CN105825272A - 一种变电站的管理系统以及管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站的管理系统以及管理方法，该管理系统包括：信息获取模块，所述信息获取模块用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息；处理模块，所述处理模块用于根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型；显示模块，所述显示模块用于显示所述3D模型。所述管理系统可以根据变电站的供电设备的位置信息以及结构信息建立所述变电站的3D模型，并可以显示所述3D模型，便于电力维护人员对变电站进行运营维护，提高了变电站的管理工作的效率。

Description

一种变电站的管理系统以及管理方法

技术领域

本发明涉及变电站运营维护技术领域，更具体的说，涉及一种变电站的管理系统以及管理方法。

背景技术

近年来，伴随着中国电力发展步伐的不断加快，中国电网也得到迅速发展，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网以及南方电网六个跨省的大型区域电网，并基本形成了完成的长距离输电电网网架。

中国电网规模已经超过美国，跃居世界首位。在如此迅猛的发展势头下，我国电网的变电站运营维护凸显出其重要性。如何实现变电站运营维护的高效率性，是供电领域亟待解决的一个问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种变电站的管理系统以及管理方法，实现了变电站的3D图像显示，提高了变电站运营维护的效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变电站的管理系统，所述变电站包括多个供电设备，该管理系统包括：

信息获取模块，所述信息获取模块用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息；

处理模块，所述处理模块用于根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型；

显示模块，所述显示模块用于显示所述3D模型。

优选的，在上述管理系统，还包括：人机交互模块，所述人机交互模块用于获取用户输入的控制指令；

所述处理模块还用于根据所述控制指令驱动所述显示模块展示目标供电设备的外部3D图像或是内部3D图像。

优选的，在上述管理系统，所述信息获取模块还用于获取待检修供电设备的维护信息；

所述处理模块还用于根据所述维护信息以及所述待检修供电设备的3D图像生成所述带检修供电设备的拆装检修的3D动态图像，并控制所述显示模块显示所述3D动态图像。

优选的，在上述管理系统，所述信息获取模块还用于获取所述待检修供电设备的位置信息；

所述处理模块还用于根据所述位置信息生成由起始位置到所述待检修供电设备所处位置的移动路线；所述处理模块还用于控制所述显示模块在所述3D模型内显示所述移动路线。

优选的，在上述管理系统，还包括：存储模块，所述存储模块用于储存所述供电设备的位置信息以及结构信息。

本发明还提供了一种变电站的管理方法，该管理方法包括：

获取模块用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息；

用于根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型；

显示所述3D模型。

优选的，在上述管理方法，所述显示所述3D模型包括：

获取用户输入的控制指令；

根据所述控制指令展示目标供电设备的外部3D图像或是内部3D图像。

本发明还提供了一种变电站，该变电站包括：多个供电设备以及控制主机；

所述供电设备与所述控制主机连接；

其中，所述控制主机包括：上述管理系统。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的变电站的管理系统包括：信息获取模块，所述信息获取模块用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息；处理模块，所述处理模块用于根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型；显示模块，所述显示模块用于显示所述3D模型。所述管理系统可以根据变电站的供电设备的位置信息以及结构信息建立所述变电站的3D模型，并可以显示所述3D模型，便于电力维护人员对变电站进行运营维护，提高了变电站的管理工作的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种变电站的管理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种管理系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种管理系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种管理系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种管理方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种显示3D模型的方法流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种管理系统对变电站进行3D建模的工作原理示意图；

图8为本发明实施例提供的一种实现三维虚拟环境可视化的实现原理图；

图9为本发明实施例提供的一种三维平台模型库的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着中国电网规模大的越来越大，变电站的管理工作也越来越繁重。而变电站是供电系统的核心，如何提高变电站运营维护工作的效率是供电领域亟待解决的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种变电站的管理系统，用于变电站进行运营维护，该管理系统包括：

