块(25)连接组成； 所述的UWB移动式定位标签(3)包括UWB移动式定位传感器(31)，分别与UWB移动式定位传感器(31)连接的UWB移动式定位传感器天线(32)及便携式电池组(33)组成； 所述的报警控制单元(4)包括音频功放(41)和与之相连的室外防水喇叭(42)组成； 所述的智能客户端(5)分别设置有设备状态查询应用模块(51)、监控信息查询应用模块(52 )、预警信息发布应用模块(53 )及三维场景漫游应用模块(54 )。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，其特征在于:所述的前端UWB智能定位监控单元(I)由至少4组组成，每个前端UWB智能定位监控单元具有单独的通讯识别码。
4.根据权利要求1或2所上述的一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，其特征在于:所述的UWB移动式定位标签(3)为一个以上，每个UWB移动式定位标签具有单独的通讯识别码。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，其特征在于:所述的变电站安全区域监控系可实现的变电站内所携带UWB移动式定位标签人员的三维空间坐标误差在40厘米以下。
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，其特征在于:所述的前端UWB智能定位监控单元(I)的及外壳(15)为非屏蔽型材料外壳。
7.根据权利要求1或所述的一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，其特征在于:所述的变电站安全区域监控系统可以时时获得变电站内所携带UWB移动式定位标签人员的三维空间坐标，同时在三维平台上进行显示，形成运行轨迹并保存。
专利摘要一种基于虚拟现实与高精度定位设备结合的变电站安全区域监控系统，本实用新型由前端UWB智能定位监控单元(1)、后台主控通信中心(2)、UWB移动式定位标签(3)、报警控制单元(4)及智能客户端(5)组成；所述的前端UWB智能定位监控单元(1)通过光纤和电缆与后台主控通信中心(2)连接；所述的报警控制单元(4)通过线缆与后台主控通信中心(2)连接；所述的前端UWB智能定位监控单元(1)通过超频宽带无线与UWB移动式定位标签(3)通讯。本实用新型工作稳定、使用方便、能够在变电站用高精度实时定位技术对变电站中的移动目标进行实时跟踪监测，结合设备带电状况和安全距离判断移动目标位置的安全性。
文档编号G08B25/00GK203038439SQ201220559130
公开日2013年7月3日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者洪波, 吴猛, 赵永泉, 李国文, 崔政, 杨晴, 张志生, 张玉龙, 马孟昕 申请人:云南电网公司西双版纳供电局, 云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院, 昆明能讯科技有限责任公司