火力发电厂电气运行操作安全管控系统

摘要

本发明提供了火力发电厂电气运行操作安全管控系统，涉及火力发电厂电气运行操作技术领域，该火力发电厂电气运行操作安全管控系统，火力发电厂电气运行操作安全管控系统，包括可视化三维模拟后端服务器、作业安全管控系统后端服务器，移动终端，对接设备，三维操作软件客户端，所述操作安全管控系统通过手持移动终端进行现场操作，通过二维码、NFC码进行设备定位，避免发生走错间隔和操作步骤漏项等误操作，实现电气运行操作过程的二级管控；通过手持终端进行操作提醒、共同确认等进行三级管控。通过电气运行操作安全管控系统，可以将发生电气设备误操作的各危险因素进行管控，避免了发电厂电气运行误操作，保证了发电厂安全运行。

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电厂电气运行操作技术领域，尤其涉及火力发电厂电气运行操作安全管控系统。

背景技术

电气操作是发电厂运行的重要工作,发生电气误操作往往会带来重大设备损坏和人员伤亡，给企业和个人带来重大损失。电气误操作的原因有各种各样，这些电气误操作除了技术上的漏洞，由于缺乏合适的管控系统，无法有效避免发电厂电气运行误操作，难以保证了发电厂安全运行，安全隐患多。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了火力发电厂电气运行操作安全管控系统。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：火力发电厂电气运行操作安全管控系统，火力发电厂电气运行操作安全管控系统，包括可视化三维模拟后端服务器、作业安全管控系统后端服务器，移动终端，对接设备，三维操作软件客户端，所述操作安全管控系统，具备以下操作步骤：

S1、建立操作票3D管控系统，创作出与发电厂电气系统一致的3D模型，通过3D动画实现发电厂电气系统操作的真实模拟；

S2、在发电厂电气设备3D动态模拟时加入发电厂电气五防规则，进行电气运行操作的一级管控；

S3、模拟结束后自动生成电气操作票，传至移动终端；

S4、手持移动终端进行现场操作，通过二维码、NFC码进行设备定位，避免发生走错间隔和操作步骤漏项等误操作，实现电气运行操作过程的二级管控；

S5、通过手持终端进行操作提醒、共同确认等进行三级管控。

进一步的，操作票3D管控系统采用分层的架构模式，采用多线程编程技术，基于unity3D平台开发。

进一步的，操作票3D管控系统包括：用于提供基础设施的Unity框架模块、用于游戏资源打包管理的资源管理模块、用于提供短连服务的网络通信模块、用于组建模型的3D模型模块、用于识别导入package包的模型导入模块、用于动画运用的动画切割模块、用于对3D模型进行逻辑分析处理的模型逻辑处理模块、用于状态管理管理的数据处理模块、用于关联3D模型中模型位置的设备树模块。

进一步的，Unity框架模块具备资源管理功能、网络通信功能、UI框架功能、消息管理功能、模型管理功能、数据解析及存取功能。

进一步的，模型逻辑处理模块具体包括以下步骤：

A1、对模型进行动画剪切，与后台数据进行关联，编写动画处理逻辑；

A2、选择设备模型中需要操作的设备零件进行关联；

A3、对模型中的设备零件进行设置和匹配，约定动画效果；

A4、在3D管控系统界面对设备进行操作时，生成对应的操作票详情。

进一步的，在上述步骤S4中，3D管控系统界面对设备进行操作时包括：

输入：系统根据设备组件的ID值；

处理：根据输入组件的id值去进行后台逻辑校验，得到可操作的操作项展现在按钮上，点击想操作的按钮，根据操作生成操作票详情，构成操作票模块。

进一步的，操作票模块包含以下步骤：

B1、新建操作票；

B2、对设备进行操作；

B3、设备逻辑校验；

B4、操作完毕，返回操作票。

进一步的，设备树模块用于实现3D模型镜头转移，包含以下步骤：

C1、点击设备树；

C2、根据选中的设备树查询对应的模型；

C3、查询成功；

C4、移动摄像头至对应的模型前。

进一步的，操作票详情通过web端和3D端同时展示。

进一步的，数据处理模块用于对后台数据处理模块负责设备的状态管理，建立模拟操作票，操作逻辑校验。

本发明的有益效果：

本发明通过建立火力发电厂电气系统3D模型和移动终端网络，实现电气3D动态模拟操作功能、电气运行操作五防功能和技术培训三大功能。运行人员操作前可先进行动态模拟，模拟正确后自动生成操作票并传至移动终端；通过现场的二维码、NFC码进行设备定位，避免发生走错间隔和操作步骤漏项；手持终端进行操作时有提醒、共同确认等管控要素，确保运行人员正确、安全操作。

