2023智慧新能源软件智能远程点巡检系统

智慧新能源软件产品方案智慧新能源软件产品（四）智慧电厂软件产品应用功能设计（基于大数据的三维虚拟点巡检系统）湖南大唐先一科技股份有限公司2021.101产品设计背景点巡检管理系统提供专业设备点巡检平台，通过对设备重要位置的巡检，检测，收集设备运行状况，可以掌握设备故障的初期信息，以便及时采取对策，将故障消灭在萌芽阶段，避免设备的保养维修不足或保养检修过剩，提高设备的利用率，运行的可靠性、降低维修成本。传统点巡检系统由点巡检人员采用巡检仪、移动设备App等终端，亲临设备安装现场开展点巡检工作，通过检仪器的检测和人员的主观判断手段进行，并将检测数据和判断的结果输入巡检终端，由巡检终端将数据传输至点巡检管理系统实现点巡检功能。随着新能源分布式电站的大量投运，区域远程集控运行管理，受运维人员少人值班、场站设备偏远等条件影响，传统点巡检方式已无法满足新能源分布式电站无人值班、集中运维的要求。如大型分布式光伏电站、分布式风电场、海上风电等场景。基于虚拟点巡检系统产品为解决新能源分布式电站点巡检设计。采用三维地图场景展示实时生产数据和历史数据，利用现场安装的摄像头、巡检机器人、智能传感器代替巡检仪和人工判读，利用内部网络实现数据传输，采用地图虚拟真实场景模拟现场巡检。基于大数据的三维地图的虚拟巡检系统，采用大数据分析功能，利用生产数据、运维数据、安装制造、技术标准等多维数据建立分析模型，实现了传统点巡检系统无法实现功能。实现被点巡设备的运行趋势判断，开展设备健康状态评价。基于大数据的三维地图的虚拟巡检系统，利用三维地图场景，解决现场精密点检人员缺乏、管理不到位，设备分布广泛或不适应开展日常点巡检的场景。基于大数据的三维地图的虚拟巡检系统利用VR虚拟现实技术，实现真正做到亲临现场点巡检的应用。2智慧虚拟点巡检概念设备点巡检是定时对重要设备进行周期性巡视，掌握设备运行状态与趋势，预防设备故障发生。电力生产类密集型企业，设备故障会将影响安全生产，带来巨大损失。通过日常点巡检，有效预防设备故障，是最有效保障安全生产管理手段。设备点检巡检管理系统建立点检任务模式，保证点检监测的正常有效进行，该系统实现设备点检数据汇总分析功能，异常数据通知功能，及时反馈设备故障信息，为设备维修人员提供信息提示；通过有效的点检管理，可预防机械设备工作可靠性下降和故障的发生，提高设备生产率，降低设备运转费用和维修费用。传统点巡检系统是以点检定修制为理论基础，结合国内设备管理的现状，采用了数据库、网络、红外测温、振动测量、转速测量、身份识别等先进的软、硬件技术，将设备的点检管理、缺陷管理、数据分析处理、设备档案管理、现场作业管理和工作质量考核等有效地集成在一个管理平台。传统点巡检系统包含巡检资料库、巡检规划方式、巡检资料收集、巡检分析等部分。采用巡检仪实现数据采集，通过巡检管理平台实现日常点巡检功能。虚拟巡检系统，利用发电场站实景虚拟地图三维场景，结合生产实时数据和管理数据，同时利用生产现场智能摄像头、智能传感器、巡视机器人等获取现场生产数据和实景图像音影数据。在场站实景三维中实现巡检功能。巡检路线按虚拟三维场景规划，自动生成巡检报告。报告内容包含点巡检数据、现场实景图像音影、历史趋势变化数据和分析功能。基于大数据的三维地图的虚拟巡检系统，摆脱传统现场实施的点巡检方式，可在三维实景地图中实现传统的点巡检功能；利用大数据和三维地图相结合，自动实现点巡检数据获取和巡检路径规划；利用大数据分析功能，实现巡检数据的分析和点巡检报告功能。基于大数据的三维地图的虚拟巡检系统，在三维地图中直接驱动智能摄像头、智能传感器、巡视机器人实现巡检，同时与巡检无人机、无人船实现巡检数据共享；三维地图的虚拟巡检系统可结合现场实际巡检、PC端虚拟巡检和VR眼镜巡检功能。实现设备巡检和点检功能。3软件主要实现的功能3.1三维地图场景虚拟平台对于电站室内场景，可采用三维扫描方式构建实景三维地图，按照设计院CAD图纸和现场取景为基础，通过对主要设备进行三维建模，形成高精度、等比例的三维模型，构建与物理电厂一致的虚拟地图电厂。包括边界场景、设备布置、安全设施等三维立体展示整个场景中物理分布状况。以自然、全景式、实体化、融合的三维虚拟现实环境。