基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统的制作方法

文档序号:24689913发布日期:2021-04-16 10:21
基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统的制作方法

1.本发明涉及电力作业领域,具体涉及基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统。


背景技术:

2.为了保障安全,电力企业须大力实施“科技兴安”战略,运用物联网、大数据、人工智能等先进信息技术,提高远程监测、自动化控制和应急响应的能力。目前,国内已逐步运用视频监控、机器人等设备开展电力设备巡视、应急指挥及作业监控,但现有技术中,仍然以二维视频图像监控为主,丢失了精确的三维空间信息;部分系统虽然应用了三维场景重建技术,但是重构模型的精细程度较低,造成作业现场几何信息的失真和纹理信息的丢失。并且,现有的三维实景模型完全依靠前期建模结果进行图像投影,对处在监控室的工作人员而言,图像完全失真、进而导致现场巡视失真。


技术实现要素:

3.本发明提供基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统,以解决现有技术中电力作业现场的三维场景重建导致图像失真、不利于进行现场巡视的问题,实现为身处监控室的工作人员提供远程沉浸式巡视体验的目的。
4.本发明通过下述技术方案实现:
5.基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统,包括三维实景模型、用于展示所述三维实景模型的显示屏,还包括:
6.巡视计划配置模块,基于巡视点位手动或自动配置巡视计划;
7.点位融合模块,在巡视点位获取实时图像,并根据参考系将获取的实时图像融合至对应巡视点位的三维实景模型上、并在显示屏上显示;
8.运行状态展示模块,获取巡视点位所对应电力设备的运行状态参数,并在显示屏上显示。
9.针对现有技术中电力作业现场的三维场景重建导致图像失真、不利于进行现场巡视的问题,本发明提出基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统,本系统基于三维实景建模技术,提前建立电力作业现场的三维实景模型,并在需要巡检的电力设备处预设巡视点位。工作人员在进行远程巡视时,选取需要巡视的巡视点位,向巡视计划配置模块发出指令,生成巡视计划;其中巡视计划可以自动或手动进行配置。之后系统进行三维实景巡视,在抵达每个巡视点位的停留过程中:显示屏切换至该巡视点位所对应的电力设备的局部实景模型,并且通过点位融合模块获取该电力设备的实时图像,并根据参考系将获取的实时图像融合至所述局部实景模型上进行局部替换;同时,运行状态展示模块获取该电力设备的运行状态参数,并在显示屏上同步显示。本申请通过巡视计划配置模块与点位融合模块,实现了将电力设备的实时视频图像融合至对应巡视点位的三维实景模型上的效果,因此解决了现有技术中电力作业现场的三维场景重建导致图像失真的问题,工作人员能够
得到三维模型与实景图像融合后的图像信息,相较于现有技术而言能够更加直观清晰且稳定可靠的进行远程巡视工作。本申请整个巡视过程充分模拟人工现场巡视状态,且抵达某巡视点位时就通过运行状态展示模块显示该巡视点位的电力设备的运行状态参数,充分利用物联网技术提高电力作业的安全性和远程巡视的可靠性,为身处监控室的工作人员提供远程沉浸式巡视体验的目的。
10.进一步的,所述三维实景模型内预设若干巡视点位,所述巡视点位的巡视对象为电力设备;
11.当手动配置巡视计划时,通过显示屏依次选取需要巡视的巡视点位,巡视计划配置模块依次选取最短路径将前后两个巡视点位进行连接,得到依次前往需要巡视的巡视点位的路线;
12.当自动配置巡视计划时,通过显示屏选取需要巡视的巡视点位、并确定巡视起点和巡视终点,巡视计划配置模块计算出从巡视起点至巡视终点,通过所有需要巡视的巡视点位的最短线路。
13.本方案提供两种巡视路线配置模式,一种是手动配置,即工作人员通过显示屏依次选取需要巡视的巡视点位,巡视计划配置模块依次选取最短路径将前后两个巡视点位进行连接,得到依次前往需要巡视的巡视点位的路线。此种模式需要工作人员手动规划路径,系统只会依次将前后两个巡视点位进行最短路径连线。可以看出,此种模式具有极大的自主性和灵活性,非常有利于远程监控人员熟悉现场路线与布局。另一种是自动配置模式,即工作人员只需要选择需要巡视的巡视点位,再确定出行径起点和终点,之后由巡视计划配置模块自动计算经过指定的所有巡视点位的最短线路即可。
14.进一步的,所述巡视计划包括巡视路线、相邻两个巡视点位之间的巡视速度、各巡视点位的停留时间。对不同的作业现场、以及不同的电力设备环境而言,每个设备的巡视停留时间,以及相邻两个巡视点位之间的巡视速度都是不同的,本方案能够对其更加灵活自主的优化调节,显著提高远程巡视的沉浸感和体验感,进而提高作业安全。
