三維全景及全景動(dòng)態(tài)融合技術(shù)在智能變電站管理中的應(yīng)用

邵全 紀(jì)陳云 李軍

摘 要本文介紹了基于三維虛擬全景及全景動(dòng)態(tài)融合技術(shù)的智能變電站管理系統(tǒng)的實(shí)施方案和系統(tǒng)說(shuō)明，并介紹了實(shí)際應(yīng)用。使用面向?yàn)g覽器的成熟三維全景技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站所有管理對(duì)象的三維還原，以全景動(dòng)態(tài)融合技術(shù)構(gòu)建整個(gè)智能變電站環(huán)境，并可與各類管理系統(tǒng)對(duì)接，建立智能變電站數(shù)據(jù)管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、設(shè)備巡檢、實(shí)景培訓(xùn)的集中三維虛擬可視化管理平臺(tái)。

【關(guān)鍵詞】三維全景 智能變電站 全景動(dòng)態(tài)融合 可視化

1 引言

隨著國(guó)家電網(wǎng)“三集五大”體系建設(shè)的完善提升和人員結(jié)構(gòu)性缺編的逐漸顯露，運(yùn)維人員總體數(shù)量在減少，而所轄變電站數(shù)量卻在逐年增加。運(yùn)檢一體化、設(shè)備主人制、電運(yùn)檢五項(xiàng)通用制度等對(duì)運(yùn)維人員日常工作的規(guī)范性和及時(shí)性提出了更高的要求。隨著智能變電站的普及、新設(shè)備新技術(shù)的應(yīng)用推廣，巡視維護(hù)對(duì)象的數(shù)量和復(fù)雜程度都在不斷增加，這對(duì)國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)維人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)提出了更高要求。

2 應(yīng)用目標(biāo)

針對(duì)智能變電站的日常運(yùn)維管理、巡檢、培訓(xùn)等工作，能夠充分利用最新的計(jì)算機(jī)三虛擬三維圖形技術(shù)，基于三維虛擬全景現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)態(tài)全景視頻技術(shù)建立智能變電站管理的虛擬三維可視化管理平臺(tái)。三維可視化平臺(tái)是智能變電站管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)平臺(tái)，也是重要的管理及運(yùn)維相關(guān)數(shù)據(jù)信息展現(xiàn)和管理及實(shí)景培訓(xùn)界面，更是智能變電站運(yùn)維管理及實(shí)景培訓(xùn)走向三維可視化管理的重要基礎(chǔ)。

通過(guò)三維虛擬全景技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)三維全景展現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)基于三維虛擬環(huán)境對(duì)變壓器及各類設(shè)備的運(yùn)維數(shù)據(jù)管理功能，構(gòu)建智能變電站環(huán)境、設(shè)備和管理信息的可視化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電站三維全景展示，動(dòng)態(tài)場(chǎng)景融合提供生動(dòng)便捷的培訓(xùn)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)智能變電站管理及運(yùn)維對(duì)象的管理及相關(guān)監(jiān)控信息整合展示，讓管理及運(yùn)維人員不用去現(xiàn)場(chǎng)而是在三維虛擬環(huán)境就能掌握智能變電站管理及運(yùn)維中的有效信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明化與數(shù)據(jù)可視化的管理。三維虛擬可視化管理能讓智能變電站的設(shè)備信息和運(yùn)行狀況更加直觀，使復(fù)雜的設(shè)備及運(yùn)維信息變得易于展示、管理，從而實(shí)現(xiàn)管理的透明化，更進(jìn)而有效提升變電站的管理與監(jiān)控管理的效率，真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)全方位、可視化的新一代智能變電站運(yùn)行管理、運(yùn)維、實(shí)景培訓(xùn)的系統(tǒng)。

3 解決方案

通過(guò)三維全景技術(shù)搭建智能變電站的實(shí)際場(chǎng)景，可實(shí)現(xiàn)360度瀏覽變電站內(nèi)建筑、設(shè)備信息，重點(diǎn)設(shè)備支持局部放大（可看到設(shè)備銘牌、設(shè)備描述信息等），支持動(dòng)態(tài)場(chǎng)景融合（LIVEPANO），可以在三維全景中根據(jù)實(shí)景進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)及仿真模擬，可提升員工技能培訓(xùn)效果。支持PMS數(shù)據(jù)在全景模型中的設(shè)備里實(shí)時(shí)顯示，便于日常巡檢人員調(diào)閱。通過(guò)智能巡檢技術(shù)，將運(yùn)檢工作中的關(guān)鍵點(diǎn)：巡檢人、巡檢時(shí)間、巡檢設(shè)備、巡檢路線、巡檢中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行管理，并在全景模型中顯示重點(diǎn)信息，更規(guī)范運(yùn)檢業(yè)務(wù)，減少管理風(fēng)險(xiǎn)，提高應(yīng)急反應(yīng)速度。