建立的3D模型的操作具备电气五防功能，符合发电厂电气运行规程，3D模型的模拟操作与现场实际操作一致，并同时生成需要的操作票。

通过电气运行操作安全管控系统，可以将发生电气设备误操作的各危险因素进行管控，避免了发电厂电气运行误操作，保证了发电厂安全运行。

建立了一个与现场一致的虚拟化、数字化和标准化的电气操作安全管控系统，实现电气运行操作的安全管控以及日常技术培训的智能化，提高运行人员的电气操作水平，杜绝由于人员疏忽造成的电气误操作事故的发生。

附图说明

图1为本发明的模型与后台数据关联流程结构示意图；

图2为本发明的操作票详情生成流程结构示意图；

图3为本发明的设备树点击实现镜头转移的流程结构示意图；

图4为本发明的3D管控软件系统基本操作流程结构示意图；

图5为本发明的web端操作票列表示意图；

图6为本发明的操作安全管控安全系统构成示意图。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

实施例

如图1-6所示，本实施例所述火力发电厂电气运行操作安全管控系统，在操作该系统时，包括可视化三维模拟后端服务器、作业安全管控系统后端服务器，移动终端，对接设备，三维操作软件客户端，其特征在于：操作安全管控系统，具备有以下步骤；

S1、建立操作票3D管控系统，创作出与发电厂电气系统一致的3D模型，通过3D动画实现发电厂电气系统操作的真实模拟。

S2、在发电厂电气设备3D动态模拟时加入发电厂电气五防规则，进行电气运行操作的一级管控。

S3、模拟结束后自动生成电气操作票，传至移动终端。

S4、手持移动终端进行现场操作，通过二维码、NFC码进行设备定位，避免发生走错间隔和操作步骤漏项等误操作，实现电气运行操作过程的二级管控。

S5、通过手持终端进行操作提醒、共同确认等进行三级管控。

使用时，该系统还可用于日常的技术培训，通过3D动态模拟提高运行人员的实际操作水平。

就操作票3D管控系统具体而言，操作票3D管控系统采用分层的架构模式，实现了C/S系统的整合；该操作票3D管控系统采用了“面向接口”的设计方法并结合了多线程编程技术，能够适应各个设备状态数据。

同时考虑到系统的响应能力及大数据等情况，在数据查询与显示的过程中也具有以“数据”为中的设计理念。

就操作票3D管控系统具体而言，该系统基于unity3D平台开发，在开发过程中使用“unity2019”作为程序开发IDE，使用git作为源代码管理工具，建模工具主要使用“EnterpriseArchitect”。

本3D管控系统具备以下几个模块：

Unity框架模块：

将UnityApi、.NetFrameworkApi(4.6)以及部分原生库和托管库封装到一个抽象层，3D本身的业务仅依赖于该抽象层从而提高业务逻辑的独立性和可维护性。

框架部分提供项目中使用的基础设施，包括资源管理、网络通信、UI框架、消息管理、模型管理、数据解析及存取等。

资源管理模块

资源管理模块负责按照划分模型的颗粒度将所有游戏资源均打包至AssetBundle，并在游戏中动态更新与加载，打包前需要将相资源索引文件和二进制资源(AB)放在StreamingAssetsPath路径下，在游戏初次运行时将所有资源拷贝至可读写路径PersistentDataPath下，在游戏更新阶段从服务器下载更新配置文件并根据本地资源的MD5更新资源文件，模型载入阶段异步加载模型需要的AssetBundle，资源加载时根据资源索引文件加载资源，离开模型时卸载相关AssetBundle。

网络通信模块

网络通信模块负责向业务层提供短连接服务(Http请求)和Tcp长连接服务。网络通信模块的Http请求使用了System.Net.Http.dll库，这个托管库是微软对HttpWebRequest封装的一层Http请求接口，网络通信模块在此之上进行封装实现异步Get/Post请求、下载文件等静态方法。

