电力设备检修的VR模拟方法、装置和系统与流程

本发明涉及电力技术领域，尤其是涉及一种电力设备检修的vr模拟方法、装置和系统。

背景技术：

电力检修主要是对发电设备、供电设备，变电设备以及配电设备进行日常设备安装及维护、故障排除、巡线排查等；电力检修工作是对电网及其附属设备维护保养的职业，专业性要求很高，且有一定的危险性。而现有的对电力检修人员的培训主要通过检修教程、实验、以及模型降解等方式进行，学员实践性较差，导致培训效果较差。

针对现有的电力检修培训方式培训效果较差的问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电力设备检修的vr模拟方法、装置和系统，以提高电力检修培训方式的培训效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种电力设备检修的vr模拟方法，该方法由服务器执行，服务器与头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型分别连接；电力设备模型包括电力设备、以及设置于电力设备上的第一传感装置；检修工具模型包括检修工具、以及设置于检修工具上的第二传感装置；该方法包括：生成电力设备和检修工具对应的检修场景；其中，检修场景至少包括电力设备、检修工具、和电力设备的运行参数；通过第一传感装置和第二传感装置，获取用户的操作行为数据；其中，操作行为数据包括用户对检修工具的第一操作数据和用户通过检修工具对电力设备进行操作的第二操作数据；根据操作行为数据，更新检修场景；通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述生成电力设备和检修工具对应的检修场景步骤，包括：接收用户发出的检修指令；其中，检修指令中包括电力设备的故障类型；通过第一传感装置和第二传感装置，获取电力设备和检修工具的标识信息；根据标识信息和故障类型，获取电力设备和检修工具的第一图像数据，以及电力设备的运行参数的第二图像数据；将第一图像数据和第二图像数据进行图像叠加处理，生成检修场景。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述根据标识信息和故障类型，获取电力设备和检修工具的第一图像数据，以及电力设备的运行参数的第二图像数据步骤，包括：将标识信息输入至预设的图像数据生成模型中，输出电力设备和检修工具的第一图像数据；其中，图像数据生成模型中保存有标识信息对应的电力设备和检修工具的三维图像数据；将标识信息和故障类型输入至预设的状态数据生成模型中，输出电力设备内元器件的运行状态图和元器件对应的运行数据，将运行状态图和运行数据作为第二图像数据；其中，状态数据生成模型根据电力设备的运行原理建立。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述通过第一传感装置和第二传感装置，获取用户的操作行为数据步骤，包括：通过第二传感装置，获取用户抓握检修工具的位置、以及用户操作检修工具的受力点和受力方向；通过第一传感装置，获取用户通过检修工具对电力设备进行操作后，电力设备内元器件的标识、元器件的位置和元器件之间的连接关系。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：根据电力设备的运行参数，识别电力设备的带电元器件；当监测到用户与带电元器件的距离小于预设范围时，生成报警信号；将报警信号添加至检修场景中。

第二方面，本发明实施例提供了一种电力设备检修的vr模拟装置，该装置设置于服务器，服务器与头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型分别连接；电力设备模型包括电力设备、以及设置于电力设备上的第一传感装置；检修工具模型包括检修工具、以及设置于检修工具上的第二传感装置；该装置包括：场景生成模块，用于生成电力设备和检修工具对应的检修场景；其中，检修场景至少包括电力设备、检修工具、和电力设备的运行参数；数据获取模块，用于通过第一传感装置和第二传感装置，获取用户的操作行为数据；其中，操作行为数据包括用户对检修工具的第一操作数据和用户通过检修工具对电力设备进行操作的第二操作数据；场景更新模块，用于根据操作行为数据，更新检修场景；播放模块，用于通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述场景生成模块，包括：指令接收单元，用于接收用户发出的检修指令；其中，检修指令中包括电力设备的故障类型；信息获取单元，用于通过第一传感装置和第二传感装置，获取电力设备和检修工具的标识信息；图像数据获取单元，用于根据标识信息和故障类型，获取电力设备和检修工具的第一图像数据，以及电力设备的运行参数的第二图像数据；融合处理单元，用于将第一图像数据和第二图像数据进行图像叠加处理，生成检修场景。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述数据获取模块，包括：第一获取单元，用于通过第二传感装置，获取用户抓握检修工具的位置、以及用户操作检修工具的受力点和受力方向；第二获取单元，用于通过第一传感装置，获取用户通过检修工具对电力设备进行操作后，电力设备内元器件的标识、元器件的位置和元器件之间的连接关系。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，上述装置还包括：元器件获取模块，用于根据电力设备的运行参数，识别电力设备的带电元器件；信号生成模块，用于当监测到用户与带电元器件的距离小于预设范围时，生成报警信号；添加模块，用于将报警信号添加至检修场景中。