如实地描述和反映设备的实体关系，满足精确的实体、位置和层级描述，提供准确的全景展示。如：GIS高压室、主变场、保护室、高压配电室、风机机舱、逆变器室等。新能源光伏发电单元三维地图场景，因光伏组件巡检采用无人机巡检方式，实际人工巡检仅巡视汇流箱、逆变器和箱变，因此光伏组件园区采用简化地图方式，汇流箱、汇流箱、逆变器和箱变采用实景地图标识。新能源光伏风机分布三维地图场景，同样采用简化地图方式，风机的塔筒、机舱采用采用实景地图标识。水电站发电机层、水轮机层、水泵层、电缆层、廊道层等按实际需求可选择采用实景地图模式或简化地图方式。3.2三维场景数据展现3.2.1设备点巡检数据展现基于三维地图上设备运行的数据展示，实现虚拟点巡检功能。在已建立的虚拟地图电站场景基础上，实现生产数据、管理数据和运维制造数据的实时展示功能，包括发电机组、辅助设备、配电设备、风电机组、逆变器、汇流箱、箱变、主变设备等主要生产运行实时数据；同时展示其管理数据和运维制造数据，包括两票、运维、定期工作数据、设备参数数据和制造数据，相应设备的技术标准等。数据展现的模式采用热点激活模式。在地图相应的设备区域，设置激活区域，分别展示不同类别的数据，达到巡检数据查看与获取的目的。使用鼠标在热点区域悬停、点击，或采用VR眼镜行为识别即可激活数据呈现。实际设备运行场景数据,在三维地图场景中通过热点联动摄像头、智能传感器、巡检机器人等方式获取实际场景数据。3.2.2设备点巡检数据来源虚拟巡检系统的数据获取，通过虚拟点巡检系统，可直接获取现场实时生产运行数据、管理数据和运维制造数据。实现自动生成点巡检报告和设备分析报告。虚拟巡检系统获取的数据还包括历史数据、技术标准等数据，开展设备运行状态分析功能，实现设备状态健康评估与态势分析。虚拟巡检系统通过三维地图场景中热点联动摄像头、智能传感器、巡检机器人等方式，获取生产现场实际数据，可按图片、视频、声音、环境温度等方式进行保存。形成点巡检历史数据。便于查询和调用。3.3三维虚拟巡检系统架构基于大数据的三维地图的虚拟巡检系统总体架构包含基础平台、网络通道和业务应用三大部分。其中基础平台是实现虚拟巡检的基本平台，网通通信部分是巡检通信链路部分，业务应用是巡检的具体应用。（1）基础平台包含三维地图、数据平台和其他资源平台三维地图平台是实现虚拟巡检的载体基础，即所有的巡检业务是基于三维平台实施，利用三维地理平台实现现场点巡检功能；数据平台是包含了巡检过程中需要分析查询的数据源，包含生产实时数据、生产历史数据、日常管理数据、运维制造数据、技术指标数据等，是开展点巡检分析的基础数据；资源平台是提供巡检数据的重要来源，包含环境数据和其他运行相关的数据等。（2）网络与路径包含点巡检网络通道、点巡检路径、点巡检计划网络通道是实现虚拟点巡检系统的网络支持部分，包括点检数据通信；三维地图平台数据通信、无人机巡检、摄像头及其他系统等的数通信；点巡检路径在虚拟地图中确定点巡检具体点巡检路线和路径图，实现最佳巡检路线，路径包含常规巡检路径和随机巡检路径；点巡检计划确定不同点巡检角色的巡检计划表，包含巡检的任务、周期、巡检方式等，依照巡检角色不一样确定的任务计划不一样。业务应用部分包括巡检手段、巡检内容和巡检范围巡检手段是根据不同角色可选择不同的点巡检手段实施巡检，包含在虚拟地图中可采用巡检的任务、周期、巡检方式等，依照巡检角色不一样确定的任务计划不一样。巡检手段包含以下内容：虚拟地图巡检：在虚拟地图中实现点巡检功能，巡检数据的获取利用系统数据源获取，按照虚拟点巡检路线开展巡检任务。通过激活虚拟地图中热点，获取和保存巡检环境量和其他系统的巡检数据。VR/AR巡检：利用VR/AR眼镜实现虚拟现实方式巡检，采用VR/AR手势等行为识别功能触发数据热点或获取点巡检数据源。按虚拟巡检路线开展巡检任务。巡检仪巡检：支持传统巡检仪现场巡检，巡检结果将在系统展示查询。手机APP巡检：利用手机APP可实现现场巡检或虚拟地图巡检。摄像头、机器人与无人机：利用虚拟地图中的热点场景，支持单点巡检模式，并可调用虚拟地图中摄像头、巡检机器人进行巡检，可查询无人机巡检结果。3.4三维虚拟巡检系统功能3.4.1虚拟地图数据展示、导航与漫游功能虚拟点巡系统可为电站提供全景电站VR虚拟现实漫游功率，按照预定的路径实时展示生产设备实时数据，并实现矢量放大缩小和全景预览。