變電站三維實(shí)景的檢修預(yù)演平臺(tái)的開發(fā)應(yīng)用

葉海峰 宋祥春 陳存林 張煒 劉路登 李順 李有亮

摘 要：變電站三維實(shí)景的檢修預(yù)演平臺(tái)，是為了提高電力檢修推演過程實(shí)景化、精細(xì)化、可視化程度以及安全防護(hù)水平而研發(fā)的。它是基于變電站三維實(shí)景的檢修推演平臺(tái)，通過融合空間測(cè)量、吊車/登高車/卡車作業(yè)、設(shè)備拆卸吊放、設(shè)備裝配、安措布置等功能，提供基于整個(gè)三維實(shí)景的變電站檢修過程全程精細(xì)推演。變電站三維實(shí)景的檢修預(yù)演平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了變電站檢修點(diǎn)危險(xiǎn)點(diǎn)的推演、檢修安措的預(yù)演和吊車作業(yè)的預(yù)演。變電站三維實(shí)景的檢修預(yù)演平臺(tái)可用于檢修人員真實(shí)場(chǎng)景的模擬培訓(xùn)、檢修方案的可視化制定、檢修操作過程的逼真預(yù)演，它可以提高變電站檢修操作的人員及設(shè)備的安全性，從而為變電站安全運(yùn)行提供了有效的安全保障。

關(guān)鍵詞：變電站 三維 檢修預(yù)演

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0035-02

1 平臺(tái)應(yīng)用背景

變電站是我國電力系統(tǒng)重要的組成部分，變電檢修是對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行一次預(yù)防性檢測(cè)與維護(hù)。變電檢修工作存在一定的安全問題，有可能對(duì)檢修工人和生產(chǎn)設(shè)備造成嚴(yán)重威脅。

電力系統(tǒng)檢修過程的復(fù)雜性以及過程管控的安全性要求對(duì)檢修過程的計(jì)劃管理、作業(yè)方案、施工順序、風(fēng)險(xiǎn)管控等方面提出了更精細(xì)化的要求。傳統(tǒng)的計(jì)劃性管理方式在精細(xì)化、安全性、可視化方面存在以下不足。

（1）檢修方案主要以開票、文檔形式開展，缺乏空間實(shí)景支撐，方案的制定與實(shí)施對(duì)人員經(jīng)驗(yàn)依賴性較強(qiáng)，效率不高且存在人因失誤風(fēng)險(xiǎn)。

（2）檢修過程主要以簡(jiǎn)要文字描述為主，難以對(duì)具體設(shè)備、具體動(dòng)作形成精細(xì)化推演或說明，方案的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)性有待提升。

（3）缺乏與檢修過程具體動(dòng)作精確匹配的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)管控措施，對(duì)檢修過程的風(fēng)險(xiǎn)管控與防范上不夠精細(xì)。

基于三維實(shí)景的檢修推演解決方案，通過融合空間測(cè)量、吊車/登高車/卡車作業(yè)、設(shè)備拆卸吊放、設(shè)備裝配、安措布置等功能，提供基于整個(gè)三維實(shí)景的變電站檢修過程全程精細(xì)推演，支持人員培訓(xùn)、可視化方案制定、過程模擬和風(fēng)險(xiǎn)管控，提高檢修推演過程實(shí)景化、精細(xì)化、可視化程度以及安全防護(hù)水平。

2 平臺(tái)預(yù)演具體內(nèi)容

2.1 平臺(tái)上對(duì)變電站檢修點(diǎn)推演危險(xiǎn)點(diǎn)預(yù)測(cè)、預(yù)控、預(yù)防

變電檢修工作的場(chǎng)地是安全問題的一個(gè)重要來源。工作場(chǎng)地所具有的高空、帶電等特點(diǎn)對(duì)工作人員人身安全產(chǎn)生巨大威脅。在檢修的工作場(chǎng)地，很多設(shè)備是帶電的，有的甚至電壓很高。如果發(fā)生失誤，檢修工作將會(huì)嚴(yán)重威脅員工的生命安全。變電檢修工作需要根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行中存在的不安全因素，事先做好風(fēng)險(xiǎn)的防范工作。提高變電工作人員對(duì)工作中危險(xiǎn)點(diǎn)的分析能力。在檢修工作過程中，員工要對(duì)變電站的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行分析，將危險(xiǎn)扼殺在萌芽狀態(tài)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)控、預(yù)防，只有防范措施到位，提高控制現(xiàn)場(chǎng)的能力和水平。

基于變電站三維實(shí)景的檢修預(yù)演平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)在逼真場(chǎng)景中進(jìn)行對(duì)危險(xiǎn)點(diǎn)的預(yù)測(cè)、預(yù)演，繼而實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)有效地預(yù)防、預(yù)控。

（1）基于精確坐標(biāo)的三維激光點(diǎn)云建模技術(shù)，1∶1真實(shí)還原變電站場(chǎng)景，場(chǎng)景中的每一個(gè)電氣設(shè)備均有精確的空間坐標(biāo)。

（2）為電力系統(tǒng)定制的三維引擎與實(shí)景建模技術(shù)進(jìn)行無縫融合，通過系統(tǒng)下發(fā)的指令，反向定位三維場(chǎng)景中的電氣設(shè)備，直觀地展現(xiàn)設(shè)備所處場(chǎng)景位置和外觀，以及直觀地了解設(shè)備周邊環(huán)境。

