基于AR技术的现场施工安全及质量监督研究系统的制作方法

基于ar技术的现场施工安全及质量监督研究系统
技术领域
[0001]
本发明涉及施工监控系统领域，尤指一种基于ar技术的现场施工安全及质量监督研究系统。


背景技术：

[0002]
传统变电设备的巡检主要以人工巡检为主。在现有变电站巡检中，巡检人员仍采用传统的单纯人力巡检，造成下面四个问题：一人抄票，一人巡视校对，巡检人力浪费较多；每个变电站的都有大量变电保护装置，每个保护装置上的压板开关、远方就地开关、空气开和把手开关数量庞大，造成巡检时间冗长；巡检流程重复性高，数量大极易导致巡检人员漏检，错检或不检；巡检时采用的纸质操作票，不便于巡检记录和巡检后的材料归档；每次巡检时的设备的历史数据，如文字，图片，视频等材料均存储在后台中，需要校验时，均需跑回后台获取数据。
[0003]
复杂装置的操作，例如ups切换，新手培训困难，需要老手辅助在旁指导，老手在进行操作时，各种作业指导书，操作手册的操作规范查询困难，不能第一时间获取到辅助和指导。
[0004]
巡维现场无法实时获取scada系统、资产管理系统和综合数据平台中设备的实时数据，例如巡维过程中需要查看的设备基本信息、设备台缺陷、实时负荷数据、间隔实时异常信息、主变油温与环温、母线电压与线路电压等。


技术实现要素：

[0005]
为解决上述问题，本发明提供一种基于ar技术的现场施工安全及质量监督研究系统，采用增强现实技术(ar)、三维仿真技术变电站电力主要设备的安装和检修进行三维建模和拆装作业模拟。将设备安装及检修作业的相关的技术规范、安全规范、专业知识转化为视频和三维直观的展现形式，相关人员只需在变电站相关设备前扫描二维码或者设备外观，即可实现设备安装和检修员工培训，高效迅速提高检修员工的业务知识水平和安全生产技能。
[0006]
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于ar技术的现场施工安全及质量监督研究系统，其特征在于：包括眼镜采集终端、后台管理端；后台管理端创建具体执行的任务信息，并将该任务信息推送到眼镜采集终端，眼镜采集终端选择执行对应的模块任务，且眼镜采集终端上传巡检过程中记录的所有信息至后台管理端；
[0007]
其中眼镜采集终端包括用于采集巡检现场图像的摄像模组、用于采集巡检现场声音数据的收声模组、用于储存巡检总数据的存储模组、用于检测现场环境光线以及现场设备距离的传感模组、用于处理数据的运算模组、用于显示后台数据的显示模组、用于将后台数据投影到显示模组的投影模组、用于播放后台声音数据的播声模组、用于接收以及发送数据的第一无线模组、用于为眼镜采集终端内部各个模组供电的电池模组；
[0008]
其中摄像模组、收声模组、存储模组、传感模组、投影模组、播声模组、第一无线模
组、电池模组均与运算模组电性连接。
[0009]
作为本申请方案的进一步优化，所述眼镜采集终端还包括用于补充光线的补光灯，其中该补光灯与运算模组电性连接。
[0010]
作为本申请方案的进一步优化，所述传感模组包括环境光传感器、tof测距单元，其中环境光传感器、tof测距单元均与运算模组电性连接。
[0011]
作为本申请方案的进一步优化，其中所述显示模组包括lcos曲面滤光镜片，其中眼镜采集终端设置有相互对称的装配口，且每个装配口与lcos曲面滤光镜片可拆卸配装。
[0012]
作为本申请方案的进一步优化，每个装配口内设置有第一磁块，每块lcos曲面滤光镜片上设置有第二磁块，每块lcos曲面滤光镜片的第二磁块与装配口中的第一磁块相互磁吸。
[0013]
作为本申请方案的进一步优化，收声模组为降噪麦克风，其中降噪麦克风内置有降噪芯片。
[0014]
作为本申请方案的进一步优化，播声模组为骨传导耳机。
[0015]
作为本申请方案的进一步优化，运算模组设有计时器，执行的任务时，任务的每一个步骤开始计时器自动触发，记录当前步骤的操作时间。
[0016]