Unity本身也提供了很多Http请求的实现方式，例如WWW,UnityWebRequest均可以进行Http请求，但这两者都是基于协程实现的并发而不是并行，网络请求操作仍然是在主线程中执行。该项目使用Unity2017(.Net4.6)开发，对多线程的支持已经比较完备，同时支持基于任务的异步编程模型，考虑将网络和I/O放在线程池中执行可以减小主线程压力，同时充分利用多核设备性能提高执行效率；

所以设计网络通信模块时没有选用WWW和UnityWebRequest而是使用的System.Net.Http.HttpClient。

3D模型模块

建模师根据现场实际拍照图片进行设备建模和设备房建模。拍照照片为现场原拍图，其中包含各个方向的实拍，拍摄细节越清晰，建模模型还原度越高。

模型导入

3D建模师提供的模型一般为package包，直接右键点击unity3D导入即可。导入之后可以看到Unity3D能够自动识别此类3D模型，同时，还能识别到3D模型中带有的动画，并且整个FBX模型所带的动画我们还能做个大致的预览，一般情况下，Take001就是模型最初的动作。

根据3D建模师给的模型开始进行组合排列，动画分割，形成可视化模型模型。

动画切割

根据现场视频，3D建模师已经做好了整套动画，Take001就是模型最初的动作。但这样还不行，我们刚才明明看到这个FBX模型是带有动画Take001，而且Take001里面带有3个动作的，一个是模型在静止时发呆的动作、一个是行走动作、一个是攻击的动作。我们需要将这样动作应用到模型上面来。

首先，我们要在FBX模型的控制面板，设置Rig中的AnimationType为Legacy，Generation按默认就行，然后点击Apply将动画应用到这个模型上。在Unity3D一般使用Legacy动画。

模型逻辑处理

在进行模型逻辑处理时，具体包括以下步骤：

A1、对模型进行动画剪切，与后台数据进行关联，编写动画处理逻辑。

A2、选择设备模型中需要操作的设备零件进行关联。

A3、对模型中的设备零件进行设置和匹配，约定动画效果。

A4、在3D管控系统界面对设备进行操作时，生成对应的操作票详情。

使用时，网页上设备状态发生改变时，3D模型中动画状态随之变动。

数据处理模块

后台数据处理模块负责设备的状态管理，建立模拟操作票，操作逻辑校验等功能。给3D前端系统提供数据支撑。

参考图2，具体而言：

输入：系统根据设备组件的ID值。

处理：根据输入组件的id值去进行后台逻辑校验，得到可操作的操作项展现在按钮上，点击想操作的按钮，根据操作生成操作票详情，构成操作票模块。

参考图4，操作流程模块，具体而言，包含以下步骤：

B1、新建操作票；

B2、对设备进行操作；

B3、设备逻辑校验；

B4、操作完毕，返回操作票；

操作票模块

操作票模块涉及新建操作票，操作票逻辑校验，操作票撤回等等流程操作。直接应用公共平台框架中工作流引擎的基本功能。其中3D系统中的操作票操作对应web网页中的操作票操作。应用防误引擎已有功能接口，并重新开发对应3D功能。

新建操作票：3D系统新建操作票对应web网页新建操作票，新建操作票以后，可以通过网页或者3D端操作票列表体现。

操作票操作项：操作票的操作项通过传入设备id，然后经过后台防误引擎处理后提供当前设备可执行的操作项。

操作票操作详情

选择操作项，将选择结果提交到后台防误引擎进行防误逻辑校核，通过则添加操作项至操作票，显示操作项详情。操作票的操作项详情可以通过web端和3D端同时展示，其中，对于相同的操作票而言，两边展示的操作票详情是相同的。

设备树模块

设备树将设备组件与3D模型中模型位置相关联，关联数据由3D模型保存，实现点击设备树中的设备时，3D模型摄像头移动到设备前面，达到镜头转移的效果。

参考图3，设备树点击实现镜头转移的步骤如下：

C1、点击设备树；

C2、根据选中的设备树查询对应的模型；

C3、查询成功；

C4、移动摄像头至对应的模型前；

工作原理：

1、构建统一的三维智能电气操作安全管控系统平台，实现智能化及完善的网络流转及移动审批。

2、通过三维建模，模拟设备的真实操作，自动识别风险操作，实时进行五防逻辑校验，保证模拟操作开票的正确性。

3、建立设备库与二维码或NFC的对应关系，使用扫二维码或者NFC感应的方式核对操作的设备，防止走错间隔误操作设备。

需要说明的是，在本文中，如若存在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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。