3.1 三維全景動(dòng)態(tài)融合技術(shù)（Livepano）簡(jiǎn)介

全景動(dòng)態(tài)融合技術(shù)（Livepano）技術(shù)是在三維全景的技術(shù)之上發(fā)展延伸而來(lái)。將靜態(tài)的全景圖片轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的視頻圖像，并嵌入到三維虛擬全景中，可以在三維全景中以拍攝角度360度的任意視角觀看動(dòng)態(tài)視頻，讓我們?cè)谌S全景中可以看到靜態(tài)的畫面，也可以看到動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景，有一種真正意義上身臨其境的感覺，而將不受時(shí)間、空間和地域的限制，三維全景動(dòng)態(tài)融合技術(shù)不只是單一的靜態(tài)全景圖片形式，而是具有景深，動(dòng)態(tài)圖像，聲音等各種技術(shù)，同時(shí)具備聲畫對(duì)位，聲畫同步，全景視頻表現(xiàn)出讓傳統(tǒng)的三維全景望塵莫及的視覺效果。全景動(dòng)態(tài)融合技術(shù)比起傳統(tǒng)意義上的三維全景有了質(zhì)的提高。

3.2 智能變電站三維全景可視化

以三維全景形式展現(xiàn)智能變電站所在相關(guān)場(chǎng)景、變電站的建筑及設(shè)備的布局、智能變電站設(shè)備及相關(guān)運(yùn)維信息，實(shí)現(xiàn)三維全景場(chǎng)景中智能變電站設(shè)備及相關(guān)數(shù)據(jù)的三維可視化管理。通過(guò)三維全景技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站的動(dòng)態(tài)展示，完全符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。支持設(shè)備局部放大，可清晰查看表計(jì)讀數(shù)、壓板定值。并與電力PMS系統(tǒng)、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)集成，支持主要PMS數(shù)據(jù)在全景模型中的實(shí)時(shí)查看，讓管理及運(yùn)維人員了解設(shè)備性能參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備及運(yùn)維數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.3 智能變電站三維全景實(shí)景培訓(xùn)及仿真

三維全景可實(shí)現(xiàn)360度瀏覽變電站設(shè)備，支持PMS數(shù)據(jù)在全景模型中的實(shí)時(shí)查看，讓員工可以在全景模型中學(xué)習(xí)設(shè)備相關(guān)信息，了解設(shè)備外觀、功能、性能參數(shù)。利用動(dòng)態(tài)場(chǎng)景融合技術(shù)（LIVEPANO）動(dòng)態(tài)融合場(chǎng)景，員工可隨時(shí)接受設(shè)備巡視、倒閘操作、日常運(yùn)維等方面的培訓(xùn)，支持多人聯(lián)機(jī)VR場(chǎng)景學(xué)習(xí)。

3.4 智能變電站信息可視化

智能變電站現(xiàn)有多個(gè)設(shè)備監(jiān)控和數(shù)據(jù)子系統(tǒng)，包括PMS系統(tǒng)、設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。所有系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，相互補(bǔ)充，共同監(jiān)控著智能變電站設(shè)備及運(yùn)行情況的各項(xiàng)指標(biāo)，為智能變電站提供全方位的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。但是各個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)都是獨(dú)立的系統(tǒng)，并不能顯示在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，日常工作中需要打開多個(gè)系統(tǒng)并在各系統(tǒng)之間切換才能有效獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，在日常運(yùn)維及發(fā)生故障時(shí)無(wú)法有效綜合各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)情況，幫助日常巡檢及出現(xiàn)故障后的數(shù)據(jù)分析處理，大大降低巡檢的工作效率和故障排除效率，所以需要一個(gè)統(tǒng)一的可視化監(jiān)控平臺(tái)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行良好整合集成。各類監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以用可視化的數(shù)據(jù)疊加方式進(jìn)行三維顯示。

與電力PMS系統(tǒng)進(jìn)行集成展示：在三維虛擬全景可視化平臺(tái)上實(shí)時(shí)展示變電站設(shè)備的資產(chǎn)信息及運(yùn)維信息。

變電站設(shè)備監(jiān)控信息展示：通過(guò)三維全景展示界面展示變電站設(shè)備監(jiān)控到的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息；

設(shè)備告警監(jiān)控信息展示：智能變電站的所有告警信息在三維全景展示界面上實(shí)時(shí)展示，并進(jìn)行故障提醒。

與巡檢系統(tǒng)集成展示：能三維全景上實(shí)時(shí)展示設(shè)備的巡檢信息。

信息查詢：在三維全景可視化環(huán)境中通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備相關(guān)信息的直觀查詢。

設(shè)備搜索、定位功能：通過(guò)輸入智能變電站模糊查詢條件檢索，系統(tǒng)在當(dāng)前三維全景視圖范圍內(nèi)列出符合條件的設(shè)備列表。根據(jù)用戶選擇的進(jìn)行定位。

作者簡(jiǎn)介

邵全（1980-），男，安徽省池州市人。學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為國(guó)網(wǎng)池州供電公司運(yùn)維檢修部主任、工程師。主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化，電力檢修與運(yùn)維技術(shù)等。

紀(jì)陳云（1989-），男，安徽省池州市人。學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為國(guó)網(wǎng)池州供電公司運(yùn)維檢修部副主任。主要研究方向?yàn)樽冸娺\(yùn)維技術(shù)。

李軍（1970-），男，安徽省淮南市人。學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為國(guó)網(wǎng)池州供電公司運(yùn)維檢修部副主任，高級(jí)工程師。主要研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)設(shè)備運(yùn)維檢修及技術(shù)改造。

作者單位

國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司池州供電公司 安徽省池州市 247000