第三方面，本发明实施例提供了一种电力设备检修的vr模拟系统，该系统包括服务器、头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型；电力设备模型包括电力设备、以及设置于电力设备上的第一传感装置；检修工具模型包括检修工具、以及设置于检修工具上的第二传感装置；上述电力设备检修的vr模拟装置设置于服务器；服务器与头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型分别连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种电力设备检修的vr模拟方法、装置和系统，其中，该方法由与头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型分别连接的服务器执行；服务器生成的电力设备和检修工具对应的检修场景中，包括电力设备、检修工具、和电力设备的运行参数；通过第一传感装置和第二传感装置可以获取到用户的操作行为数据，根据该根据操作行为数据，可以更新上述检修场景，并通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。该方式通过虚拟现实技术，使用户在保障安全性的同时，直观、形象地获知电力设备的运行状况，以及不同检修操作对电力设备运行状况的影响，提高了电力检修培训方式的培训效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种电力设备检修的vr模拟方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的第二种电力设备检修的vr模拟方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的第三种电力设备检修的vr模拟方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种电力设备检修的vr模拟装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电力设备检修的vr模拟系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

考虑到现有的电力检修培训方式培训效果较差的问题，本发明实施例提供了一种电力设备检修的vr模拟方法、装置和系统；该技术可以应用于电力系统中变电、输电和配电的运维和检修的相关培训中；该技术可以采用相关的软件或硬件实现，下面通过实施例进行描述。

实施例一：

参见图1所示的第一种电力设备检修的vr模拟方法的流程图，该方法由服务器执行，该服务器与头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型分别连接；该电力设备模型包括电力设备、以及设置于电力设备上的第一传感装置；该检修工具模型包括检修工具、以及设置于检修工具上的第二传感装置。

在实际实现时，电力设备模型中的电力设备、以及检修工具模型中的检修工具可以为真实的电力设备和检修工具，也可以为在真实的电力设备和检修工具的基础上进行改装而成的电力设备和检修工具。上述第一传感装置和第二传感装置包括多种传感器；例如，电流电压传感、压力传感、摄像头等；第一传感装置中的多个传感器分别设置在电力设备的主要元器件上或者主要位置上，用于采集元器件的状态数据；第二传感装置中的多个传感器分别设置在检修工具的主要元器件或者主要位置上，用于感应用户操作检修工具的动作。

上述方法包括如下步骤：

步骤s102，生成电力设备和检修工具对应的检修场景；其中，该检修场景至少包括电力设备、检修工具、和电力设备的运行参数；

例如，当上述电力设备可以为变压器时，上述检修工具可以包括各种电工用具、检测仪表等；该检修场景中包括变压器、以及旁边放置的各种检修工具；上述电力设备的运行参数可以通过多种形式展现，优选地，可以在电力设备或的图像上叠加显示电力设备各个元器件的电流走向、能量转换方式、方向等，并在图像旁边以数据的形式显示具体的数值。

步骤s104，通过第一传感装置和第二传感装置，获取用户的操作行为数据；其中，操作行为数据包括用户对检修工具的第一操作数据和用户通过检修工具对电力设备进行操作的第二操作数据；

例如，当上述检修工具为扳手时，上述第一传感装置可以包括多个压力传感器，分别设置于上述扳手的手柄上，以及扳手头部，用于感应用户抓握扳手的位置，以及用户通过扳手操作电力设备的动作。

