一种面向电力设备智能监造的光波导近眼显示系统的制作方法

1.本发明属于电力设备监造技术领域，具体涉及一种面向电力设备智能监造的光波导近眼显示系统。


背景技术：

2.电力设备作为电网运行的关键元件，与居民生活质量及企业生产质量直接挂钩，其质量好坏直接决定了电网的供电质量以及供电可靠性。如果电力设备在投入运行时存在质量问题，将会导致区域大停电等重大事故，因此有必要对电力设备进行质量把控。
3.一段时间以来，设备在生产制造、安装调试、运行时出现的质量问题数量明显增多。为此，电网公司应将质量关口前移，在设备制造中及时发现问题，确保设备的出厂质量。
4.现有的电力设备监造方法较为传统，主要依靠工作人员现场获取参数，主观性较大，难以满足电力设备质量控制要求，且效率低下。现有的电力设备监造在实际执行过程中不可避免存在人为原因造成的作业不规范问题及监控盲区，导致设备质量管控效果参差不齐。主要表征为：一是传统电力设备监造工作质量取决于参与人员专业水平及职业态度，关键参数记录手段单一，记录人为主观影响较大；二是关键业务环节专家后台支持缺少专业工具，沟通及时性差、有效沟通不足，不利于设备质量问题及时有效的解决。


