视频孪生智慧电厂解决方案

采用视频孪生技术,融合了地理信息、数字孪生、视频融合、位置智能等技术,综合承载三维模型、视频监控、设备运行等系统数据,构建三维立体实时实景动态的视频孪生应用,实现对实景安全态势和运行情况的直观精准掌控与高效巡检,进一步发挥“大监控”模式改革背景下建设的数据资产应用价值。

建设背景

传统人工巡检,效率低、难度大、故障分辨精确率低

1)运维工作量大

日益增长的厂站数量以及不断提升的精益化管理要求,给运维提出了新的挑战,一线运维人员面临着工作负荷大、时间长的问题。

2)人工巡检不确定性高

设备分布广泛,巡检点位多,巡检人员数量有限,难以做到对所有区域实时监控,不能第一时间察觉隐患,同时由于人工疏忽、遗漏等问题,导致巡检结果存在很大的不确定性。

3)设备状态感知不足

电厂分散、无人值守,仅靠人工巡检在设备巡检精细化、状态掌握实时化等方面无法满足现阶段电网设备安全稳定运行要求。

4)人工数据缺乏积累

巡检记录大多采用纸质记录,记录内容简单且不够规范,数据缺少持续积累,更谈不上数据回溯和后期的大数据分析。

传统轮式机器人巡检系统仍存在不足

1)巡检点位未完全覆盖

电力设备多分布在复杂的室内外环境中,由于成本、安装位置受限等原因,固定摄像机难以覆盖所有巡检点位,同时,传统的轮式机器人无法在复杂的厂站环境中自由行动,姿态调节能力弱,巡检的空间和范围相对受限。因此,传统机器人+摄像头方案难以完成所有点位巡检任务。

2)系统整体可靠性水平有待提升    

传统轮式巡检机器人存在避障能力不足、通过性差等方面问题,故障率高;

无人机遇大风天气无法执行任务,且偶现失联、炸机等情况;

随着大量传感器的接入,对系统性能也提出了挑战。

3)拓展性差

传统轮式机器人或者轨道机器人等,拓展性略差,不便通过集成机械臂以及其他外接设备来实现一些自动化操作,如操作紧急分闸按钮。

4)不同系统间数据仍未实现互通

系统大多以项目独立构建,开放性比较低,相对封闭,传感器厂家型号各异、型号不通、整合困难,形成多个烟囱式的应用系统,以及多个数据孤岛。

现状需求

面临挑战:缺少全景视角管理的场景;视频割裂、系统孤岛、缺乏位置与数据映射联动的痛点

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总体架构

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解决方案思路

采用视频孪生技术,融合了地理信息、数字孪生、视频融合、位置智能等技术,综合承载三维模型、视频监控、设备运行等系统数据,构建三维立体实时实景动态的视频孪生应用,实现对实景安全态势和运行情况的直观精准掌控与高效巡检,进一步发挥“大监控”模式改革背景下建设的数据资产应用价值。

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建设内容全景图

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数据汇聚平台

建设数据汇聚平台,实现各业务系统的数据汇聚与集成共享,提供感知数据汇聚、分发、管理等强大的数据集成能力,通过与电厂视频监控、定位系统、消防系统等业务管理系统的对接,实现站内感知数据统筹管控,防止数据的零散分布,提升数据整合能力,为上层应用提供数据支撑。同时为电厂数字孪生场景的构建提供三维空间数据支撑。

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视频孪生时空承载底座

基于国产自主可控的3D GIS引擎,研究建设视频孪生时空承载平台,为建设视频孪生智慧应用提供孪生场景构建、时空数据承载、实景视频融合、多源数据联动、三维模拟仿真、位置智能分析等服务能力支撑。

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融合算法

(1)利用项目现有摄像机,实现室内、室外重点点位视频与3D模型的融合,为用户提供实时的现场态势。

(2)利用机房内的球形摄像机,实现指哪看哪的空间计算应用。

(3)15+场景视频逆向矫正还原算法,64路视频并发渲染。

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功能核心介绍

1、安全感知综合态势一张图

通过时空承载底座,实现各平台系统数据的一体化承载与统一管理呈现及应用。模型与数据有机结合,实现多源业务数据的实时实景管理,打破数据孤岛,实现二维平面到实时实景的全新数字化应用升级,电厂安防态势、消防态势、设备状态、安全生产态势等全要素数据一张图呈现,综合态势一张图管理,业务功能一体化应用,辅助管理者全面掌控电厂运行状态,实现人、事、物统一管理,实现数据共享、实时联动、全面高效的综合管控与业务处理。

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2、实景三维视频资源管理

与视频监控系统对接获取视频监控数据,根据摄像机真实安装位置,以摄像机标签的方式在电厂三维场景中进行直观标注,支持通过对建筑分层浏览各层监控设备分布,快速查询并定位摄像机。通过绑定视频流,可在三维场景中点击摄像机标签进行监控视频浏览,方便监控资源的快速调阅,解决传统监控视频位置分布不明确、调阅查询不便捷等问题,全面提升监控使用效率,提升对现场态势的掌控能力。

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3、三维视频融合感知

在电厂三维场景中,通过三维视频融合技术,实现重点区域的虚实融合场景展示。通过对视频画面进行矫正、拼接,将视频画面按照其真实覆盖的地理位置与三维场景进行融合,实现实时监控视频与三维模型场景的深度融合展示,颠覆传统监控浏览方式,解决传统监控视频位置分布不明确、画面分散不直观、视角割裂看不懂等问题。

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4、实景三维人员定位可视化

    接入整合电厂人员定位数据,将作业人员的实时位置进行直观标注,实现厂区内人员分布情况的直观掌控,并可对工作人员历史轨迹进行高效查询,并将历史轨迹在三维场景中进行直观绘制,支持人员黑名单。 同时利用电子围栏对危险区域进行布防控制,当有人员闯入时,系统及时弹出告警提醒,并在场景中对告警位置进行直观标注,显示闯入人员详情信息和实时位置,联动打开附近监控视频,辅助管理人员及时发现问题,精准高效处置问题,保障厂区作业人员安全。

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5、实景三维设备运维管理

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6、实景三维火灾报警联动

接入火灾报警数据,实现基于电厂三维场景的火灾报警联动处置。发生火灾报警时,系统能够及时进行报警提醒,并在场景中瞬间定位报警位置,联动打开现场实时视频,提升消防应急响应和处置能力。

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7、视频孪生场景智能巡检

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8、历史场景还原回溯

在实时三维视频融合时,支持升压站和汽轮机区域的历史场景还原回溯功能,通过三维场景拼接和融合技术,实现对电厂历史事件的查询和分析,提升事件查询和事件研判效率。

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