信息获取模块，所述信息获取模块用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息；

处理模块，所述处理模块用于根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型；

显示模块，所述显示模块用于显示所述3D模型。

可见，所述管理系统可以根据变电站的供电设备的位置信息以及结构信息建立所述变电站的3D模型，并可以显示所述3D模型。通过所述3D模型，电力维护人员能够快速确定特定供电设备在所述变电站内的位置，以及该供电设备3D图像，获知其结构信息，以便于对该供电设备进行检修维护等工作。因此，所述管理系统便于电力维护人员对变电站进行运营维护，提高了变电站的管理工作的效率。同时，该管理系统还可以用于对电力维护人员进行检修维护工作培训，更直观的想电力维护人员展示变电站中供电设备的分布以及结构，提高培训工作的效率，使得新人上岗培训工作更加全面有效。

为了使本发明实施例提供的技术方案更加清楚，下面结合附图对上述方案进行详细描述。

参考图1，图1为本申请实施例提供的一种变电站的管理系统的结构示意图，该管理系统包括：信息获取模块11，所述信息获取模块11用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息；处理模块12，所述处理模块12用于根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型；显示模块13，所述显示模块13用于显示所述3D模型。

可选的，所述信息获取模块11还用于获取待检修供电设备的维护信息。所述处理模块12还用于根据所述维护信息以及所述待检修供电设备的3D图像生成所述带检修供电设备的拆装检修的3D动态图像，并控制所述显示模块显示所述3D动态图像。

可见，所述管理系统能够对待检修的供电设备进行3D效果的拆装演示。这样，电力维护人员可以根据所述3D动态图像准确获知所述带检修供电设备的安装拆卸过程，以及故障点或是待检修部件的位置，提高检修维护工作的工作效率。

为了使得电力维护人员快速确定待检修供电设备在所述变电站中的位置，所述信息获取模块11还用于获取所述待检修供电设备的位置信息。所述处理模块12还用于根据所述位置信息生成由起始位置到所述待检修供电设备所处位置的移动路线；所述处理模块12还用于控制所述显示模块13在所述3D模型内显示所述移动路线。这样，所述变电站中有需要进行检修维护的待检修供电设备时，通过所含送管理系统可以进行路线导航展示，使得电力维护人员快速确定所述带检修供电设备的位置。

参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种管理系统的结构示意图，图2所示管理系统在图1所示管理系统的基础上进一步还包括：人机交互模块21，所述人机交互模块21用于获取用户输入的控制指令。此时，所述处理模块12还用于根据所述控制指令驱动所述显示模块13展示目标供电设备的外部3D图像或是内部3D图像。

在图2所示方式中，电力维护人员可以通过所述人机交互模块21，向管理系统输入对应的指令，以便于通过该管理系统对特定的目标供电设备进行3D图像展示，如展示目标供电设备的外部3D图像或是内部3D图像，以使得所述电力维护人员快速确定待检修的目标供电设备外部结构以及内部结构，提高工作效率。

参考图3，图3为本发明实施例提供的又一种管理系统的结构示意图，图3所示管理系统在图1所示管理系统的基础上进一步还包括：存储模块31，所述存储模块31用于储存所述供电设备的位置信息以及结构信息。通过所述存储模块31存储的置信息以及结构信息可以便于所述管理对所述变电站的3D模型进行维护。如当变电站中某一供电设备发生位置变迁时，只需要对应修改该供电设备的3D图像在变电站中的位置信息即可。

可选的，所述存储模块31还用于存储检修维护的记录信息。通过所述存储模块31的存储信息，可以进行检修维护记录进行数据查询。

参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种管理系统的结构示意图，图4所示管理系统的实施方式与图1所示管理系统的实施方式不同在于，图4所示管理系统进一步包括存储模块31以及人机交互模块21。存储模块31以及人机交互模块21的工作原理可以参考图2以及图3，在此不再赘述。

在本发明实施例所述管理系统中，信息获取模块可以通过地图管理单元获取所述变电站中各个供电设备的位置信息。所述信息获取模块还可以通过该图像处理工具获取各个供电设备的结构信息。