技术实现要素：

5.本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种面向电力设备智能监造的光波导近眼显示系统，以在电力设备监造过程中更加精确地获取一些关键环节的参数，提高电力设备的监造效率。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种面向电力设备智能监造的光波导近眼显示系统，包括：
7.图像获取单元，用于获取目标电力设备图像信息；
8.数据处理单元，用于对获得的目标电力设备图像信息进行识别，获取电力设备参数信息；
9.内置程序单元，用于对所述电力设备参数信息进行评价；
10.投影单元，用于将所述电力设备参数信息及其评价结果生成图像光线，并射入光波导器件中；
11.所述光波导器件用于将所述图像光线传入人眼。
12.进一步地，所述内置程序单元内还设有电力设备各部件参数数据库，所述内置程序单元具体用于将电力设备参数信息与电力设备各部件参数数据库进行对比并得出参数评价结果，再将电力设备参数信息与评价结果发送给所述投影单元。
13.进一步地，所述投影单元包括微显示芯片及成像透镜组，用于将电力设备参数信息与评价结果射入光波导器件的耦入区域，在波导基底中经过全反射至耦出区域射入人眼，以使佩戴人员能够实时查看视野内的电力设备参数信息与评价结果。
14.进一步地，所述图像获取单元具体用于获取局部放电测试仪中的椭圆波形图，并将所述椭圆波形图传输至所述数据处理单元，所述数据处理单元用于对所述椭圆波形图进行特征识别，生成目标椭圆波形图特征参数，并将特征参数传输到所述内置程序单元。
15.进一步地，所述内置程序单元内置的电力设备各部件参数数据库存储有正常情况、尖端电晕放电、沿面放电、气隙放电、悬浮放电、引线处放电、端部绝缘组织放电的椭圆波形图特征参数，所述内置程序单元用于对所述目标椭圆波形图特征参数与数据库中的各类椭圆波形图特征参数进行比对，判断目标椭圆波形图的类型，并将故障类型生成文本数据发送至所述投影单元。
16.进一步地，所述投影单元内的微显示芯片接收所述文本数据后，在显示器上成像，并将文本数据光线透过所述成像透镜组射入光波导器件的耦入区域，光线在光波导器件内进行全反射至耦出区域射入人眼。
17.进一步地，所述光波导近眼显示系统还包括：信息传输单元，与所述数据处理单元通信连接，用于将现场佩戴人员的视野通过网络通信同步远程传输。
18.进一步地，所述信息传输单元具体包括：
19.收发模块，用于将现场佩戴人员视角共享给远程专家；
20.音频采集模块，用于采集现场佩戴人员的音频并通过所述收发模块发送给远程专家；
21.音频播放模块，用于通过所述收发模块接收远程专家的音频进行播放。
22.进一步地，所述图像获取单元是超清摄像头、双目摄像头、红外摄像头中的任意一种或多种的组合。
23.进一步地，所述光波导器件为采用几何光波导或衍射光波导技术的器件。
24.实施本发明具有如下有益效果：本发明的近眼显示系统将光波导技术应用于电力设备智能监造过程，通过光波导与各模块单元相结合，可以使得在电力设备监造过程中的一些关键环节的参数获取更加精确，避开了对生产过程的仿真，大大降低了数据计算量，可以有效降低参与人员专业水平及职业态度对监造结果的评价的影响；能辅助远程专家进行判断，同时现场人员与远程专家可以进行良好的沟通，发现问题能够及时得到解决，提高了监造效率。
附图说明
25.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。
26.图1是本发明实施例一种面向电力设备智能监造的光波导近眼显示系统的工作原理示意图。
27.图2是光波导成像原理示意图。
28.图3是将本发明实施例应用于变压器局部放电监测的原理示意图。
29.图4是本发明实施例中信息传输单元的工作构成示意图。
具体实施方式
30.以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
31.请参照图1所示，本发明实施例提供一种面向电力设备智能监造的光波导近眼显示系统，包括：
32.图像获取单元，用于获取目标电力设备图像信息；
33.数据处理单元，用于对获得的目标电力设备图像信息进行识别，获取电力设备参数信息；
34.内置程序单元，用于对所述电力设备参数信息进行评价；
35.投影单元，用于将所述电力设备参数信息及其评价结果生成图像光线，并射入光波导器件中；
36.所述光波导器件用于将所述图像光线传入人眼。
37.具体地，图像获取单元包括但不限于超清摄像头、双目摄像头、红外摄像头、温度传感器中的任意一种或多种的组合；数据处理单元可以为但不限于各类低功耗先进芯片；投影单元包括微显示芯片及成像透镜组或其他先进投影组件；光波导器件包括但不限于采用几何光波导、衍射光波导等先进光波导技术的器件；内置程序单元内还设有电力设备各部件参数数据库；电力设备参数包括但不限于设备尺寸、仪器读数、温度、试验波形等。文本、图像及语音传输通信协议包括但不限于lorawan、zigbee、ble、nb-iot、wifi等主流协议。
38.进一步地，本实施例的光波导近眼显示系统还包括信息传输单元，用于将佩戴人员的视野通过网络通信同步远程传输，实现关键环节专家与现场人员互动交流并指导设备监造。信息传输单元传输的内容包括但不限于语音，视频等。
39.光波导已被广泛应用于增强现实技术中，微显示芯片将光线射入成像透镜组中，经过成像透镜组将光线矫正为平行光后射入光波导耦入区域，光线的传播遵循菲涅耳公式，即当有两个不同折射率的均匀介质交界时，光线经过交界面时会发生折射现象，假设一均匀介质折射率、入射角分别为w1、m1，另一均匀介质折射率为w2，由菲涅耳公式可以根据两介质的折射率w1、w2和光线入射角m1计算出光线经过交界面时射入另一介质的折射角m2，其计算公式如下：
[0040][0041]
当时，该光线发生全反射。当光线射入光波导耦入区域时，光线在光波导与空气交界处发生全反射，直至耦出区域，将光线射入人眼，从而使图像成像于人眼前，光波导成像原理如图2所示。
[0042]
请再参照图3所示，本实施例的光波导近眼显示系统的工作原理及过程如下：
[0043]
现场人员佩戴该光波导近眼显示系统后，图像获取单元获取现场人员视角下的电力设备图像，将其传送至数据处理单元，数据处理单元对电力设备图像进行处理，生成电力设备参数信息，然后数据处理单元将电力设备参数信息传入内置程序单元，内置程序单元将电力设备参数信息与程序内置数据库进行对比得出参数评价结果，随后将电力设备参数
信息与评价结果发送给投影单元，投影单元将电力设备参数信息与参数评价结果射入光波导器件的耦入区域，在波导基底中经过全反射至耦出区域射入人眼，使佩戴人员能够实时查看视野内电力设备的参数信息与评价结果；与此同时，信息传输单元将佩戴人员视野通过网络通信同步传输至远程专家，使佩戴人员与远程专家共享一个视野，方便远程专家与现场人员沟通，对监造现场提供指导意见。
[0044]
在变压器出厂实验的监造过程中，需要对变压器进行局部放电(pd)测量，还要对套管本体试验(工频耐压、局部放电、油色谱、密封性能)进行出厂见证。以变压器局部放电智能监造为例，当现场人员佩戴所述近眼显示系统时，在变压器局部放电试验后，图像获取单元中的高清摄像头拍摄局部放电测试仪中的椭圆波形图，将拍摄的椭圆波形图传输至数据处理单元，数据处理单元对图像进行特征识别，生成目标椭圆波形图特征参数，随后将特征参数传入内置程序单元，内置程序单元内有正常情况、尖端电晕放电、沿面放电、气隙放电、悬浮放电、引线处放电、端部绝缘组织放电等典型情况下的局部放电测试椭圆波形图特征参数，通过对目标椭圆波形图特征参数与数据库中各类椭圆波形图特征参数进行比对，判断目标椭圆波形图的类型，内置程序单元将故障类型生成文本数据，发送至投影单元，投影单元内的微显示芯片在接收文本数据后，在显示器上成像，将文本数据光线透过成像透镜组射入光波导耦入区域，光线在光波导器件内进行全反射至耦出区域射入人眼，佩戴人员可以在波导镜片上观察到目标椭圆波形图类型显示文本，也可以同时透过波导玻璃看到视野内的目标椭圆波形图。
[0045]
再如图4所示，信息传输单元具体包括：收发模块，用于将现场佩戴人员视角共享给远程专家；音频采集模块，用于采集现场佩戴人员的音频并通过所述收发模块发送给远程专家；音频播放模块，用于通过所述收发模块接收远程专家的音频进行播放。具体来说，信息传输单元将现场佩戴人员视角经过收发模块共享给远程专家，使远程专家能够身临其境，椭圆波形图类型显示文本起到辅助判断的作用，远程专家通过自身经验及辅助判断结果能够较为快速、准确地得出判断，如果判断结果为某种故障类型，现场佩戴人员可以通过信息传输单元与远程专家进行讨论交流，实现在线实时互动，有助于提高设备监造效率及准确率。当然，该近眼显示系统还可以对电力设备评价结果以及现场监造视频进行储存，存储器可以内嵌在近眼显示系统中，也可以是其他移动端的存储器，同时该近眼显示系统可以对电力设备各环节见证点评价结果进行记录，方便相关人员查看。
[0046]
通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的近眼显示系统将光波导技术应用于电力设备智能监造过程，通过光波导与各模块单元相结合，可以使得在电力设备监造过程中的一些关键环节的参数获取更加精确，避开了对生产过程的仿真，大大降低了数据计算量，可以有效降低参与人员专业水平及职业态度对监造结果的评价的影响；能辅助远程专家进行判断，同时现场人员与远程专家可以进行良好的沟通，发现问题能够及时得到解决，提高了监造效率。
[0047]
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。