15.进一步的,所述点位融合模块包括设置在各巡视点位的视频拍摄组件、对视频进行图像处理的第一处理单元、对处理后的图像进行识别的图像识别单元、对识别后图像进行处理的第二处理单元;所述图像识别单元识别出图像中的参考系,并将参考系在图像中的二维坐标反馈至第二处理单元,第二处理单元在三维实景模型中调整角度至与视频拍摄组件的拍摄角度适配、之后用处理后的图像替换三维实景模型对应角度的图像,并在显示屏上显示;所述替换满足:处理后的图像中的参考系与三维实景模型对应角度中的参考系的重合率≥80%。本方案细化了将实时图像融合至对应巡视点位的三维实景模型上的具体过程,其中各巡视点位的视频拍摄组件的拍摄角度提前预设至系统中,在需要使用时直接调取即可。当然,本申请使用时,视频拍摄组件在现场安装就位后则不再移动,定期对其角度进行校正即可。
16.进一步的,所述运行状态展示模块包括用于监测电力设备运行状态的在线监测单元。用于在实景三维模型中,实时展示各种设备的关键部件的状态,如表计读数、刀闸的状态、设备外观、设备参数等。
17.进一步的,所述参考系包括壳体、位于壳体上的凹槽,所述凹槽内固定色盘,所述色盘等分为若干不同颜色的区域;所述凹槽的敞口端转动连接转盘,所述转盘上包括遮挡
部、透光部,所述色盘与转盘同心;还包括用于驱动所述盖板转动的驱动件;所述壳体背离凹槽敞口端的一侧还设置连接件。参考系作为本申请图像融合的重要参考指标,需要保证其稳定可靠。若使用现场背景环境作为参考系,存在因季节、气候甚至是光线变化导致的差异,若使用现场设备作为参考系,又存在设备老化、表面脱落等诸多影响识别的缺陷。为此,本方案中专门设置针对本申请的参考系结构。其包括壳体,壳体上开设凹槽,凹槽内固定有色盘,色盘顾名思义,包括若干不同颜色的区域。转盘位于凹槽敞口端,对色盘进行保护,并且转盘上的遮挡部不透光,只有透光部能够看到内部的色盘局部区域。本申请使用时,壳体可以通过其背部连接件设置在现场任意位置,优选为高度较高人工不便触碰的位置;根据不同气候光线或背景来转动转盘,使其上正对透光部的颜色,与当前或当地背景色差异较大,以此使得参考系能够明显在图像背景中被凸显出来,显著提高对参考系的识别成功率,从而显著提高图像融合的精准度。当然,在一个巡视点位中可以设置多个参考系,进一步提高图像融合的精度。
18.进一步的,所述色盘包括白色区域、黑色区域、红色区域、黄色区域、蓝色区域、绿色区域中的至少两种。
19.进一步的,所述转盘上过圆心等分为四个区域,其中相对两个区域为遮挡部、另外两个区域为透光部。本方案中,转盘上共两个遮挡部,两个透光部,且两个遮光部相对正对,两个透光部相互正对。本方案在使用时,两侧透光部同时透光,能够使得每个参考系具有明显的双色区域,避免单色色块容易与背景杂物混淆的缺陷,进一步提高图像融合的精准度。
20.进一步的,所述运行状态展示模块还包括警示单元,当正在被巡视的巡视点位的电力设备的某运行状态参数超出预设范围时,警示单元在显示屏上发起警示。
21.本系统的巡视方法包括:
22.步骤a、提前建立电力作业现场的三维实景模型,并在需要巡检的电力设备处预设巡视点位;
23.步骤b、选取需要巡视的巡视点位,向巡视计划配置模块发出指令,生成巡视计划;
24.步骤c、从巡视计划的起点开始,以设定的巡视速度开始,在显示屏上进行三维实景巡视,并在抵达每个巡视点位时按设定时间进行停留;
25.步骤d、在抵达每个巡视点位的停留过程中:显示屏切换至该巡视点位所对应的电力设备的局部实景模型,并且通过点位融合模块获取该电力设备的实时图像,并根据参考系将获取的实时图像融合至所述局部实景模型上进行局部替换;同时,运行状态展示模块获取该电力设备的运行状态参数,并在显示屏上同步显示。
26.当然,在相邻两个巡视点位之间时,显示屏上显示对应路径上的三维实景动态模型即可。
27.本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
28.1、本发明基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统,通过巡视计划配置模块与点位融合模块,实现了将电力设备的实时视频图像融合至对应巡视点位的三维实景模型上的效果,因此解决了现有技术中电力作业现场的三维场景重建导致图像失真的问题,工作人员能够得到三维模型与实景图像融合后的图像信息,相较于现有技术而言能够更加直观清晰且稳定可靠的进行远程巡视工作。本申请整个巡视过程充分模拟人工现场巡视状态,且抵达某巡视点位时就通过运行状态展示模块显示该巡视点位的电力设备的运行状态
参数,充分利用物联网技术提高电力作业的安全性和远程巡视的可靠性,为身处监控室的工作人员提供远程沉浸式巡视体验的目的。
29.2、本发明基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统,参考系能够明显在图像背景中被凸显出来,显著提高对参考系的识别成功率,从而显著提高图像融合的精准度。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
31.图1为本发明具体实施例的系统示意图;
32.图2为本发明具体实施例的图像融合示意图;
33.图3为本发明具体实施例的图像融合示意图;
34.图4为本发明具体实施例中参考系的示意图;
35.图5为本发明具体实施例中参考系的结构示意图;
36.图6为本发明具体实施例中色盘的示意图。
37.附图中标记及对应的零部件名称:
38.1、壳体;2、凹槽;3、色盘;4、转盘;401、遮挡部;402、透光部;5、驱动件;6、连接件。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图1