通过上述描述可知，本发明实施例所述管理系统可以根据变电站的供电设备的位置信息以及结构信息建立所述变电站的3D模型，并可以显示所述3D模型。通过所述3D模型，电力维护人员能够快速确定特定供电设备在所述变电站内的位置，以及该供电设备3D图像，获知其结构信息，以便于对该供电设备进行检修维护等工作。因此，所述管理系统便于电力维护人员对变电站进行运营维护，提高了变电站的管理工作的效率。同时，该管理系统还可以用于对电力维护人员进行检修维护工作培训，更直观的想电力维护人员展示变电站中供电设备的分布以及结构，提高培训工作的效率，使得新人上岗培训工作更加全面有效。

基于上述管理系统实施，本发明另一实施例还提供了一种管理方法，用于上述管理系统，该管理方法如图5所示。

参考图5，图5为本发明实施例提供的一种管理方法的流程示意图，该管理方法包括：

步骤S11：获取模块用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息。

步骤S12：根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型。

步骤S13：显示所述3D模型。

在上述控制方法中，所述显示所述3D模型可以为显示所述变电站的全景3D影像。

在上述控制方法中，所述显示所述3D模型还可以为显示目标供电设备的3D影像。此时，所述显示所述3D模型的过程如图6所示，以便于对特定的目标供电设备的3D影像进行显示。

参考图6，图6为本发明实施例提供的一种显示3D模型的方法流程示意图，该方法包括：

步骤S21：获取用户输入的控制指令。

步骤S22：根据所述控制指令展示目标供电设备的外部3D图像或是内部3D图像。

本实施例所述管理方法，可以用于上述管理系统，对变电站进行3D建模，便于变电站中供电设备的检修维护，提高工作效率。

需要说明的是，本发明所述管理方法实施例基于上述管理系统实施例，相同相似之处可以相互补充说明。

下面结合上述管理系统以及管理方法实施例，对本发明实施例所述管理系统的工作原理进行详细的描述。

参考图7，图7为本发明实施例提供的一种管理系统对变电站进行3D建模的工作原理示意图。

本申请实施例对变电站进行3D建模时，信息获取模块通过AutoCAD绘图工具以及PhotoShop绘图工具绘制供电设备的结构信息，作为所述变电站的3D模型的建模元素信息。具体的，通过AutoCAD绘图工具绘制供电设备的设计图，整理AutoCAD设计图，去除标识和辅助线，并平和所有线，生成DW交换文件。实地拍摄供电设备的相片，并进行筛选，供电设备的全景相片用于建模参考，体现供电设备细节的相片用于制作纹理，通过PhotoShop绘图工具整理相片，进行无缝处理，细节修补，生成JPG以及PNG格式的文件，作为所述变电站的3D模型的建模元素信息。

生成上述DW交换文件、JPG文件以及PNG文件后，信息获取模块将DW交换文件、JPG文件以及PNG文件发送给处理模块。处理模块根据所有的建模元素信息对所述变电站进行3D建模，形成所述变电站的3D模型。

处理模块具有Unity3D图像处理单元以及3DSMax图像处理单元。处理模块根据所有的建模元素信息对所述变电站进行3D建模时，首先通过3DSMax图像处理单元根据所有建模元素信息制作场景、设备模型，生成MAX文件，再通过Unity3D图像处理单元整合模型、纹理数据，添加交互，成成项目文件，发布EXE应用，完成变电站的3D模型。

由Unity3D引擎开发的系统可以同时运行在多个异构系统上，如Windows、Linux、Unix等，为了满足平台无关性的要求，所述管理系统采用unity3D导出web格式，这样可以实现网络浏览功能。

一个完整的三维交互系统主要包括设备建模、场景建模、场景浏览(交互)这三个部分。所述管理系统采用3DSMAX、Maya等专业三维建模软件来进行设备和场景的建模，并采用unity3D导出web格式实现网络浏览功能。因此，所述管理系统为一个完成的三维交互系统。