（3）平臺(tái)中任意點(diǎn)與周邊帶電設(shè)備精確測(cè)距。

2.2 在平臺(tái)上進(jìn)行變電站檢修安措預(yù)演

現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)要做大量的臨時(shí)圍欄，而且檢修人員進(jìn)行檢修時(shí)，人員分散，設(shè)備分散，不利于管理和監(jiān)護(hù)。在基于變電站三維實(shí)景的檢修預(yù)演平臺(tái)可以對(duì)各種停電模式下的圍欄的使用進(jìn)行預(yù)演，可以設(shè)計(jì)出最直觀最合理的安措方案，使得現(xiàn)場(chǎng)人員能清晰地圍出停電范圍，確?，F(xiàn)場(chǎng)人員安全。

平臺(tái)還支持在場(chǎng)景中布置標(biāo)識(shí)牌、圍欄等安全措施，支持從場(chǎng)景中調(diào)取安措布置方案。調(diào)取預(yù)先導(dǎo)入的預(yù)設(shè)安措方案后，所調(diào)取的安措方案中的內(nèi)容融入當(dāng)前三維場(chǎng)景。

安措布置可以與設(shè)備吊裝/吊放過程相結(jié)合，包括拆除設(shè)備/部件的圍護(hù)與標(biāo)識(shí)、預(yù)先進(jìn)場(chǎng)設(shè)備/部件的圍護(hù)等等。

場(chǎng)景中的所有安全措施均可在左側(cè)列表中集中顯示，支持從列表到三維場(chǎng)景的快速定位。

（1）將所有安措所用的工器具建模（圍欄、紅幔布、在此工作牌、警示牌、警示帶）。

（2）所有安措模型添加好之后，可以將做好的安措導(dǎo)出圖片（或有分享鏈接），以便將正確的安措情況傳達(dá)給相關(guān)執(zhí)行人員。

2.3 吊車作業(yè)

變電站的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)地能否進(jìn)行吊車作業(yè)，可以在平臺(tái)中進(jìn)行完全模擬。平臺(tái)支持5種測(cè)量模式，包括手動(dòng)測(cè)距、對(duì)地測(cè)距（測(cè)量對(duì)地高度）、角度測(cè)距（三點(diǎn)角度測(cè)量法）、設(shè)備測(cè)距、模擬作業(yè)。模擬預(yù)演在三維場(chǎng)景中可添加吊車等大型工器具，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬作業(yè)仿真，在場(chǎng)景中可任意調(diào)整吊車的位置，吊臂的伸展，角度的調(diào)整，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬作業(yè)距離等因素進(jìn)行精確評(píng)估。

①平臺(tái)車輛庫中分為登高作業(yè)車、吊車和載重卡車，場(chǎng)景中可調(diào)用多臺(tái)多型車輛。支持基于三維場(chǎng)景的登高車、吊車、載重卡車的模擬作業(yè)，包括從車輛庫中調(diào)取車輛模型、在三維場(chǎng)景的車輛進(jìn)退轉(zhuǎn)彎等操作、吊車臂/作業(yè)平臺(tái)操作、空間距離檢測(cè)。場(chǎng)景中放入、刪除車輛后，車輛列表中同步更新，點(diǎn)擊具體車輛可快速定位至以該車輛為中心的三維場(chǎng)景，同時(shí)調(diào)取該車輛的操作面板。

②吊裝作業(yè)時(shí)，在吊車到位后，可執(zhí)行自動(dòng)到位將吊臂自動(dòng)精確移動(dòng)至起吊點(diǎn)上方，點(diǎn)擊起吊后，吊鉤自動(dòng)放下并與設(shè)備/部件掛接，自動(dòng)吊起，然后可基于車輛操作面板進(jìn)行下一步支持車輛作業(yè)的第一觀察視野（無操作，僅觀察）。

③支持設(shè)備的吊裝與吊放，包括對(duì)設(shè)備整體和部件的吊裝、吊放全過程模擬。吊裝過程中，支持全場(chǎng)帶電狀態(tài)的直觀展示與帶電狀態(tài)的設(shè)置。對(duì)于起吊、吊放的末段過程的吊臂精確到位，可通過算法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。對(duì)設(shè)備/部件吊起過程中，可以實(shí)時(shí)通過地面投影判斷是否滿足吊放條件。

3 平臺(tái)應(yīng)用意義

隨著變電站智能化的程度越來越高，越來越多的變電站實(shí)現(xiàn)無人值守，檢修人員對(duì)變電站的實(shí)景情況越來越陌生。變電站三維實(shí)景平臺(tái)是將最新的三維空間坐標(biāo)實(shí)景彩色點(diǎn)云激光雷達(dá)掃描技術(shù)引入電網(wǎng)設(shè)備管控中，打造電網(wǎng)感知融合智能生態(tài)圈，建立交互性好、即視感強(qiáng)，沉浸式、真實(shí)精確的電網(wǎng)三維實(shí)景智能平臺(tái)?；谧冸娬救S實(shí)景的檢修預(yù)演平臺(tái)為變電站運(yùn)維尤其是變電站檢修人員、管理人員人力不足、日常巡檢內(nèi)容多、頻率高、作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大提供了有效的解決方案。

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