6,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
40.实施例1:
41.如图1所示的基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统,包括三维实景模型、用于展示三维实景模型的显示屏,还包括:
42.巡视计划配置模块,基于巡视点位手动或自动配置巡视计划;
43.点位融合模块,在巡视点位获取实时图像,并根据参考系将获取的实时图像融合至对应巡视点位的三维实景模型上、并在显示屏上显示;
44.运行状态展示模块,获取巡视点位所对应电力设备的运行状态参数,并在显示屏上显示。
45.其中三维实景模型内预设若干巡视点位,巡视点位的巡视对象为电力设备;
46.当手动配置巡视计划时,通过显示屏依次选取需要巡视的巡视点位,巡视计划配置模块依次选取最短路径将前后两个巡视点位进行连接,得到依次前往需要巡视的巡视点位的路线;
47.当自动配置巡视计划时,通过显示屏选取需要巡视的巡视点位、并确定巡视起点和巡视终点,巡视计划配置模块计算出从巡视起点至巡视终点,通过所有需要巡视的巡视点位的最短线路。
48.本实施例中巡视计划包括巡视路线、相邻两个巡视点位之间的巡视速度、各巡视点位的停留时间。
49.优选的,运行状态展示模块还包括警示单元,当正在被巡视的巡视点位的电力设
备的某运行状态参数超出预设范围时,警示单元在显示屏上发起警示。
50.本实施例通过巡视计划配置模块与点位融合模块,实现了将电力设备的实时视频图像融合至对应巡视点位的三维实景模型上的效果,因此解决了现有技术中电力作业现场的三维场景重建导致图像失真的问题,工作人员能够得到三维模型与实景图像融合后的图像信息,相较于现有技术而言能够更加直观清晰且稳定可靠的进行远程巡视工作。本申请整个巡视过程充分模拟人工现场巡视状态,且抵达某巡视点位时就通过运行状态展示模块显示该巡视点位的电力设备的运行状态参数,充分利用物联网技术提高电力作业的安全性和远程巡视的可靠性,为身处监控室的工作人员提供远程沉浸式巡视体验的目的。
51.实施例2:
52.如图1所示的基于物联网的电力作业现场实景沉浸式巡视系统,在实施例1的基础上,点位融合模块包括设置在各巡视点位的视频拍摄组件、对视频进行图像处理的第一处理单元、对处理后的图像进行识别的图像识别单元、对识别后图像进行处理的第二处理单元;图像识别单元识别出图像中的参考系,并将参考系在图像中的二维坐标反馈至第二处理单元,第二处理单元在三维实景模型中调整角度至与视频拍摄组件的拍摄角度适配、之后用处理后的图像替换三维实景模型对应角度的图像,并在显示屏上显示;替换满足:处理后的图像中的参考系与三维实景模型对应角度中的参考系的重合率≥80%。
53.运行状态展示模块包括用于监测电力设备运行状态的在线监测单元。
54.优选的,本实施例中,在实景三维场景中直观呈现站内摄像头的分布位置与实时监控画面;利用空间位置信息将视频监控与设备模型关联,自动计算设备周围摄像头视角与设备位置的角度差,最终调整监控视角并推送设备实时监控画面;优化视频监控与设备状态的关联,当出现设备新增告警等情况时,关联控制相应摄像头推送实时监控画面。
55.优选的,本实施例中的图像融合并非简单覆盖,而是首先根据合适的视频映射(透视投影或正射投影)算法进行投影计算;然后根据用户视角的改变,通过特有的ai算法(神经网络或深度学习)实现视频的动态渲染;最后剔除背景色差影响,优化视频和实景三维模型的无缝融合。
56.优选的,本实施例中,点位融合模块还对视频拍摄组件拍摄的视频数据进行融合预处理:
57.(1)支持标准ps/es视频流,可对私有视频流进行编解码转换,形成标准视频流;
58.(2)提取视频背景帧,对视频背景元素进行采样,包括颜色、环境、对比度等;
59.(3)对视频进行几何校正、噪声消除、色彩和亮度调整、配准。
60.本实施例的巡视方法包括:
61.步骤a、提前建立电力作业现场的三维实景模型,并在需要巡检的电力设备处预设巡视点位;
62.步骤b、选取需要巡视的巡视点位,向巡视计划配置模块发出指令,生成巡视计划;
63.步骤c、从巡视计划的起点开始,以设定的巡视速度开始,在显示屏上进行三维实景巡视,并在抵达每个巡视点位时按设定时间进行停留;
64.步骤d、在抵达每个巡视点位的停留过程中:显示屏切换至该巡视点位所对应的电力设备的局部实景模型,并且通过点位融合模块获取该电力设备的实时图像,并根据参考系将获取的实时图像融合至局部实景模型上进行局部替换;同时,运行状态展示模块获取
该电力设备的运行状态参数,并在显示屏上同步显示。显示结果如图2与图3所示,图2中融合的部分是方框中的内容,该方框内正好有现场工人在作业,从地砖部分可以看出图2中方框部分属于融合后的视频图像。图3中融合的部分仅为设备仪表盘部分,进作为示例供参考。
65.实施例3:
66.在上述任一实施例的基础上,本实施例中参考系如图4

