【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变电站监控，特别涉及一种变电站作业智能可视化仿真系统。
技术介绍
1、变电站在电力系统中承担了重要作用，将发电厂发出的电进行升压或降压处理后，再输送到其他区域，其结构复杂、功能复杂，集多种技术于一体。变电站的日常运行与维护，不能仅仅依靠先进的智能化设备，必须以操作人员为核心，加强安全及技能培训，提高作业人员整体水平，才能从根本上提高电力系统的可靠性、安全性、稳定性。
2、基于电力行业的特殊性，对于作业人员的培训也存在一定的局限，现有的智能变电站可视化方法已经无法满足电力行业的智能化发展要求，仅在集中控制中心解析全站系统配置文件，不可避免地出现可视化数据不完整、不详细的情况，不便于工作人员对智能变电站进行日常维护和监测。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种变电站作业智能可视化仿真系统，将虚拟现实技术运用到电力系统的仿真中，有助于作业人员对变电站的运行和维护进行更深入、更直观的认识，便于工作人员对智能变电站进行日常维护和监测。
2、本专利技术提供了一种变电站作业智能可视化仿真系统，包括作业人员平台、硬件平台、软件平台，所述作业人员平台连接所述硬件平台，所述硬件平台连接所述软件平台；
3、所述作业人员平台中，作业人员接收来自于所述软件平台的动作反馈信息和视觉反馈信息，以此为基础在三维场景中进行动作，动作信息传送到三维场景中；硬件平台是人机交互的枢纽环节，将三维场景信息和反馈信息传送给所述作业人员平台，同时将作业人员信息下发到软件平台，
4、所述软件平台用于实现三维场景、沉浸式仿真，由3dmax软件搭建的三维模型导入unity3d软件中，在该软件中设定虚拟环境及与硬件设备的交互方式，作业人员通过硬件设备在三维场景中进行漫游、信息交互、故障处理，并将信息实时存储到数据库中。
5、进一步地，所述作业人员平台包括动作信息模块、反馈信息模块，所述动作信息模块、反馈信息模块均连接所述硬件平台，所述动作信息模块用于所述作业人员做出动作并通过所述硬件平台传递至所述软件平台，所述反馈信息模块用于所述作业人员接收来自于所述软件平台的动作反馈信息和视觉反馈信息，以使所述作业人员自主调整动作。
6、进一步地，所述硬件平台包括定位器、手柄和头盔，所述定位器分别连接所述动作信息模块和软件平台，所述手柄分别连接所述动作信息模块、反馈信息模块和软件平台，所述头盔分别连接所述反馈信息模块和软件平台，所述定位器嵌入在所述头盔和手柄中以保证实际操作与软件仿真的同步性，所述头盔用于佩戴在所述作业人员头上，所述手柄用于所述作业人员手持，以接收所述作业人员的动作信息并传输至所述软件平台。
7、进一步地，所述软件平台包括交互设备模型模块、交互模块、三维场景模型和数据库，所述交互设备模型模块分别连接所述定位器、交互模块和数据库，所述交互模块还连接所述手柄、三维场景模块和数据库，所述三维场景模型还连接所述头盔和数据库；所述交互模块用于通过所述交互设备模型在所述三维场景模型中进行漫游、信息交互、故障处理，所述数据库用于实时存储交互数据信息。
8、进一步地，所述三维场景模型中，对所述变电站进行三维场景可视化建模包括：
9、采用无人机倾斜摄影技术，从不同角度获取变电站点云信息的数据信息，并对所述数据信息进行处理；
10、利用基于bim技术对处理后的所述数据信息进行点云数据与影像融合；
11、解算处理融合过程中的imu的空间姿态，得到点云数据匹配过程中数据帧的位置约束条件，准确预判点云数据姿态并作为全局优化的结果，得到所述变电站的三维场景模型。
12、进一步地，所述采用无人机倾斜摄影技术，从不同角度获取变电站点云信息的数据信息，并对所述数据信息进行处理的步骤，包括：
13、采用无人机倾斜摄影技术，从不同角度获取变电站点云信息的数据信息；
14、对获取的数据信息进行pos集成，按照空三处理的方式，将数据信息映射在tin区域，以获取数据信息的清晰纹理；
15、采用slam移动设备扫描信息，将所获取的数据信息进行对接处理，确保输出的图像与信息呈现连续性特征；
16、根据imu数据在空间中的表现方式，进行数据信息的点云匹配，在此过程中，对于相邻的点云数据，直接通过特征点匹配实现全局最优解的计算；其中，在计算过程中将误差值进行最小化处理，输出此时前端的连续点云信息。
17、进一步地，所述利用基于bim技术对处理后的所述数据信息进行点云数据与影像融合的步骤，包括：
18、分别构建不同空间当中的模型，并生成若干个工程文件，针对不同工程文件，采用半自动式拼接方式，将点云数据集合按照变电站实际空间位置调整；将icp算法融入到bim模型当中，对点云数据和影像进行映射；假设两个点云数据集合为x和y，其中x的表达式为x＝{x1,x2,...,xn}；y的表达式为y＝{y1,y2,...,yn}，利用icp算法，计算x点云数据集合和y点云数据集合的差异程度，其计算公式为：
19、
20、其中，f(r,t)表示为x点云数据集合和y点云数据集合的差异程度；r表示为点云坐标旋转矩阵；t表示为点云坐标平移矩阵；i表示为某一点云数据；
21、在匹配过程中，设置差异程度阈值，若两个点云数据坐标的差异程度小于该阈值，则两个点云数据可以完成匹配，若两个点云数据坐标的差异程度大于设定阈值，则两个点云数据无法匹配，需要在点云数据集合当中重新选择坐标进行匹配；
22、点云匹配时，在两帧点云之间给出相应的位置约束条件，并结合非线性方法联合匹配结果得出最优的位姿；
