基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法与流程

本发明涉及故障定位技术领域，尤其涉及一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法。

背景技术：

近年来，随着工厂自动化得到广泛的应用，人们对远程监控和管理系统的要求越来越高，基于数据驱动和仿真技术开发的三维虚拟仿真监控系统逐步应用到工厂的实际生产中。作为工业自动化的重要一环，工业自动化生产线因其输送单元众多、控制机构复杂、交互数据量大、路线分支多、变化大等特点，一直是工厂监控工作的一大难点，而当生产线出现设备故障后的故障排查过程更是经常耗时长久，会给企业造成巨大的经济损失。

传统的自动化生产线监控方式仅局限于视频监控，只能通过视频画面观察到生产设备的表象，无法了解生产设备的运行状况和生产参数，当出现设备故障时，相关人员往往无法通过视频画面判断故障点和故障严重程度，很难准确定位故障设备，无法找出故障原因。

目前我国急需一种能对生产线设备故障进行快速报警定位、故障严重程度评估、故障原因分析的设备故障定位方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法，能对生产线设备故障进行快速报警定位、故障严重程度评估、故障原因分析。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法，包括：

s1：当自动化生产线上的生产设备出现故障时，通过该故障设备上的传感器获取到设备故障信息；

s2：通过视频监控模块确定与该故障设备对应的视频监控设备并调整视频监控设备使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面；

s3：通过三维监控模块确定与该故障设备对应的三维设备，获取与该三维设备对应的数据参数，匹配与该三维设备对应的三维场景摄像机并获取三维场景摄像机对应的三维画面；

s4：显示与该故障设备对应的视频监控画面和三维画面以及数据参数，实现故障定位。

优选地，所述步骤s1之后、步骤s2之前还包括：

s11：根据设备故障信息判断该故障是普通故障还是严重故障，若是普通故障，则执行步骤s12，若是严重故障，则执行步骤s13；

s12：将设备故障信息加入普通故障队列，提醒相关人员检修，结束本次故障定位；

s13：将设备故障信息加入严重故障队列，执行步骤s2和步骤s3。

优选地，所述步骤s2中确定与该故障设备对应的视频监控设备具体包括：

根据视频设备配置表从企业各厂房车间的视频监控设备中检索确定该故障设备对应的视频监控设备编号、视频监控设备所在位置及其监控覆盖范围。

优选地，所述步骤s2中调整视频监控设备使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面具体包括：

根据该故障设备的位置信息调整视频监控设备的相关参数，使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面。

优选地，所述步骤s2确定与该故障设备对应的视频监控设备之后还包括：

根据该故障设备对应的视频监控设备编号调用该故障设备对应的视频监控设备的服务器端口，用于获取到视频监控设备的视频监控画面。

优选地，所述步骤s3中通过三维监控模块确定与该故障设备对应的三维设备具体包括：

根据三维设备配置表从生产线所有生产单元的三维仿真模型中检索确定该故障设备的三维模型及内外部构造，并对该三维模型进行故障报警标示。

优选地，所述步骤s3中匹配与该三维设备对应的三维场景摄像机之后，获取三维场景摄像机对应的三维画面之前还包括：

移动旋转三维场景摄像机进行视角调整，使得三维场景摄像机呈现故障设备的三维画面。

本申请第二方面提供一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位系统，基于第一方面的基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法进行故障定位，包括：

设备故障信息获取模块，用于当自动化生产线上的生产设备出现故障时，通过该故障设备上的传感器获取到设备故障信息；

视频监控模块，用于确定与该故障设备对应的视频监控设备并调整视频监控设备使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面，并将视频监控画面发送至显示模块；

三维监控模块，用于确定与该故障设备对应的三维设备，获取与该三维设备对应的数据参数，匹配与该三维设备对应的三维场景摄像机并获取三维场景摄像机对应的三维画面，并将三维画面以及数据参数发送至显示模块；