所述管理系统具有Unity3D图像处理单元，使用Unity3D三维引擎，满足三维仿真的基本要求。Unity3D图像处理单元可以实现的主要功能包括：

1)基本对象表现：包括立方体、球、圆柱、圆锥等基本的几何体；

2)模型导入：目前支持3DS、OBJ、MD2等格式的模型导入；

3)图片导入：在Qt支持的图片格式基础上增加了TGA格式图片的导入；

4)碰撞检测：实现了线、立方体、球、椭球体之间的碰撞检测，可以方便的实现设备操作、角色行走、上下楼梯、沿墙滑行等功能；

5)灯光：可以方便的创建点光源、平行光源、聚光灯等；

6)材质、纹理：可以编辑对象的材质和纹理；

7)粒子系统：提供火、烟、蒸汽、爆炸、雨、雪现象的模拟；

8)公告牌(Billboard)：提供以平面方式廉价模拟大量三维对象的功能，如树等；

9)天空体、天空盒；

10)BSP、视景体裁剪，提高渲染效率；

11)动态图像序列，可以实现闪电、流水等效果；

所述管理系统设置有人机交互模块，可以通过人机交互过程，使得管理系统展示需要的3D图像。这样，所述管理系统可以作为三维模拟培训系统。人机交互是三维模拟培训系统最重要的一个部分。通过将场景文件导入Unity3D实现场景的显示，操作人员可以自由的浏览场景，实现人机的交互。

在Unity3D中，操作人员可以查看场景中的各种设备，从各个角度对设备进行观察场景中的设备都具有标准规格，配电站建设人员可以根据场景进行标准化的改造。新员工可以通过场景的漫游使其对变电站有更加深刻的了解，增强了培训的真实感，可以使得培训工作更加有效。

该管理系统实施的一个关键技术是3D建模通建模。本发明所述管理系统实施例中，3D建模是通过三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。一般的，3D建模可分为：NURBS和多边形网格。NURBS对要求精细、弹性与复杂的模型有较好的应用，适合量化生产用途。多边形网格建模是靠拉面方式，适合做效果图与复杂场景动画。所述管理系统通过maya，3Dmax等软件，根据真实的配电站场景，进行标准的三维建模，实现配电站的标准化改造和虚拟的场景漫游。

该管理系统实施的另一个关键技术是实现三维虚拟环境的可视化。本发明中，三维虚拟环境的可视化的实现原理如图8所示，图8为本发明实施例提供的一种实现三维虚拟环境可视化的实现原理图。本发明所述管理系统实施例中，三维虚拟环境的可视化是利用三维图形绘制技术，实现现实世界的三维场景再现并通过一定的应用程序驱动整个三维场景，通过人机接口响应用户的输入，并根据用户的不同动作做出相应的反应并在三维环境中显示出来。如图8所示，所述人机接口包括：操作系统服务接口、输入/输出服务接口、图形设备接口以及OpenGL接口。安装有应用程序的控制器通过图形设备接口与显示/窗口设备连接，并通过OpenGL接口与硬件驱动器连接。

模型是三维仿真平台的关键，是基于HLA分布仿真体系结构的成员。变电站的3D模型中，各种模型可以分为两类：有动作特性或电气特性的模型和一般的模型。前者一般指变电站内的各种供电设备，包括变压器、断路器、隔离开关等一次设备以及互感器、机构箱、操作箱等辅助设备等，后者主要指变电站地理环境，如变电站内各种建筑以及杆塔、地面等。

基于此，本发明实施例所述管理系统中，变电站的3D模型由三维模型类，动作特性类，电气特性类，数据接口类元素构成的模型。各类模型的功能如下：

1)三维模型类元素利用3DsMax技术，通过组合不同的子模型来创建新的模型，并可以通过纹理和材质来增强其真实性。

2)动作特性类元素用于描述设备动作，如开关的开合、小车的推入拉出等；在三维场景中，为了增强真实性，经常需要操作设备。这些功能可以通过支持关键帧的模型来实现。在具体显示过程中，通过关键帧之间进行插值处理来显示操作效果。