作为本申请方案的进一步优化，后台管理端发根据设备状态，则发送设备状态判断结果到眼镜采集终端的运算模组，该运算模组控制将其设备状态判断结果通过投影模组投影至显示模组上。
[0017]
本发明的有益效果在于：
[0018]
1)可以识别高低压配电柜设备状态：巡检人员在后台管理端设置好巡检任务后戴上眼镜采集终端到现场巡检，眼镜采集终端通过摄像模组自动识别设备状态(包括指针、数字、开关阀门等)，并将识别结果通过投影模组展现在显示模组视野中；比对后台预制数据：将识别状态与后台管理端预制数据进行对比，自动判定巡检结果是否正常，并将结果通过投影模组展现在显示模组视野中。巡检人员可选择断开设备阀门连接(客户方有远程断开连接软件)或调取历史数据(文本或图片或视频)；故相对于传统的多人巡检，本申请只需要一人即可实现对多个设备进行巡检。
[0019]
2)可视化远程指导：在巡检人员在巡检过程中如若遇到自己独立无法解决的问题或疑问都将可以远程连线服务端的专家进行远程指导，协助解决巡检中遇到的难题，以顺利完成巡检工作；则无需带各种各种作业指导书，操作手册，可大大提高巡检的效率。
[0020]
3)巡检工作票打印存储：自动生成巡检工作票并记录相关巡检参数(巡检项目、巡检人、时间和错误等)保存提交至后台管理端，并可后台打印。
附图说明
[0021]
图1是眼镜采集终端的结构示意图。
[0022]
图2是降噪芯片的结构示意图。
[0023]
图3是本发明实施例中系统整体框架图。
[0024]
图4是本发明实施例中技术架构图。
[0025]
附图标号说明：11.播声模组；12.收声模组；13.摄像模组；14.传感模组；15.补光灯；16.显示模组；17.投影模组。
具体实施方式
[0026]
请参阅图1-4所示，本发明关于基于ar技术的现场施工安全及质量监督研究系统，基于ar技术的现场施工安全及质量监督研究系统，其特征在于：包括眼镜采集终端、后台管理端；后台管理端创建具体执行的任务信息，并将该任务信息推送到眼镜采集终端，眼镜采集终端选择执行对应的模块任务，且眼镜采集终端上传巡检过程中记录的所有信息至后台管理端；
[0027]
其中眼镜采集终端包括用于采集巡检现场图像的摄像模组13、用于采集巡检现场声音数据的收声模组12、用于储存巡检总数据的存储模组、用于检测现场环境光线以及现场设备距离的传感模组14、用于处理数据的运算模组、用于显示后台数据的显示模组16、用于将后台数据投影到显示模组16的投影模组17、用于播放后台声音数据的播声模组11、用于接收以及发送数据的第一无线模组、用于为眼镜采集终端内部各个模组供电的电池模组；
[0028]
其中摄像模组13、收声模组12、存储模组、传感模组14、投影模组17、播声模组11、第一无线模组、电池模组均与运算模组电性连接。
[0029]
其中眼镜采集终端用于现场数据的采集，比对并返回状态信息；后台管理端用于整合眼镜采集终端获取的数据，用于辅助管理、指导巡检流程，并且记录汇总巡检的结果信息，生成对应的监督工作单。工作过程中，数据保存眼镜采集终端，可通过有线或者在支持4g和wifi的环境下上传到后台管理端中。
[0030]
眼镜采集终端能识别所有后台管理端任务设备，如高低压配电柜，变压器，隔离开关等。所述眼镜采集终端还包括用于补充光线的补光灯15，其中该补光灯15与运算模组电性连接。所述传感模组14包括环境光传感器、tof测距单元、3轴陀螺仪、3轴加速计、3轴地磁仪，其中环境光传感器、tof测距单元、3轴陀螺仪、3轴加速计、3轴地磁仪均与运算模组电性连接。其中眼镜采集终端设置有相互对称的装配口，且每个装配口可拆卸配装有lcos曲面滤光镜片。每个装配口内设置有第一磁块，每块lcos曲面滤光镜片上设置有第二磁块，每块lcos曲面滤光镜片的第二磁块与装配口中的第一磁块相互磁吸。在本申请中采用的lcos曲面滤光镜片与装配口为磁吸配装，故方便装卸。
[0031]