显示模块，用于显示与该故障设备对应的视频监控画面和三维画面以及数据参数，实现故障定位。

优选地，该系统还包括：

设备故障信息判断模块，用于根据设备故障信息判断该故障是普通故障还是严重故障，若是普通故障，则执行普通故障执行模块，若是严重故障，则执行严重故障执行模块；

普通故障执行模块，用于将设备故障信息加入普通故障队列，提醒相关人员检修，结束本次故障定位；

严重故障执行模块，用于将设备故障信息加入严重故障队列，执行视频监控模块和三维监控模块。

优选地，所述视频监控模块包括：

视频监控设备确定子模块，用于根据视频设备配置表从企业各厂房车间的视频监控设备中检索确定该故障设备对应的视频监控设备编号、视频监控设备所在位置及其监控覆盖范围。

优选地，所述视频监控模块包括：

视频监控设备调整子模块，用于根据该故障设备的位置信息调整视频监控设备的相关参数，使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面。

优选地，还包括：

服务器端口调用模块，用于根据该故障设备对应的视频监控设备编号调用该故障设备对应的视频监控设备的服务器端口，用于获取到视频监控设备的视频监控画面。

优选地，所述三维监控模块包括：

三维仿真模型确定子模块，用于根据三维设备配置表从生产线所有生产单元的三维仿真模型中检索确定该故障设备的三维模型及内外部构造，并对该三维模型进行故障报警标示。

优选地，还包括：

三维场景摄像机调整模块，用于移动旋转三维场景摄像机进行视角调整，使得三维场景摄像机呈现故障设备的三维画面。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法，包括：当自动化生产线上的生产设备出现故障时，通过该故障设备上的传感器获取到设备故障信息；通过视频监控模块确定与该故障设备对应的视频监控设备并调整视频监控设备使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面；通过三维监控模块确定与该故障设备对应的三维设备，获取与该三维设备对应的数据参数，匹配与该三维设备对应的三维场景摄像机并获取三维场景摄像机对应的三维画面；显示与该故障设备对应的视频监控画面和三维画面以及数据参数，实现故障定位。本申请通过对生产单元建立三维仿真画面、视频信号和故障数据之间的多维联动模型，将三维虚拟仿真与视频监控结合在一起，可实现“故障-仿真-视频”的联动定位和深度数据展示。当故障发生时，中控系统会立即报警并指示故障设备和告警状况，同时将视频监控画面切换到该厂区车间的故障位置，通过具有现场感的视频画面结合三维监控的自由灵活浏览和深度数据展示，用户可快速定位故障位置，并直观深入地了解到故障设备的现场环境和运行参数，基于实时数据来评估故障严重程度，分析故障原因，从而大幅减少故障排查时间，提高维修效率，降低企业经济损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请提供了一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本申请提供了一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的另一个实施例的流程图；

图3为本申请提供了一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法，能对生产线设备故障进行快速报警定位、故障严重程度评估、故障原因分析。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本申请提供了一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的一个实施例，包括：

101：当自动化生产线上的生产设备出现故障时，通过该故障设备上的传感器获取到设备故障信息；

102：通过视频监控模块确定与该故障设备对应的视频监控设备并调整视频监控设备使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面；

103：通过三维监控模块确定与该故障设备对应的三维设备，获取与该三维设备对应的数据参数，匹配与该三维设备对应的三维场景摄像机并获取三维场景摄像机对应的三维画面；

104：显示与该故障设备对应的视频监控画面和三维画面以及数据参数，实现故障定位。

本申请通过对生产单元建立三维仿真画面、视频信号和故障数据之间的多维联动模型，将三维虚拟仿真与视频监控结合在一起，可实现“故障-仿真-视频”的联动定位和深度数据展示。当故障发生时，中控系统(本实施例可由中控系统执行)会立即报警并指示故障设备和告警状况，同时将视频监控画面切换到该厂区车间的故障位置，通过具有现场感的视频画面结合三维监控的自由灵活浏览和深度数据展示，用户可快速定位故障位置，并直观深入地了解到故障设备的现场环境和运行参数，基于实时数据来评估故障严重程度，分析故障原因，从而大幅减少故障排查时间，提高维修效率，降低企业经济损失。

