一种基于数字孪生的异常空间位置定位方法及系统与流程

本发明涉及状态监测，并且更具体地，涉及一种基于数字孪生的异常空间位置定位方法及系统。

背景技术：

1、电力成为能源行业中发展最快的行业之一，相比于2011年，2021年国家电网27家省公司运行的变电站/换流站数量翻番达到了4万多座，由于需要运维的变电站和电力设备快速增加，但电力设备运维人员数据量相对有限，导致运维人员运维工作量已经达到饱和；

2、传统的电力设备状态运维是基于状态监测导则的阈值分析，阈值分析很难实现对设备异常状态的差异化主动预警，在线监测告警信息很难被运维人员核实，导致大量在线监测告警信息没有形成有效的预警，反而增加了运维人员区分在线监测装置误告警的工作量；

3、基于高清摄像头、红外摄像头、巡视机器人、无人机等手段的立体巡视可有效减轻设备运维人员去现场巡视的压力，但不同采集装置获取的图像是相对孤立的，很难通过拼接获取设备外观全景状态，存在巡视点位遗漏导致的设备缺陷漏检；

4、目前数字孪生技术在电力设备运维方面主要是设备结构三维可视化展示，无法有效表征电力设备状态；

5、多物理场仿真是一种有效预测设备状态的方法，主要在高校和科研机构中应用较多，当设备出现故障时，设备厂商可通过多物理场仿真对设备故障进行仿真反演，而电力设备运维人员不具备多物理场仿真的能力，很难将设备在线监测信息、巡视信息、设备工况和设备运行数据进行综合分析。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种基于数字孪生的异常空间位置定位方法，包括：

2、针对电力设备，建立用于对电力设备进行异常空间位置定位的数字孪生模型，所述数据孪生模型，包括：电力设备的外部实景三维模型和内部仿真模型；

3、对所述电力设备的在线监测数据源和定位巡检装备，与所述外部实景三维模型进行配准融合，以得到在线监测数据源的在线监测数据和定位巡检装备的巡检数据，与外部实景三维数据融合的第一场域结果；

4、基于所述内部仿真模型对所述电力设备内部多物理场进行仿真，以得到电力设备内部多物理场在电力设备外部表征的第二场域结果；

5、基于所述第一场域结果和第二场域结果，对所述内部仿真模型的参数进行修正，以得到电力设备的内部仿真基准模型；

6、基于所述内部仿真基准模型对所述电力设备内部多物理场进行仿真，以得到电力设备内部多物理场在电力设备外部表征的第三场域结果，对所述第一场域结果与第三场域结果进行比对，以确定所述第一场域结果与第三场域结果的差异趋势，基于所述差异趋势对电力设备的异常空间位置进行定位。

7、可选的，方法，还包括：对所述电力设备外部实景三维模型和电力设备内部仿真模型，进行标定配准融合。

8、可选的，第一场域结果，包括：电力设备在线监测数据与外部实景三维模型融合的场域结果和电力设备巡视数据与外部实景三维模型融合的场域结果。

9、可选的，标定电力设备在线监测数据源的空间位置，并与外部实景三维模型进行空间配准融合，以得到在线监测数据源监测的在线监测数据与外部实景三维模型融合的场域结果。

10、可选的，定位巡视装备的位置和姿态，同步采集巡视装备的位置数据、姿态数据和巡视数据，将所述位置数据、姿态数据和巡视数据与外部实景三维模型进行空间配准融合，以得到巡视数据与外部实景三维模型融合的场域结果。

11、可选的，基于电力设备不同工况下的实时工况数据，作为内部仿真模型的输入数据，对所述电力设备内部多物理场进行仿真。

12、可选的，方法，还包括：对定位的异常空间位置进行复核，确定差异趋势的来源，基于所述差异趋势的来源生成运维建议。

13、再一方面，本发明还提出了一种基于数字孪生的异常空间位置定位系统，包括：

14、模型生成单元，用于针对电力设备，建立用于对电力设备进行异常空间位置定位的数字孪生模型，所述数据孪生模型，包括：电力设备的外部实景三维模型和内部仿真模型；

15、第一融合单元，用于对所述电力设备的在线监测数据源和定位巡检装备，与所述外部实景三维模型进行配准融合，以得到在线监测数据源的在线监测数据和定位巡检装备的巡检数据，与外部实景三维数据融合的第一场域结果；

16、第二融合单元，用于基于所述内部仿真模型对所述电力设备内部多物理场进行仿真，以得到电力设备内部多物理场在电力设备外部表征的第二场域结果；

17、修正单元，用于基于所述第一场域结果和第二场域结果，对所述内部仿真模型的参数进行修正，以得到电力设备的内部仿真基准模型；

18、定位单元，用于基于所述内部仿真基准模型对所述电力设备内部多物理场进行仿真，以得到电力设备内部多物理场在电力设备外部表征的第三场域结果，对所述第一场域结果与第三场域结果进行比对，以确定所述第一场域结果与第三场域结果的差异趋势，基于所述差异趋势对电力设备的异常空间位置进行定位。

19、可选的，模型生成单元还用于：对所述电力设备外部实景三维模型和电力设备内部仿真模型，进行标定配准融合。

20、可选的，第一场域结果，包括：电力设备在线监测数据与外部实景三维模型融合的场域结果和电力设备巡视数据与外部实景三维模型融合的场域结果。

21、可选的，标定电力设备在线监测数据源的空间位置，并与外部实景三维模型进行空间配准融合，以得到在线监测数据源监测的在线监测数据与外部实景三维模型融合的场域结果。

22、可选的，定位巡视装备的位置和姿态，同步采集巡视装备的位置数据、姿态数据和巡视数据，将所述位置数据、姿态数据和巡视数据与外部实景三维模型进行空间配准融合，以得到巡视数据与外部实景三维模型融合的场域结果。

23、可选的，基于电力设备不同工况下的实时工况数据，作为内部仿真模型的输入数据，对所述电力设备内部多物理场进行仿真。

24、可选的，定位单元还用于：对定位的异常空间位置进行复核，确定差异趋势的来源，基于所述差异趋势的来源生成运维建议。

25、再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

26、处理器，用于执行一个或多个程序；

27、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。

28、再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

30、本发明提供了一种基于数字孪生的异常空间位置定位方法，包括：针对电力设备，建立用于对电力设备进行异常空间位置定位的数字孪生模型，所述数据孪生模型，包括：电力设备的外部实景三维模型和内部仿真模型；对所述电力设备的在线监测数据源和定位巡检装备，与所述外部实景三维模型进行配准融合，以得到在线监测数据源的在线监测数据和定位巡检装备的巡检数据，与外部实景三维数据融合的第一场域结果；基于所述内部仿真模型对所述电力设备内部多物理场进行仿真，以得到电力设备内部多物理场在电力设备外部表征的第二场域结果；基于所述第一场域结果和第二场域结果，对所述内部仿真模型的参数进行修正，以得到电力设备的内部仿真基准模型；基于所述内部仿真基准模型对所述电力设备内部多物理场进行仿真，以得到电力设备内部多物理场在电力设备外部表征的第三场域结果，对所述第一场域结果与第三场域结果进行比对，以确定所述第一场域结果与第三场域结果的差异趋势，基于所述差异趋势对电力设备的异常空间位置进行定位。本发明基于孪生模型得到场域结果，在通过场域结果得到差异趋势，基于差异趋势进行定位，能够表征设备状态，且计算量小。