一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统的制作方法

本发明涉及变电站巡检，尤其涉及一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统。

背景技术：

1、近年来，变电站的发展经历了从数字化变电站、智能变电站到新一代智能变电站的更替，全站实现了数字化，但与此相比，随着电网规模日益增长，传统运检模式与电网发展之间的矛盾突显，变电站和变电运检模式明显滞后。长期以来变电运检以人工现场作业为主，日常工作仍沿袭传统，大量工作仍采用人工就地操作、手动抄录、现场频繁往返等形式，新技术的优势未能得到充分利用和有效发挥。特别是无人值守站的规模呈现快速递增趋势的形势下，而变电作业人员呈现相对紧缺的困境下，变电站日常巡视计划安排的巡视周期相对较长和巡视频次相对较少，巡视力度不足和巡视效果不明显，容易出现漏检、重复巡检的现象。一旦发生突发事故，就会造成不可挽回的损失。

2、例如，中国专利cn110286684a公开了一种变电站巡检机器人和变电站巡检系统；通过巡检机器人将变电站设备巡检流程标准化，以规范、有序的对校验工作进行引导和控制，使检验工作全过程安全可控、科学标准；但是该申请的巡检机器人在设备混乱以及电线复杂的变电站中，巡检效率较低，巡检效果较差。

技术实现思路

1、本发明主要解决现有的技术中变电站的巡检效率差的问题；提供一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，采用虚拟现实结合的方式进行变电站的日常巡检和故障感知，提高变电站的巡检效率，更好的对巡检信息进行展示。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，包括数据采集模块，实时采集变电站的检测数据以及采集变电站的多角度视频数据；数据解析模块，对采集的数据进行解析后进行故障诊断并将数据分类存储；场景搭建模块，根据采集的视频数据与三维背景融合，构建变电站虚拟场景；虚拟人物控制模块，搭建虚拟人物形象，根据指令控制虚拟人物在变电站虚拟场景中的行动，与虚拟人物进行信息交互以及虚拟人物与虚拟人物之间进行信息交互；主动感知模块，虚拟人物根据检测数据的变化进行场景切换，并对数据变化的设备进行缺陷分析后将分析结果进行展示。场景搭建模块中集成多个物理模型，方便虚拟场景的快速建立，数据采集模块的传感器实时更新数据，保证了数据的实时性，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体设备的全生命周期过程，元宇宙虚拟人物形象创建指设备部管理人员、电科院设备评价人员、变电站运维人员等进入元宇宙场景前创建虚拟数字人，具备数字化外形的虚拟人物，基于元宇宙技术的变电站实现监测全自动、智能化巡检，结合元宇宙变电站智能互动模块，实现典型故障、显著隐患的智能识别，逐步实现故障分析等功能，提高对数据的分析处理能力，实现巡检智能化。

3、作为优选，所述的数据采集模块包括若干个传感器和若干架无人机，若干架所述无人机包括均搭载高清摄像头进行视频拍摄，包括全景航拍无人机、局部拍摄无人机、设备拍摄无人机和零件拍摄无人机，所述全景航拍无人机用于俯拍整个变电站的全部面貌视频数据，所述局部拍摄无人机对负责区域内的变电站进行多次重复拍摄，所述设备拍摄无人机对变电站的单一设备进行视频拍摄，所述零件拍摄无人机对设备进行放大后拍摄设备的每个零件的状态信息。

4、作为优选，所述的传感器包括用于检测设备状态的红外传感器、用于检测设备温度的温度传感器、用于检测设备环境湿度的湿度传感器、用于检测设备电流的电流传感器、用于检测设备电压的电压传感器和用于检测设备工作状态的震动传感器。

5、作为优选，所述的数据解析模块对采集数据进行解析后将解析数据压缩，采用自适应分类学习算法建立设备故障诊断规则集，根据设备故障诊断规则集对数据进行分类存储。

6、作为优选，所述的设备故障诊断规则集的建立方法为：根据设备类型建立零件树状图，对设备零件以及故障类型进行标注，若被标注的设备零件与故障类型存在对应关系，则将设备零件与故障类型生成关系二元组后放入规则集中，否则，保留设备零件，重新寻找故障类型，进行故障类型替换，直到全部设备零件均产生对应的关系二元组，将全部的关系二元组根据零件树状图进行重新排序得到带有故障类型的故障诊断路径树状图。

