一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法与流程

本发明涉及设备故障定位，尤其是一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法。

背景技术：

1、随着电力系统的快速发展、用电负荷的持续增长，导致电能质量问题日趋严重，加之国家对节能减排的要求也在不断提高，使得电力公司和用户更加需要有效的电力监控解决方案来应对上述变化所带来的挑战，以实现输配电系统的可靠、高效、低耗的运行。采用现代网络技术和计算机技术的电力监控产品及电力设备监控系统，能够实现对电力系统的设备环境监控和能量管理，提高电力系统的管理效率。 电力设备在日常使用和运转过程中，由于受负荷、内部应力、磨损、腐蚀、绝缘老化等因素的影响，个别部位或整体会出现形态、组分和电气性能等方面发生改变的状况，此性能劣化现象将降低电气设备的可靠性，严重者甚至会造成重大灾害事故及惨重经济损失。由于常用的预防性试验和定期检修等模式具有较大的盲目性和强制性，因此建立一种以数字孪生和视频技术融合的故障定位分析方法，以实现对电气设备可能发生故障的及时准确预测和记录，是有效保障电网安全稳定运行的关键，也是智能电网发展的必然历程。 随着近年来信息技术的更新与发展，电力系统的数字化、智能化已非常显著，电力设备出现异常现象，轻则造成经济损失，重则带来人员伤亡因此对电力设备异常监控及其场景重现进行探究有利于提升电力系统的安全性，更好的对电力进行开发利用。

2、目前现有大多数设备监控手段采用智能视频设备或系统平台进行监控，这两种手段存在一些缺陷：一方面智能视频设备存在样本收集和训练模拟故障难问题；故障稀缺和故障机理复杂的问题，导致学习模型的迁移不高，直接使用现有模式识别模型，故障诊断识别率过低，另一方面系统平台获取到设备运行状态，但不能直观定位设备位置及设备故障场景的重现，这两种方式对于电力系统设备的真实情况就不能够真正的掌握，也不能复现和回溯设备故障画面,除此外巡查人员本身的技术能力也可能会存在缺陷，从而导致对于一些设备潜在的异常现象不能极时判断和预警。 如何利用数字孪生技术结合视频技术融合定位、记录设备的故障成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的旨在提供一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，以解决上述背景技术中提出的问题。 为解决上述问题，本发明提出了一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，包括以下两个阶段： 第一阶段，构建故障定位模型；将数字孪生模型与实际设备状态建立映射关联，使数字孪生模型中的仿真设备与物理设备同体，物理设备看不到数据，仿真设备可以具体化、形象展示； 第二阶段，定位分析 ①将设备通讯模块通电，保障通讯模块与设备通讯工作正常；②设备通讯模块检测到设备报警信息； ③数据采集模块判断设备故障等级，将危和高故障等级故障与视频采集模块联动； ④数据采集模块获取设备故障记录时间，将记录时间传给视频采集模块； ⑤数据视频采集模块通过故障时间，定位获取故障设备时段视频数据； ⑥数据视频融合网关获取故障数据；⑦数据视频融合网关获取视频数据； ⑧数据视频融合网关推送故障数据和视频至数字孪生模型 ⑨将故障数据绑定在数字孪生模型设备的空间位置中，使数字孪生模型设备与数据建立关联； ⑩将故障时段视频数据绑定在数字孪生模型设备的空间位置中，使数字孪生模型设备与视频建立关联； ⑪数字孪生模型在整个配电房模型中可高亮显示故障设备及空间位置； 点击故障设备可展示报警信息； 点击报警信息可展示故障发生时间段视频。

2、进一步的，所述第一阶段具体步骤如下： ①对配电房和设备物理属性仿真建模；②通过数据采集模块获取配电房设备测量数据； ③通过视频采集模块采集视频监控设备实时视频影像，获取实时视频流数据； ④数据视频融合网关拉取设备测量值；⑤数据视频整合网关接取设备故障时段视频数据； ⑥数据视频融合网关将视频和数据流推送到配电房数字孪生模型； ⑦配电房数字孪生模型通过绑定实时测量数据； ⑧配电房数字孪生模型通过绑定故障时段视频数据。

3、进一步的，所述第一阶段的①中，物理属性包含配电房设备陈列方位、桥架走向、材质、颜色和设备位置。 进一步的，所述第一阶段的②中，测量数据包含设备位置、温度、电压和合分闸状态。 进一步的，所述第二阶段的②中，报警信息包含超过预设的阀值：超温、过流、过压、过载、越限和非人工操作的跳闸。 进一步的，所述第二阶段的③中，故障等级划分为四个风险级：危-高-中-低。 进一步的，所述第二阶段的⑤中，定位获取视频数据时段为设备故障前后5分钟。

