本發(fā)明屬于電力行業(yè)，水電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)維領(lǐng)域，具體涉及一種水電站機(jī)組設(shè)備缺陷三維定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水電站是人類利用水力資源進(jìn)行發(fā)電的重要場(chǎng)所，對(duì)于保障能源供應(yīng)和推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用；在水電站中水輪機(jī)發(fā)揮著極其重要的作用，水輪機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行是確保水電站運(yùn)行順利的基礎(chǔ)，直接影響到水電站的經(jīng)濟(jì)效益，因此水電站一定要對(duì)于水輪機(jī)組設(shè)備實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中的缺陷問(wèn)題予以高度重視，盡量降低水輪機(jī)發(fā)生缺陷的幾率，如何為水輪機(jī)組設(shè)備缺陷提供智能識(shí)別、精準(zhǔn)定位和快速檢修，成為水電站運(yùn)維管理中的核心業(yè)務(wù)。

2、目前水電站運(yùn)維管理系統(tǒng)，如設(shè)備管理系統(tǒng)、日志維護(hù)系統(tǒng)、工業(yè)視頻系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等，功能獨(dú)立、數(shù)據(jù)分散，且多以圖表或者文檔方式記錄與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不夠直觀，設(shè)備資源，運(yùn)維數(shù)據(jù)追溯復(fù)雜，當(dāng)需要決策支持時(shí)，出現(xiàn)資料難找、資料不完整或者資料分散、資料呈現(xiàn)復(fù)雜等問(wèn)題；主要機(jī)電設(shè)備移動(dòng)巡檢采用手工記錄，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化和便攜性，使得巡檢記錄沒(méi)有做到實(shí)時(shí)性；移交的gis及bim三維可視化模型雖然帶有詳盡的設(shè)計(jì)及施工信息，但是與水電站運(yùn)維的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行可視化模型及相關(guān)數(shù)據(jù)掛接，移交的可視化數(shù)據(jù)模型不能在運(yùn)維管理階段進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用；水電站運(yùn)維階段可視化數(shù)據(jù)集成方法通過(guò)對(duì)三維可視化特點(diǎn)分析及現(xiàn)有水電站運(yùn)維管理存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，從水電站運(yùn)維管理可視化集成的角度，對(duì)水電站可視化數(shù)據(jù)集成方法進(jìn)行研究。

3、近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，水電站建設(shè)和運(yùn)行中引入了越來(lái)越多的數(shù)字化技術(shù)，其中基于三維模型的數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合水電站實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化展示，使運(yùn)維管理人員可以更直觀的了解水輪機(jī)組設(shè)備的狀態(tài)，并且可以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，提高運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

4、cn114881292a公開了一種基于數(shù)字孿生的變電站缺陷預(yù)警系統(tǒng)及方法，其方法通過(guò)采集變電站的物理節(jié)點(diǎn)的屬性數(shù)據(jù)、拓?fù)溥B接關(guān)系、運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，以構(gòu)建變電站的數(shù)字孿生體，同時(shí)，還在數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)模型提取每個(gè)物理節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)物理節(jié)點(diǎn)類別從每個(gè)物理節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)中提取目標(biāo)特征字段的特征參數(shù)，計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的參數(shù)變化量，判斷參數(shù)變化量是否超出預(yù)設(shè)變化量閾值，從而進(jìn)行預(yù)警。該發(fā)明預(yù)測(cè)的依據(jù)因素較少，未結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻圖像和識(shí)別結(jié)果，在準(zhǔn)確率上有待提升，并且未詳細(xì)給出預(yù)警結(jié)果在三維空間位置上的精確定位方法。

5、因此，亟需一種水電站機(jī)組設(shè)備缺陷三維定位方法，能夠結(jié)合水電站現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻圖像和識(shí)別結(jié)果，來(lái)進(jìn)行水電站機(jī)組設(shè)備的缺陷定位，從而提高水電站運(yùn)維管理的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種水電站機(jī)組設(shè)備缺陷三維定位方法，結(jié)合水電站現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻圖像和識(shí)別結(jié)果，建立可視化孿生模型，來(lái)實(shí)現(xiàn)水電站機(jī)組設(shè)備的缺陷定位。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種水電站機(jī)組設(shè)備缺陷三維定位方法，包括以下步驟：

4、步驟1，基于水電站機(jī)組設(shè)備多源數(shù)據(jù)信息，結(jié)合bim三維模型，構(gòu)建水電站三維模型；

5、步驟2，基于水電站運(yùn)維管理系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)測(cè)水電站機(jī)組設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，生成水電站三維模型與水電站機(jī)組設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識(shí)映射關(guān)系；

6、步驟3，將水電站機(jī)組設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、告警信息和巡視結(jié)果接入三維模型；