3)电气特性类元素用于描述设备异常，如变压器漏油、绝缘子磁瓶破裂、开关冒烟等；在图元编辑器中，考虑采用子模型交替显示、纹理替换和增加特效的方式来实现。子模型交替显示。对于瓷瓶开裂、瓷瓶发红等故障，可以预先在同一位置设置几个尺寸相同的子模型，它们分别对应开裂的瓷瓶、发红的瓷瓶和正常的瓷瓶。通过显示某个子模型并隐藏其它子模型的方法来模拟故障；纹理替换。对于地线锈蚀、设备脏污等故障，可以简单的通过纹理替换来实现，降低显示成本；特效。对于冒蒸汽、冒烟、爆炸等，可以通过粒子系统的特效功能来实现。

4)数据接口类元素提供仿真对象和系统交互的数据接口。数据接口一般指Virtools环境下用于记录和描述模型的各种相关信息的二维数据表Array，用于随后的平台间信息交互。

由于变电站的很多供电设备在模型和功能上很相似，可以把模型和功能分别作为元素描述，再由元素复合成新的对象。为了便于叙述，本文把对象库中的动作特性类、电气特性类、数据接口类元素统称为功能类元素。

本发明所述管理系统还包括存储模块，所述存储模块包括三维仿真平台模型库。三维仿真平台模型库包括三维模型以及功能类元素模型。当对变电站进行3D建模时，对于已有3D模型的供电设备，可以直接通过调用三维仿真平台模型库中的模型元素进行建模，提高建模的工作效率。

由于电力仿真中需要模拟设备的状态和缺陷故障等问题，并且要完成场景切换、设备操作等功能，所述管理系统提供设置有供电设备编辑器来辅助供电设备的建模。

综上所述，本发明实施例所述管理系统以及管理方法，可以根据变电站的供电设备的位置信息以及结构信息建立所述变电站的3D模型，并可以显示所述3D模型，便于电力维护人员对变电站进行运营维护，提高了变电站的管理工作的效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种变电站的管理系统，所述变电站包括多个供电设备，其特征在于，包括：

信息获取模块，所述信息获取模块用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息；

处理模块，所述处理模块用于根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型；

显示模块，所述显示模块用于显示所述3D模型。

2.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，还包括：人机交互模块，所述人机交互模块用于获取用户输入的控制指令；

所述处理模块还用于根据所述控制指令驱动所述显示模块展示目标供电设备的外部3D图像或是内部3D图像。

3.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，所述信息获取模块还用于获取待检修供电设备的维护信息；

所述处理模块还用于根据所述维护信息以及所述待检修供电设备的3D图像生成所述带检修供电设备的拆装检修的3D动态图像，并控制所述显示模块显示所述3D动态图像。

4.根据权利要求3所述的管理系统，其特征在于，所述信息获取模块还用于获取所述待检修供电设备的位置信息；

所述处理模块还用于根据所述位置信息生成由起始位置到所述待检修供电设备所处位置的移动路线；所述处理模块还用于控制所述显示模块在所述3D模型内显示所述移动路线。

5.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在，还包括：存储模块，所述存储模块用于储存所述供电设备的位置信息以及结构信息。

6.一种变电站的管理方法，其特征在于，包括：

获取模块用于获取所述供电设备的位置信息以及结构信息；

根据所有供电设备的位置信息以及结构信息生成所述变电站的3D模型；

显示所述3D模型。

7.根据权利要求6所述的管理方法，其特征在于，所述显示所述3D模型包括：

获取用户输入的控制指令；

根据所述控制指令展示目标供电设备的外部3D图像或是内部3D图像。

8.一种变电站，其特征在于，包括：多个供电设备以及控制主机；

所述供电设备与所述控制主机连接；

其中，所述控制主机包括：如权利要求1-5任一项所述的管理系统。