图6所示,包括壳体1、位于壳体1上的凹槽2,凹槽2内固定色盘3,色盘3等分为若干不同颜色的区域;凹槽2的敞口端转动连接转盘4,转盘4上包括遮挡部401、透光部402,色盘3与转盘4同心;还包括用于驱动盖板4转动的驱动件5;壳体1背离凹槽2敞口端的一侧还设置连接件6。色盘3包括白色区域、黑色区域、红色区域、黄色区域、蓝色区域、绿色区域中的至少两种。转盘4上过圆心等分为四个区域,相对两个区域为遮挡部401、另外两个区域为透光部402。
67.本实施例使用时,壳体可以通过其背部连接件设置在现场任意位置,优选为高度较高人工不便触碰的位置;根据不同气候光线或背景来转动转盘,使其上正对透光部的颜色,与当前或当地背景色差异较大,以此使得参考系能够明显在图像背景中被凸显出来,显著提高对参考系的识别成功率,从而显著提高图像融合的精准度。当然,在一个巡视点位中可以设置多个参考系,进一步提高图像融合的精度。
68.优选的,本实施例中的连接件6为磁铁。
69.优选的,本实施例中驱动件5为手动拨杆,其具有锁紧机构、在转动到位后进行锁紧。
70.进一步的,色盘包括白色区域、黑色区域、红色区域、黄色区域、蓝色区域、绿色区域各一种,共6个区域。
71.进一步的,转盘上过圆心等分为四个区域,其中相对两个区域为遮挡部、另外两个区域为透光部。本方案中,转盘上共两个遮挡部,两个透光部,且两个遮光部相对正对,两个透光部相互正对。本方案在使用时,两侧透光部同时透光,能够使得每个参考系具有明显的双色区域,避免单色色块容易与背景杂物混淆的缺陷,进一步提高图像融合的精准度。
72.以上的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
73.需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外,在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下,可以是直接相连,也可以是经由其他部件间接相连。
再多了解一些
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