眼镜采集终端可全天候使用，在光线不足时可以应用环境光传感器以及补光灯15配件依旧可进行识别工作；当在阳光过于耀眼时，眼镜也配有lcos曲面滤光镜片，保护使用者眼镜不会使其刺眼。眼镜采集终端采集的数据在有网络条件(4g/wifi)下可立即随时传回后台管理端，同时数据资料存储在眼镜采集终端中的存储模组，即在无网络环境也无需担忧数据丢失。而且tof测距单元可以使得眼镜采集终端知晓与设备的相对位置，3轴陀螺仪、3轴加速计、3轴地磁仪则可以使得用户眼镜采集终端知晓当前的准确位置。
[0032]
在本申请中，眼镜采集终端是基于ar引擎算法，利用可穿戴人体工学设计，将用于采集巡检现场图像的摄像模组13、用于采集巡检现场声音数据的收声模组12、用于储存巡检总数据的存储模组、用于检测现场环境光线以及现场设备距离的传感模组14、用于处理数据的运算模组、用于显示后台数据的显示模组16、用于播放后台声音数据的播声模组11、用于接收以及发送数据的第一无线模组、用于为眼镜采集终端内部各个模组供电的电池模组集成在一起的一种可穿戴设备。
[0033]
在本申请中，要求眼镜采集终端(分体机)来实现，技术参数如下：眼镜采集终端重
量要求：重量不大于65克。运算要求：采用intelcpu主机为x86架构保证在工业重度应用都运算十分流畅。续航要求：电量满载的情况下可以使用10小时左右，同时配备有便携移动电源，确保长时间运作。
[0034]
在本申请中，眼镜采集终端具体功能如下:
[0035]
1.信息采集：读取/获取当前巡检任务信息，获取被识别设备的特征点信息；
[0036]
2.人机交互：巡检人员佩戴眼镜，巡检过程中通过语音指令的方式操作和记录信息；
[0037]
3.自动计时：每一个步骤开始眼镜计时器自动触发，记录当前步骤的操作时间；
[0038]
4.可视化：设备状态判断结果通过增强现实技术叠加在被识别物体上(后台管理终端发送设备状态判断结果至眼镜采集终端，眼镜采集终端将其信息投影至显示模组16，即上述的lcos曲面滤光镜片上)；
[0039]
5.拍照记录：支持实时调用摄像模组13记录现场信息，在本申请中摄像模组13采用800万像素像素头；
[0040]
6.本地保存：眼镜采集端采集到的数据将会保存在储存模组；
[0041]
7.实时传输：支持有线连接pc端传输以及无线环境下实时传输眼镜端采集的信息。
[0042]
而且在本具体实施例中，眼镜采集终端中的播声模组11为骨传导耳机，骨传导是一种声音传导方式，即将声音转化为不同频率的机械振动，通过人的颅骨、骨迷路、内耳淋巴液传递、螺旋器、听神经、听觉中枢来传递声波。相对于通过振膜产生声波的经典声音传导方式，骨传导省去了许多声波传递的步骤，能在嘈杂的环境中实现清晰的声音还原，而且声波也不会因为在空气中扩散而影响到他人。其中在本申请中，采用骨传导耳机作为播声模组11，则具有以下优点：1.舒适，因为不再需要耳塞或耳罩，即不再需要堵住耳朵，大大解放了耳朵；2.更安全，最突出优势是使用者在听音乐的时候依然能保持正常的听觉，能对周围环境继续保持警觉；3.骨传导耳机有利于保护听力，因为开放式佩戴，大大减轻对鼓膜的刺激；4.减轻周围环境嘈杂声音的干扰，提高音质和清晰度。
[0043]
同时在本申请中，眼镜采集终端中的收声模组12为降噪麦克风，其中降噪麦克风内置有降噪芯片，其中降噪芯片是采用hush电路生产的先进的音频降噪系统：hush把动态滤波器和向下扩展器结合起来，因此效率很高，并且没有系统常有的噪声；此外自适应阈值电路可检测额定的信号电平，并可动态地调整两个阈值，因而不管信号来源是什么都可以提供最优结果；hush实际上可用于任何音源，包括声音和视频磁带、无线电和电视广播以及其它有噪声的音源；可以和编码信号源一起使用以产生良好的效果；该电路的一个主要特点是可直接连接到压控放大器端口，使用最小的外国电路就可实现诸如直流幅度控制、自动电平调整及压缩等功能。
[0044]
通过降噪芯片处理，可以过滤掉90％以上的杂音，确保远程通讯的通话质量，方便现场施工人员与远程专家指导作业过程中，不受到现场环境嘈杂的干扰；并且能够大大提高语音识别的准确性。
[0045]
而且本申请是建立在高度的信息化基础上的一种对人和物的全面感知、施工技术全面智能、物体互联互通、信息协同共享、风险智慧预控的新型信息化手段。