7、步驟4，基于步驟2生成的唯一標(biāo)識(shí)映射，和步驟3接入的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)置三維模型機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)三維模型機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與水電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)一致，并通過(guò)可視化表達(dá)水電站機(jī)組設(shè)備的空間位置信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和缺陷特征參量；

8、步驟5，基于水電站機(jī)組設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、巡視結(jié)果和告警信息，結(jié)合水電站機(jī)組設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)、性能參數(shù)，進(jìn)行水電站機(jī)組設(shè)備的缺陷分析，實(shí)現(xiàn)在三維模型中的準(zhǔn)確定位。

9、本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

10、步驟1中，所述水電站多源數(shù)據(jù)信息包括水電站設(shè)備激光點(diǎn)云、傾斜攝影、施工圖紙、設(shè)備結(jié)構(gòu)圖紙和設(shè)備影像。

11、在步驟1中，水電站三維模型包括水電站的設(shè)備、設(shè)施、屏柜和建筑物三維模型文件。

12、在步驟2中，水電站運(yùn)維管理系統(tǒng)包括水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)scada、ems系統(tǒng)以及缺陷錄波系統(tǒng)。

13、在步驟2中，實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)包括水電站機(jī)組設(shè)備狀態(tài)信息、報(bào)警與提醒信息、狀態(tài)采集數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程巡檢機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及遠(yuǎn)程巡檢機(jī)組狀態(tài)分析數(shù)據(jù)。

14、在步驟2中，生成水電站三維模型與水電站運(yùn)維管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識(shí)映射關(guān)系包括：

15、步驟2.1：依據(jù)水電站機(jī)組設(shè)備類型進(jìn)行水電站三維模型的系統(tǒng)劃分，結(jié)合水電站機(jī)組設(shè)備系統(tǒng)歸屬進(jìn)行水電站三維模型的群組關(guān)聯(lián)，確定三維模型的命名規(guī)則，建立水電站機(jī)組設(shè)備的三維模型與運(yùn)維管理系統(tǒng)中機(jī)組設(shè)備標(biāo)識(shí)之間的屬性對(duì)應(yīng)配置文件；

16、步驟2.2：建立運(yùn)維管理系統(tǒng)中ied設(shè)備模型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)下所包含的機(jī)組設(shè)備狀態(tài)功能性能的指標(biāo)屬性與三維模型的映射關(guān)系。

17、在步驟2.2中，建立水電站三維模型與運(yùn)維管理系統(tǒng)中各類指標(biāo)屬性的映射關(guān)系包括：基于水電站機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，獲取反應(yīng)水電站機(jī)組設(shè)備狀態(tài)的性能指標(biāo)，并進(jìn)行數(shù)字化表示，所述性能指標(biāo)包括三維狀態(tài)、粒子動(dòng)畫以及聲效元素；結(jié)合水電站機(jī)組設(shè)備三維模型、指標(biāo)數(shù)據(jù)可視化圖形以及歷史和趨勢(shì)曲線，對(duì)反應(yīng)水電站機(jī)組設(shè)備狀態(tài)的性能指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)映射配置，形成機(jī)組設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、性能指標(biāo)與機(jī)組設(shè)備三維模型、圖形以及曲線繪制之間唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系；結(jié)合不同的性能指標(biāo)進(jìn)行水電站機(jī)組設(shè)備三維空間維度的虛擬化，所述三維空間維度包括機(jī)組設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)，水位、水流狀態(tài)，異?，F(xiàn)象。

18、在步驟3中，將水電站機(jī)組設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、告警和報(bào)文信息接入三維模型包括：通過(guò)多種通訊方式建立水電機(jī)組設(shè)備三維模型與水電站監(jiān)控系統(tǒng)、巡視系統(tǒng)、缺陷錄波系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊連接，以獲取水電站機(jī)組設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，包括：基于iec104標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約建立水電站機(jī)組設(shè)備與水電站監(jiān)控系統(tǒng)的通訊，獲取水電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)行的“遙信”、“遙測(cè)”實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)的信息數(shù)據(jù)；基于e文件通信，獲取水電站機(jī)組設(shè)備在線檢測(cè)系統(tǒng)的傳感和視頻分析數(shù)據(jù)；基于http協(xié)議建立水電站機(jī)組設(shè)備與水電站智能巡視系統(tǒng)的通訊，獲取水電站設(shè)備巡視結(jié)果的圖像識(shí)別結(jié)果圖片和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

19、在步驟4中，水電站機(jī)組設(shè)備的缺陷特征參量包括振動(dòng)特征參量、噪聲水平、溫度異常、電氣參量以及流體力學(xué)參量；振動(dòng)特征參量包括振動(dòng)幅值、頻率成分以及振動(dòng)形態(tài)；電氣參量包括電壓偏差、電流偏差以及功率異常；流體力學(xué)參量包括水流異常。

20、在步驟5中，基于水電站機(jī)組設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、巡視結(jié)果和告警信息，結(jié)合水電站機(jī)組設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)、性能參數(shù)，進(jìn)行水電站機(jī)組設(shè)備的缺陷分析包括：