7、作为优选，所述的场景搭建模块搭建的场景还包括设备场景、电子电路场景和会议场景。

8、作为优选，所述的虚拟人物包括用于在变电站虚拟场景中进行巡检的日常虚拟人物以及在会议场景进行会议讨论的会议虚拟人物，所述日常虚拟人物实时在线，所述会议虚拟人物根据会议讨论人员生成，所述会议场景为可移动的虚拟场景，当会议场景进行会议时所述日常虚拟人物将巡检信息传输到会议场景展示或会议场景随所述日常虚拟人物的巡检路线移动。

9、作为优选，所述的主动感知模块获取数据解析模块的故障诊断数据并为虚拟人物建立巡检路线，当虚拟人物到达故障设备位置后，进行场景变换，将变电站虚拟场景转变为当前设备的设备场景并通过矩阵变换将虚拟人物缩放，使虚拟人物与故障设备齐高，虚拟人物进行零件缺陷分析后将分析结果通过表情、动作、文字、语音、图片和/或流程图的方式进行展示。

10、作为优选，所述的巡检路线的建立方法为：获取虚拟人物当前位置信息；获取变电站虚拟场景的空间信息，设置虚拟人物步长矩阵；根据变电站虚拟场景的空间信息获取虚拟人物当前位置到的故障设备处所有路径图；计算所有路径图所需的时间t；获取虚拟人物当前巡检任务中剩余需要巡检的设备位置；根据p=at/bk进行路径选取，其中a为路径所需的时间权重，b为对应路径中当前巡检任务中剩余需要巡检的设备数量权重，k为对应路径中当前巡检任务中剩余需要巡检的设备数量，p值越小，则巡检路线越优。

11、本发明的有益效果是：通过元宇宙场景模型的建设，有益于在元宇宙中呈现现实设备与数字化设备的高度融合，为建设元宇宙中的智能互动场景，实现大量的数字化仿真建模分析，为智能变电站、数字变电站提供更加多源的数字化、信息化的有效验证手段；通过虚拟现实结合的方式，更加方便高效的完成对变电站的日常巡检和故障巡检，提高巡检效率；利用元宇宙设备状态感知能力，对实时感知数据进行异常工况判断，对存在异常的数据上报给元宇宙大脑进行更加精确的诊断和分析，并将发现的设备缺陷及时推送给巡检人员，实现设备缺陷的主动预警；提高巡检作业风险防控能力，为巡视作业的顺利实施提供安全保障，有助于减少现场重复巡视次数、降低现场作业风险概率及保障电网安全运行。

技术特征：

1.一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种基于元宇宙技术的变电站智能互动系统，包括数据采集模块，实时采集变电站的检测数据以及采集变电站的多角度视频数据；数据解析模块，对采集的数据进行解析后进行故障诊断并将数据分类存储；场景搭建模块，根据采集的视频数据与三维背景融合，构建变电站虚拟场景；虚拟人物控制模块，搭建虚拟人物形象，根据指令控制虚拟人物在变电站虚拟场景中的行动，与虚拟人物进行信息交互以及虚拟人物与虚拟人物之间进行信息交互；本发明通过元宇宙场景模型的建设，提高了巡检作业风险防控能力，为巡视作业的顺利实施提供安全保障，有助于减少现场重复巡视次数、降低现场作业风险概率及保障电网安全运行。

技术研发人员：张一航,范旭明,王剑强,梁勋萍,程川,俞一峰,陆路,李嘉麒,钱肖,钱平,陈文通,张波,徐华,虞明智,胡俊华,江世进,汤益飞,潘宏伟,李丹东,杜晟炜,董升,陈聪,王晨光,卢帅帅,田志平,凌飞,颜诚,连玮琪,张静,洪功义
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司金华供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14