[0046]
感知化：通过眼镜采集终的摄像模组13、后台管理端等终端设备实行实时交互、智
能感知、数据采集对现场实现真正的可控在控。
[0047]
物联化：后台管理端层收集到的数据方便项目参与方获取数据，协同工作。
[0048]
智能化：智能算法有骨传导等智能算法，可以及时通知，及时处理，提高工作协同效率。
[0049]
基建可视化:利用设备联动检查水位、环境温湿度、sf6气体、门禁以及各执行对象的异常情况，及时调控空调、风机、水泵等，防止异常事件的发生。
[0050]
灵活复用：提供模块化管理，硬件设备和平台能重复利用。
[0051]
远程协助：专家侧可以发起协助，也可以响应作业侧发起的协助请求，系统支持双向实时视频通信，高效协同。
[0052]
采用增强现实技术(ar)、三维仿真技术变电站电力主要设备的安装和检修进行三维建模和拆装作业模拟。
[0053]
将设备安装及检修作业的相关的技术规范、安全规范、专业知识转化为视频和三维直观的展现形式，相关人员只需在变电站相关设备前扫描二维码或者设备外观，即可实现设备安装和检修员工培训，高效迅速提高检修员工的业务知识水平和安全生产技能。
[0054]
以下具体论述本申请的具体使用实施例：
[0055]
1)ar识别高低压配电柜设备状态：巡检人员在后台设置好巡检任务后戴上眼镜采集终端到现场巡检，眼镜采集终端自动识别设备状态(包括指针、数字、开关阀门等)，并将识别结果展现在视野中；
[0056]
2)比对后台预制数据：将识别状态与后台预制数据进行对比，自动判定巡检结果是否正常，并将结果呈现在视野中。巡检人员可选择断开设备阀门连接(客户方有远程断开连接软件)或调取历史数据(文本或图片或视频)；
[0057]
3)可视化远程指导：在巡检人员在巡检过程中如若遇到自己独立无法解决的问题或疑问都将可以远程连线服务端的专家进行远程指导，协助解决巡检中遇到的难题，以顺利完成巡检工作；
[0058]
4)设备联动：主要检查水位、环境温湿度、sf6气体、门禁以及各执行对象的异常情况，及时调控空调、风机、水泵等；
[0059]
5)巡检工作票打印存储：自动生成巡检工作票并记录相关巡检参数(巡检项目、巡检人、时间和错误等)保存提交至服务器，并可后台打印；
[0060]
6)巡检语音交付：全程语音填写电网标准表单；
[0061]
7)巡检自动门牌识别，提高配网管理效率和质量；
[0062]
8)巡检自动化数据的读取：与调度系统dtu数据联调，ar自动读取对应配电柜的运行数据；
[0063]
9)其他电网业务巡检项目。
[0064]
以下具体论述远程专家指导协助功能
[0065]
现场施工或运维的过程中，可以申请向后台发起专家指导协助功能：
[0066]
1)协助发起/应答：专家侧可以发起协助，也可以响应作业侧发起的协助请求，系统支持双向实时视频通信；
[0067]
2)在线用户：专家侧可以看到在线实时在线用户、包括专家侧与作业侧；
[0068]
3)会话管理：作业侧与专家侧通信连接后形成一次会话，可以邀请第三人加入会
话，形成多人会话；
[0069]
4)通信基本功能：丰富样式(图片、文字)实时推送，支持视频、语音、录音、录像、视频推送等多种互动交互方式；
[0070]
5)数据安全体系：利用https技术对数据传输通道加密，保障数据传输的安全，运用128位加密技术对数据本地化存储加密，保障数据本地存储的安全；
[0071]
6)电子白板：电子白板支持多种手绘指导，包括椭圆，线框、箭头等；
[0072]
7)ar技术：支持ar技术，支持3d呈现，ar指导丰富多样，真正让现场操作人员感受到远程专家身历其境手把手指导；
[0073]
8)策略定义：定义产品相关策略，主要为通信策略、电子白板策略等，如每次推送视频的大小控制、时长控制；文本信息的字数控制；电子白板手绘形态显示时长控制等；
[0074]
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。