以上是对本申请提供的一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的一个实施例进行详细的描述，以下将对本申请提供的一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的另一个实施例进行详细的描述。

请参阅图2，一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的另一个实施例，包括：

201：当自动化生产线上的生产设备出现故障时，通过该故障设备上的传感器获取到设备故障信息；

202：根据设备故障信息判断该故障是普通故障还是严重故障，若是普通故障，则执行步骤2031，若是严重故障，则执行步骤2032；

2031：将设备故障信息加入普通故障队列，提醒相关人员检修，结束本次故障定位；

2032：将设备故障信息加入严重故障队列，执行步骤204和步骤205；

204：通过视频监控模块确定与该故障设备对应的视频监控设备并调整视频监控设备使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面；

步骤204包括：

2041：根据视频设备配置表从企业各厂房车间的视频监控设备中检索确定该故障设备对应的视频监控设备编号、视频监控设备所在位置及其监控覆盖范围。

需要说明的是，视频设备配置表包含故障设备与视频监控设备的匹配关系。

2042：根据该故障设备对应的视频监控设备编号调用该故障设备对应的视频监控设备的服务器端口，用于获取到视频监控设备的视频监控画面。

2043：根据该故障设备的位置信息调整视频监控设备的相关参数，使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面。

205：通过三维监控模块确定与该故障设备对应的三维设备，获取与该三维设备对应的数据参数，匹配与该三维设备对应的三维场景摄像机并获取三维场景摄像机对应的三维画面；

步骤205包括：

2051：根据三维设备配置表从生产线所有生产单元的三维仿真模型中检索确定该故障设备的三维模型及内外部构造，并对该三维模型进行故障报警标示；

需要说明的是，三维设备配置表包括故障设备与三维仿真模型的对应关系。

2052：获取与该三维设备对应的数据参数；

2053：匹配与该三维设备对应的三维场景摄像机；

2054：移动旋转三维场景摄像机进行视角调整，使得三维场景摄像机呈现故障设备的三维画面；

2055：获取三维场景摄像机对应的三维画面；

步骤204和步骤205可同时执行，执行完毕后执行步骤206。

206：显示与该故障设备对应的视频监控画面和三维画面以及数据参数，实现故障定位。

通过显示与该故障设备对应的视频监控画面和三维画面以及数据参数，使得工作人员能够更直观准确地管理生产和处理生产故障等问题，从中直观深入地了解到故障设备的现场情况和主要运行参数，然后基于故障设备的关键运行数据来评估故障严重程度，分析故障原因。

因此，步骤206之后实际上还包括：

207：接收鼠标操作指令并调整三维摄像机。

以上是对本申请提供的一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的另一个实施例进行详细的描述，以下将对本申请提供的一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的另一个实施例进行详细的描述。

请参阅图3，本申请提供的一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的另一个实施例，包括：

1.当自动化生产线上的某个生产设备出现故障时，通过该设备上的传感器获取故障编码、振动、温度、压力、变形等故障信息；

某一检定设备出现故障报警，该设备上的传感器将故障信息(如发生故障的设备编码、故障编码、振动、温度、压力、变形等)传输到监控服务器；

2.监控服务器根据获取到的设备故障信息对故障情况进行判断并确定故障等级，若故障属于不影响生产活动的一般性故障，则将该次故障告警信息加入普通故障队列，并进行提醒相关人员对其进行检修；若故障属于阻碍生产进度、影响产品质量的严重故障，则将该次故障告警信息加入紧急故障队列；