步骤s106，根据操作行为数据，更新检修场景；

通常，上述电力设备被用户通过检修工具操作后，电力设备内的元器件的连接关系、位置关系或者运行参数可能会发生变化，根据该变化，更新上述生成的检修场景。

步骤s108，通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。

本发明实施例提供的一种电力设备检修的vr模拟方法，该方法由与头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型分别连接的服务器执行；服务器生成的电力设备和检修工具对应的检修场景中，包括电力设备、检修工具、和电力设备的运行参数；通过第一传感装置和第二传感装置可以获取到用户的操作行为数据，根据该根据操作行为数据，可以更新上述检修场景，并通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。该方式通过虚拟现实技术，使用户在保障安全性的同时，直观、形象地获知电力设备的运行状况，以及不同检修操作对电力设备运行状况的影响，提高了电力检修培训方式的培训效果。

实施例二：

参见图2所示的第二种电力设备检修的vr模拟方法的流程图，该方法在实施例一中提供的电力设备检修的vr模拟方法的基础上实现，该方法包括如下步骤：

步骤s202，接收用户发出的检修指令；其中，该检修指令中包括电力设备的故障类型；

步骤s204，通过第一传感装置和第二传感装置，获取电力设备和检修工具的标识信息；

步骤s206，根据标识信息和故障类型，获取电力设备和检修工具的第一图像数据，以及电力设备的运行参数的第二图像数据；

上述第一图像数据可以为电力设备和检修工具的图像数据；上述第二图像数据包括以图形、图像、示意图、数据、表格等形式展示的电力设备的运行状态；上述第二图像数据与上述第一图像数据中电力设备的图像数据的位置相匹配。

步骤s208，将第一图像数据和第二图像数据进行图像叠加处理，生成检修场景；

步骤s210，通过第二传感装置，获取用户抓握检修工具的位置、以及用户操作检修工具的受力点和受力方向；

步骤s212，通过第一传感装置，获取用户通过检修工具对电力设备进行操作后，电力设备内元器件的标识、元器件的位置和元器件之间的连接关系；

步骤s214，根据步骤s210和步骤s212获得的操作行为数据，更新检修场景；

步骤s216，通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。

本发明实施例提供的一种电力设备检修的vr模拟方法，通过检修指令中的故障类型和第一传感装置和第二传感装置获取到的标识信息，可以获取电力设备和检修工具的第一图像数据，以及电力设备的运行参数的第二图像数据，对第一图像数据和第二图像数据进行图像叠加处理，进而生成检修场景；通过第二传感装置和第二传感装置可以获取用户抓握检修工具的位置、用户操作检修工具的受力点和受力方向、以及电力设备内元器件的标识、元器件的位置和元器件之间的连接关系等操作行为数据；进而根据该操作行为数据更新检修场景；该方式通过虚拟现实技术，使用户在保障安全性的同时，直观、形象地获知电力设备的运行状况，以及实时获知不同检修操作对电力设备运行状况的影响，提高了电力检修培训方式的培训效果。

实施例三：

参见图3所示的第三种电力设备检修的vr模拟方法的流程图，该方法在实施例二中提供的电力设备检修的vr模拟方法的基础上实现，该方法包括如下步骤：

步骤s302，接收用户发出的检修指令；其中，该检修指令中包括电力设备的故障类型；

步骤s304，通过第一传感装置和第二传感装置，获取电力设备和检修工具的标识信息；

步骤s306，将标识信息输入至预设的图像数据生成模型中，输出电力设备和检修工具的第一图像数据；其中，该图像数据生成模型中保存有标识信息对应的电力设备和检修工具的三维图像数据；

步骤s308，将标识信息和故障类型输入至预设的状态数据生成模型中，输出电力设备内元器件的运行状态图和元器件对应的运行数据，将运行状态图和运行数据作为第二图像数据；其中，该状态数据生成模型根据电力设备的运行原理建立。