21、步驟501：確定設(shè)備異常的信號(hào)關(guān)聯(lián)設(shè)備，基于步驟2建立的三維模型與水電站機(jī)組設(shè)備的唯一性映射關(guān)系以及告警信息，確定存在缺陷的設(shè)備，并啟動(dòng)缺陷分析；

22、步驟502：基于步驟s501確定的存在缺陷的設(shè)備，缺陷分析模塊匯集水電站機(jī)組設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、巡視結(jié)果、歷史數(shù)據(jù)以及性能參數(shù)，結(jié)合三維模型進(jìn)行場(chǎng)景化展示，包括展示故障現(xiàn)場(chǎng)的模擬、巡視視頻畫面以及指標(biāo)數(shù)據(jù)歷史曲線；

23、步驟503：缺陷分析模塊在匯集存在缺陷設(shè)備的多維信息進(jìn)行場(chǎng)景展示的同時(shí)，對(duì)水電站機(jī)組設(shè)備狀態(tài)的性能指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和閾值分析，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果和設(shè)定的閾值判斷設(shè)備狀態(tài)；

24、在步驟503中，當(dāng)水電站機(jī)組設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)為多源數(shù)據(jù)時(shí)，將多源數(shù)據(jù)信息從小到大排列構(gòu)成數(shù)據(jù)信息集，基于多源數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和性能參數(shù)閾值綜合水電站機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)s；

25、當(dāng)按照下式計(jì)算狀態(tài)參數(shù)s：

26、

27、當(dāng)按照下式計(jì)算狀態(tài)參數(shù)s：

28、

29、其中，α3＝1-α4；其中，qavec是多源實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的當(dāng)前平均值，qmaxc是多源實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)中的最大值，qminc是多源實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)中的最小值，qaveh為該設(shè)備上一個(gè)判斷周期中的歷史數(shù)據(jù)值，qth為該設(shè)備對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的性能參數(shù)閾值，n為多源實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)源的個(gè)數(shù)；當(dāng)s≥sth時(shí)，認(rèn)為設(shè)備狀態(tài)想能下降。

30、步驟504：當(dāng)性能分析結(jié)果表明設(shè)備出現(xiàn)故障或性能下降時(shí)，啟動(dòng)缺陷設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)，根據(jù)當(dāng)前缺陷設(shè)備的狀態(tài)，性能指標(biāo)分析故障設(shè)備，并映射到三維模型中，實(shí)現(xiàn)在水電站機(jī)組三維模型中異常設(shè)備的空間定位。

31、同時(shí)，本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了一種水電站機(jī)組設(shè)備缺陷三維定位系統(tǒng)，包括：三維模型構(gòu)建模塊、標(biāo)識(shí)映射模塊、信息接入模塊、可視化模塊以及缺陷分析模塊；

32、所述三維模型構(gòu)建模塊，基于水電站機(jī)組設(shè)備多源數(shù)據(jù)信息，結(jié)合bim三維模型，來(lái)構(gòu)建水電站三維模型；

33、所述標(biāo)識(shí)映射模塊，基于水電站運(yùn)維管理系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)測(cè)水電站機(jī)組設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，生成水電站三維模型與水電站機(jī)組設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識(shí)映射關(guān)系；

34、所述信息接入模塊，用于將水電站機(jī)組設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、告警信息、巡視結(jié)果和報(bào)文信息接入三維模型；

35、所述可視化模塊，基于生成的唯一標(biāo)識(shí)映射，和步驟3接入的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)置三維模型機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)三維模型機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與水電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)一致，并通過(guò)可視化表達(dá)水電站機(jī)組設(shè)備的空間位置信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和缺陷特征參量；

36、所述缺陷分析模塊，基于水電站機(jī)組設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、巡視結(jié)果和告警信息，結(jié)合水電站機(jī)組設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)、性能參數(shù)，進(jìn)行水電站機(jī)組設(shè)備的缺陷分析。

37、一種終端，包括處理器及存儲(chǔ)介質(zhì)；所述存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)指令；所述處理器用于根據(jù)所述指令進(jìn)行操作以執(zhí)行任一項(xiàng)所述方法的步驟。

38、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行任一項(xiàng)所述方法的步驟。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

40、1、打破了手工記錄水電站機(jī)組設(shè)備信息的局限，使得檢測(cè)具有實(shí)時(shí)性；

41、2、通過(guò)可視化孿生模型搭建和數(shù)據(jù)掛接，建立一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)聯(lián)，使得可視化數(shù)據(jù)模型可以在運(yùn)營(yíng)管理階段進(jìn)行進(jìn)一步應(yīng)用；

42、3、可以智能化地實(shí)現(xiàn)缺陷分析、精確空間定位、實(shí)時(shí)報(bào)警并提供多維度的缺陷處理意見。