可通过查询功能实现历史生产数据的趋势查寻、生产管理数据查询已经生产设备的资料、技术标准等查询下载。导航功能可通过虚拟实景电子地图，实现快速导航，可浏览虚拟地图中电站实际设备的布置状况，设备运行状态等信息，并利用虚拟仿真技术，展现电站生产实况。还可实现故障点全景位置图，迅速设备定位故障点。实现快速路径导航。3.4.2其他系统的联动虚拟地图实现与其他系统的通信功能和数据融合功能，利用虚拟地图设备热点激活功能，可驱动虚拟地图中的摄像机、巡检机器人等设备。实现巡检过程中设备联动，抓拍设备运行实时图片，录制音视频功能等，将数据直接储存，并作为巡检资料。虚拟地图实现了与其他系统的数据融合功能，如SCADA系统、在线监测系统、消防报警、天气预报、水情测报、功率预测等系统。可直接在虚拟场景中读取，并作为巡检资料。3.4.3点巡检功能提供运维人员在虚拟场景中日常巡检功能，并实现电站巡检场景展示和数据获取。提供点检专业人员点检功能，可提供调用虚拟场景中的摄像机、巡检机器人、智能传感器等设备，获取点检数据，实现专业点检功能。提供各级管理人员的无定期点巡检功能。实现现场生产状况的监督、查询功能，可通过虚拟地图导航功能，快速实时查询现场生产状况，日常点巡检状态、两票执行情况、定期工作与日常运维情况。并可临时提供作业现场作业摄像头的监督功能。4数据源采集与其他系统联动4.1生产类实时数据生产类实时数据和历史数据采用从集控中心或数据平台获取，对于未建成集控中心和数据平台的场站，采用从现场生产类系统获取，生产数据包含运行全部数据或部分数据，如SCADA系统类发电相关数据，电流、电压、功率类等；监测系统的类的温度、压力、振动数据；环境监测类的降雨、辐射、风速、温度等预测数据等；4.2生产管理类数据生产管理数据包含检修维护试验数据，来源于两票、缺陷、工程、运维等信息系统。包含日常运维记录、制造安装记录、试验报告等，生产管理类属于用于在点巡检系统中进行设备分析评价、生产监督管理等作用。用于精细化分析电站生产经营管理的指标分析。生产管理类数据一般来源于其他生产管理系统。多数属于非机构化数据类型，再使用前需要进行数据治理工作，形成机构化的数据。生产管理数据还包括管理制度类数据。设备管理类数据同时包含其他具有点巡检管理功能系统，如无人机寻检平台、机器巡检平台、无人船巡检平台等。4.3生产技术类数据生产技术类数据指设备制造、试验和行业技术规范标准、制度包含检修维护试验数据，生产技术类数据主要用于评判设备运行状况，符合制造标准和行业标准。是开展精密点检、设备健康状态分析评价标准。主要为专业点检员提供精密点检提供专业技术支持。4.4生产环境类数据生产环境类数据是指设备实时运行环境，如环境温湿度、设备外观、振动摆渡、声音等运行环境数据，此类数据用于判断设备实时运行趋势。掌握设备运行环境满足要求。这类数据源主要来源于环境监测系统、摄像头、智能传感器。用于判断设备运行环境状态满足要求，提供设备安全稳定运行。主要为巡检运维人员提供设备巡检服务。4.5系统接口联动4.5.1视频监视系统接口联动视频监控系统的联动，采用虚拟地图热点驱动方式，联动巡检摄像头，获取音视频数据，并将音视频数据储存作为点巡检资料，并对摄像头都照片中盘表数据、数字表数据进行提取保存，作为设备点巡检数据。包含温度、压力、电流、电压等数据4.5.2巡检机器人平台接口联动巡检机器人的系统的联动，采用虚拟地图热点驱动方式，直接获取巡检机器人系统中的巡检数据，作为巡检报告数据，同时可直接驱动巡检机器人进行规划路径巡检或设备定点巡检，直接读取巡检机器人的巡检数据，作为虚拟点巡检的资料。4.5.3智能设备或传感器联动采用虚拟地图热点驱动方式，直接驱动现场安装的智能设备，获取点巡检必须的数据，弥补现场监控不足的问题，如智能温度传感器、智能振动传感器、积尘传感器、水位传感器、湿度传感器、无线摄像头、智能声音采集器、智能烟雾传感器、SF6浓度传感器等；通过智能设备或智能传感器，完善点巡检监测数据，代替现场点巡检人员感知功能，全面实现全数据采集巡视功能。4.5.4安防警示系统联动采用虚拟巡检方式可直接联动现场部署的安全警示系统，在发现重大缺陷、火灾等过程中实现报警功能。采用虚拟地图热点确认启动方式，实现现场点巡检发现