步骤s310，将第一图像数据和第二图像数据进行图像叠加处理，生成检修场景；

步骤s312，通过第一传感装置和第二传感装置，获取用户的操作行为数据；

步骤s314，根据上述操作行为数据，更新检修场景；通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。

步骤s316，根据电力设备的运行参数，识别电力设备的带电元器件；

步骤s318，当监测到用户与带电元器件的距离小于预设范围时，生成报警信号；将报警信号添加至检修场景中。

在实际实现时，用户的服装上可以安装有感应装置，该感应装置可以实时监测带电元器件上的传感装置的距离。

本发明实施例提供的一种电力设备检修的vr模拟方法，通过图像数据生成模型获得电力设备和检修工具的第一图像数据；通过状态数据生成模型获得电力设备内元器件的运行状态图和元器件对应的运行数据；进一步地，当监测到带电元器件与用户距离过小时，生成报警信号，并将报警信号添加至检修场景中，以实时提醒用户注意操作安全；该方式通过虚拟现实技术，使用户在保障安全性的同时，直观、形象地获知电力设备的运行状况，以及实时获知不同检修操作对电力设备运行状况的影响，提高了电力检修培训方式的培训效果。

实施例四：

对应于上述方法实施例，参见图4所示的一种电力设备检修的vr模拟装置的结构示意图；该装置设置于服务器，该服务器与头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型分别连接；该电力设备模型包括电力设备、以及设置于电力设备上的第一传感装置；该检修工具模型包括检修工具、以及设置于检修工具上的第二传感装置；该装置包括：

场景生成模块40，用于生成电力设备和检修工具对应的检修场景；其中，检修场景至少包括电力设备、检修工具、和电力设备的运行参数；

数据获取模块41，用于通过第一传感装置和第二传感装置，获取用户的操作行为数据；其中，操作行为数据包括用户对检修工具的第一操作数据和用户通过检修工具对电力设备进行操作的第二操作数据；

场景更新模块42，用于根据操作行为数据，更新检修场景；

播放模块43，用于通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。

进一步地，上述场景生成模块，包括：指令接收单元，用于接收用户发出的检修指令；其中，该检修指令中包括电力设备的故障类型；信息获取单元，用于通过第一传感装置和第二传感装置，获取电力设备和检修工具的标识信息；图像数据获取单元，用于根据标识信息和故障类型，获取电力设备和检修工具的第一图像数据，以及电力设备的运行参数的第二图像数据；融合处理单元，用于将第一图像数据和第二图像数据进行图像叠加处理，生成检修场景。

进一步地，上述数据获取模块，包括：第一获取单元，用于通过第二传感装置，获取用户抓握检修工具的位置、以及用户操作检修工具的受力点和受力方向；第二获取单元，用于通过第一传感装置，获取用户通过检修工具对电力设备进行操作后，电力设备内元器件的标识、元器件的位置和元器件之间的连接关系。

进一步地，上述装置还包括：元器件获取模块，用于根据电力设备的运行参数，识别电力设备的带电元器件；信号生成模块，用于当监测到用户与带电元器件的距离小于预设范围时，生成报警信号；添加模块，用于将报警信号添加至检修场景中。

本发明实施例提供的一种电力设备检修的vr模拟装置，该装置设置于由与头戴式显示器、电力设备模型和检修工具模型分别连接的服务器中；服务器生成的电力设备和检修工具对应的检修场景中，包括电力设备、检修工具、和电力设备的运行参数；通过第一传感装置和第二传感装置可以获取到用户的操作行为数据，根据该根据操作行为数据，可以更新上述检修场景，并通过头戴式显示器播放更新后的检修场景。该方式通过虚拟现实技术，使用户在保障安全性的同时，直观、形象地获知电力设备的运行状况，以及不同检修操作对电力设备运行状况的影响，提高了电力检修培训方式的培训效果。

实施例五：

对应于上述方法实施例和装置实施例，参见图5所示的一种电力设备检修的vr模拟系统的结构示意图；该系统包括服务器50、头戴式显示器51、电力设备模型52和检修工具模型53；该电力设备模型52包括电力设备52a、以及设置于电力设备上的第一传感装置52b；该检修工具模型53包括检修工具53a、以及设置于检修工具上的第二传感装置53b；

上述电力设备检修的vr模拟装置50a设置于服务器50；该服务器50与头戴式显示器51、电力设备模型52和检修工具模型53分别连接。

本发明实施例提供的电力设备检修的vr模拟系统，与上述实施例提供的电力设备检修的vr模拟方法和装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的电力设备检修的vr模拟方法、装置和系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

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，上述描述的系统和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。