23、在完成对点云的匹配后，对不同空间结构当中的坐标进行转换，结合共线方程的方法针对不同点云赋予不同的色彩，利用激光点云获取到的信息能够实现到实际物体绝对坐标上的直接转换；
24、利用全景相机完成对变电站内部空间图像的获取，从相机中心点位置出发，发射一条光线到实际物体上，在该条光线上包含了实际物体点、球面图像点以及相机中心点，三者实现共线；
25、通过共线方程求解的方式，求解出每一个点云对应的全景像素点，以此实现对点云颜色的匹配，生成包含全景深度信息的图像。
26、进一步地，所述解算处理融合过程中的imu的空间姿态，得到点云数据匹配过程中数据帧的位置约束条件，准确预判点云数据姿态并作为全局优化的结果，得到所述变电站的三维场景模型的步骤，包括：
27、在构建模型过程中，按照标准的闭环检测方式，对模型设计轨迹进行全过程校正，根据模型设计回路，约束闭环路径，提取在此过程中的最小误差，将其与模型进行对接，持续求解模型的非线性计算结果；
28、通过对三维可视化模型的连续扫描与点云匹配，获得正确的三维设计轨迹，在此基础上，将多个传感器上的连续点进行数据转换，得到一个标准的三维坐标系；
<本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，包括作业人员平台、硬件平台、软件平台，所述作业人员平台连接所述硬件平台，所述硬件平台连接所述软件平台；
2.根据权利要求1所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述作业人员平台包括动作信息模块、反馈信息模块，所述动作信息模块、反馈信息模块均连接所述硬件平台，所述动作信息模块用于所述作业人员做出动作并通过所述硬件平台传递至所述软件平台，所述反馈信息模块用于所述作业人员接收来自于所述软件平台的动作反馈信息和视觉反馈信息，以使所述作业人员自主调整动作。
3.根据权利要求2所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述硬件平台包括定位器、手柄和头盔，所述定位器分别连接所述动作信息模块和软件平台，所述手柄分别连接所述动作信息模块、反馈信息模块和软件平台，所述头盔分别连接所述反馈信息模块和软件平台，所述定位器嵌入在所述头盔和手柄中以保证实际操作与软件仿真的同步性，所述头盔用于佩戴在所述作业人员头上，所述手柄用于所述作业人员手持，以接收所述作业人员的动作信息并传输至所述软件平台。
4.根据权利
5.根据权利要求4所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述三维场景模型中，对所述变电站进行三维场景可视化建模包括：
6.根据权利要求5所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述采用无人机倾斜摄影技术，从不同角度获取变电站点云信息的数据信息，并对所述数据信息进行处理的步骤，包括：
7.根据权利要求6所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述利用基于BIM技术对处理后的所述数据信息进行点云数据与影像融合的步骤，包括：
8.根据权利要求7所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述解算处理融合过程中的IMU的空间姿态，得到点云数据匹配过程中数据帧的位置约束条件，准确预判点云数据姿态并作为全局优化的结果，得到所述变电站的三维场景模型的步骤，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，包括作业人员平台、硬件平台、软件平台，所述作业人员平台连接所述硬件平台，所述硬件平台连接所述软件平台；
2.根据权利要求1所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述作业人员平台包括动作信息模块、反馈信息模块，所述动作信息模块、反馈信息模块均连接所述硬件平台，所述动作信息模块用于所述作业人员做出动作并通过所述硬件平台传递至所述软件平台，所述反馈信息模块用于所述作业人员接收来自于所述软件平台的动作反馈信息和视觉反馈信息，以使所述作业人员自主调整动作。
3.根据权利要求2所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述硬件平台包括定位器、手柄和头盔，所述定位器分别连接所述动作信息模块和软件平台，所述手柄分别连接所述动作信息模块、反馈信息模块和软件平台，所述头盔分别连接所述反馈信息模块和软件平台，所述定位器嵌入在所述头盔和手柄中以保证实际操作与软件仿真的同步性，所述头盔用于佩戴在所述作业人员头上，所述手柄用于所述作业人员手持，以接收所述作业人员的动作信息并传输至所述软件平台。
4.根据权利要求3所述的变电站作业智能可视化仿真系统，其特征在于，所述软件平台...
【专利技术属性】
技术研发人员：李靖翔，赖皓，王海威，石延辉，江志波，苏伟达，潘立邦，庄小亮，雍育烨，何园峰，姚言超，张博，赵猛，阳祎，柳林海，杨帆，胡辉祥，梁毅灵，刘羽超，尹海涛，郑权，张鹏，严伟，杨洋，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，
类型：发明
国别省市：
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