4、本发明的有益效果为： 1、本发明提供一种基于数字孪生和视频技术融合的设备故障定位分析方法，运维人员可以通过数字孪生系统在配电站众多的电力设备中，准确定位故障设备的位置，并通知现场技术人员，比传统现场技术人员筛查、确认故障设备缩短了时间，节省人力； 2、本方法使用的视频技术，在设备发生故障时，拉取摄像头故障发生时间前后5分钟视频流，不需价格昂贵的智能摄像头就可以查看设备异常状态，也不会因场景不同需要重新调整样本、算法，本方法成本低、复用价值高； 3、本方法能使电力运维人员、技术人员及专家等远程通过数字孪生平台联合会诊，结合平台展示多维度数据，如设备传感器数据、配电房环境数据和视频数据等，可初步诊断设备故障内在和外在因素，提高设备诊断和检修效率。

技术特征：

1.一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，其特征在于，包括以下两个阶段： 第一阶段，构建故障定位模型； 将数字孪生模型与实际设备状态建立映射关联，使数字孪生模型中的仿真设备与物理设备同体，物理设备看不到数据，仿真设备可以具体化、形象展示； 第二阶段，定位分析 ①将设备通讯模块通电，保障通讯模块与设备通讯工作正常； ②设备通讯模块检测到设备报警信息； ③数据采集模块判断设备故障等级，将危和高故障等级故障与视频采集模块联动； ④数据采集模块获取设备故障记录时间，将记录时间传给视频采集模块； ⑤数据视频采集模块通过故障时间，定位获取故障设备时段视频数据； ⑥数据视频融合网关获取故障数据； ⑦数据视频融合网关获取视频数据； ⑧数据视频融合网关推送故障数据和视频至数字孪生模型 ⑨将故障数据绑定在数字孪生模型设备的空间位置中，使数字孪生模型设备与数据建立关联； ⑩将故障时段视频数据绑定在数字孪生模型设备的空间位置中，使数字孪生模型设备与视频建立关联； ⑪数字孪生模型在整个配电房模型中可高亮显示故障设备及空间位置； 点击故障设备可展示报警信息； 点击报警信息可展示故障发生时间段视频。

2.根据权利要求1所述的一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，其特征在于，所述第一阶段具体步骤如下： ①对配电房和设备物理属性仿真建模； ②通过数据采集模块获取配电房设备测量数据； ③通过视频采集模块采集视频监控设备实时视频影像，获取实时视频流数据； ④数据视频融合网关拉取设备测量值； ⑤数据视频整合网关接取设备故障时段视频数据； ⑥数据视频融合网关将视频和数据流推送到配电房数字孪生模型； ⑦配电房数字孪生模型通过绑定实时测量数据； ⑧配电房数字孪生模型通过绑定故障时段视频数据。

3.根据权利要求2所述的一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，其特征在于：所述第一阶段的①中，物理属性包含配电房设备陈列方位、桥架走向、材质、颜色和设备位置。

4.根据权利要求2所述的一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，其特征在于：所述第一阶段的②中，测量数据包含设备位置、温度、电压和合分闸状态。

5.根据权利要求1所述的一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，其特征在于：所述第二阶段的②中，报警信息包含超过预设的阀值：超温、过流、过压、过载、越限和非人工操作的跳闸。

6.根据权利要求1所述的一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，其特征在于：所述第二阶段的③中，故障等级划分为四个风险级：危-高-中-低。

7.根据权利要求1所述的一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，其特征在于：所述第二阶段的⑤中，定位获取视频数据时段为设备故障前后5分钟。

技术总结
本发明公开了一种数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法，第一阶段，构建故障定位模型；将数字孪生模型与实际设备状态建立映射关联，使数字孪生模型中的仿真设备与物理设备同体，物理设备看不到数据，仿真设备可以具体化、形象展示；第二阶段，定位分析。该数字孪生与视频技术融合的设备故障定位分析方法使用的视频技术，在设备发生故障时，拉取摄像头故障发生时间前后5分钟视频流，不需价格昂贵的智能摄像头就可以查看设备异常状态，也不会因场景不同需要重新调整样本、算法，本方法成本低、复用价值高。

技术研发人员：陈高伟,李兵松,袁妲,田洒,张军豪
受保护的技术使用者：武汉魅客科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15