3.加入紧急故障队列后，视频监控模块将进行如下处理：

(1)对企业各厂房车间的视频监控设备进行检索，根据视频设备配置表确定故障设备所在厂区的摄像设备(如球形、半球形、筒型摄像头等)的编号及其所在位置和监控覆盖范围；

(2)调用故障设备所在位置的指定视频监控设备的服务器端口，获取故障设备所在区域的视频监控画面；

(3)调整视频监控设备的相关参数，如焦距、角度、光圈等，以清晰显示故障设备的现场画面和实时状况；

(4)完成故障设备的视频定位，并将视频信号传输到中控系统；

4.加入紧急故障队列后，三维监控模块将进行如下处理：

(1)在生产线所有生产单元的三维仿真模型中进行检索，根据三维设备配置表确定出故障设备的三维模型及其内外部构造；

(2)对故障设备的三维模型进行报警标示；

(3)自动采集和调用故障设备的直接诊断参数(加工精度、机械生产率、油泵效率、电机功率等)和间接诊断参数(如位移、速度、噪声、电流、电压、电容、电阻、相位、电感、频率、温度、压力等)；

(4)调整三维场景摄像机的相关参数，如焦距、位置、角度、远裁切、近裁切等，即使虚拟摄像机与虚拟故障物体之间有遮挡物也能通过程序控制的方式移动旋转三维场景摄像机进行视角调整，以清晰呈现故障设备的三维图像及其各主要部件的当前运转状态和参数信息；

(5)完成故障设备的三维定位，并将三维数据传输到中控系统；

5.在中控系统中展示经过优选匹配处理后的故障设备现场视频监控画面，并联动展示包含深度数据参数的设备三维监控信息；

6.检修人员通过视频监控和三维监控的协作联动快速定位紧急故障的所在位置，并可通过鼠标操作的方式旋转拉近三维场景摄像头以全方位观察故障点，从中直观深入地了解到故障设备的现场情况和主要运行参数，然后基于故障设备的关键运行数据来评估故障严重程度，分析故障原因。

以上是对本申请提供的一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法的另一个实施例进行详细的描述，以下将对本申请提供的一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位系统进行详细的描述。

本申请提供的一种基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位系统，基于上述实施例的基于三维虚拟仿真与视频监控联动的设备故障定位方法进行故障定位，包括：

设备故障信息获取模块，用于当自动化生产线上的生产设备出现故障时，通过该故障设备上的传感器获取到设备故障信息；

视频监控模块，用于确定与该故障设备对应的视频监控设备并调整视频监控设备使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面，并将视频监控画面发送至显示模块；

三维监控模块，用于确定与该故障设备对应的三维设备，获取与该三维设备对应的数据参数，匹配与该三维设备对应的三维场景摄像机并获取三维场景摄像机对应的三维画面，并将三维画面以及数据参数发送至显示模块；

显示模块，用于显示与该故障设备对应的视频监控画面和三维画面以及数据参数，实现故障定位。

进一步地，该系统还包括：

设备故障信息判断模块，用于根据设备故障信息判断该故障是普通故障还是严重故障，若是普通故障，则执行普通故障执行模块，若是严重故障，则执行严重故障执行模块；

普通故障执行模块，用于将设备故障信息加入普通故障队列，提醒相关人员检修，结束本次故障定位；

严重故障执行模块，用于将设备故障信息加入严重故障队列，执行视频监控模块和三维监控模块。

进一步地，视频监控模块包括：

视频监控设备确定子模块，用于根据视频设备配置表从企业各厂房车间的视频监控设备中检索确定该故障设备对应的视频监控设备编号、视频监控设备所在位置及其监控覆盖范围。

进一步地，视频监控模块包括：

视频监控设备调整子模块，用于根据该故障设备的位置信息调整视频监控设备的相关参数，使得视频监控设备获取到与该故障设备对应的视频监控画面。

进一步地，还包括：

服务器端口调用模块，用于根据该故障设备对应的视频监控设备编号调用该故障设备对应的视频监控设备的服务器端口，用于获取到视频监控设备的视频监控画面。

进一步地，三维监控模块包括：

三维仿真模型确定子模块，用于根据三维设备配置表从生产线所有生产单元的三维仿真模型中检索确定该故障设备的三维模型及内外部构造，并对该三维模型进行故障报警标示。

进一步地，还包括：

三维场景摄像机调整模块，用于移动旋转三维场景摄像机进行视角调整，使得三维场景摄像机呈现故障设备的三维画面。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。