一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法和装置与流程

1.本发明属于电力培训技术领域，具体涉及一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法和装置。

背景技术：

2.随着国民生活水平的不断提高，国内电力需求也日益增加，为了更好提供更好的供电服务，电网开始智能化改造，如增加智能传感器，电力数据采集装置等智能设备，随着智能设备的增加，需要更多具有熟练的设备运维人员来适应不断增加的智能设备故障处理。因此开展目前需要广泛运维的计量装置及低压集抄故障的培训。
3.目前采用计量仿真实验台，通过培训师控制实验台上的不同计量装置来为施工人员进行培训。然而现有培训设备具有计量仿真实验台成本高，并且占用空间大，不能广泛配置以及需要培训师在场设置，教学效率低的问题。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在解决现有培训设备具有计量仿真实验台成本高，并且占用空间大，不能广泛配置以及需要培训师在场设置，教学效率低的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供了一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法，包括如下步骤：
7.构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型，考评装置仿真虚拟计量装置模型用于根据输入数据进行虚拟计量装置的仿真运行，以得到虚拟运行模型；
8.构建计量装置故障特征模型库，考评装置计量装置故障特征模型库中保存有考评装置仿真虚拟计量装置模型在不同故障类型下运行所对应的不同故障特征；
9.动态配置考评装置仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型；
10.利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将考评装置故障运行模型导入考评装置虚拟培训场景中，通过考评装置虚拟现实设备对作业人员进行培训；
11.获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。
12.进一步的，考评装置虚拟计量装置为三维模型，构建过程具体为：
13.通过红外结构光进行扫描，对计量装置进行三维重建，输出三维模型文件，然后导入至三维图像软件中对模型进行处理，得到符合电网标准的三相、单相及多功能电表模型。
14.进一步的，考评装置仿真虚拟计量装置模型中，预先保存有不同故障类型的故障计量装置运行模型，具体包括：
15.获取考评装置虚拟计量装置中运行时的时间，输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，相位，屏幕亮度，负载电流，负载电压和功率信息，并标注故障类型，采样间隔为0.1秒，得出计量故障数据集；
16.将考评装置计量故障数据集经过卷积神经网络进行训练后得出不同故障类型的
故障计量装置运行模型。
17.进一步的，考评装置卷积神经网络采用lstm网络。
18.进一步的，考评员通过人机交互界面对考评装置仿真虚拟计量装置模型进行动态配置，以设定的故障类型、电压和电流参数为考评装置人机交互界面的输入，通过考评装置仿真虚拟计量装置模型得到当前故障运行模型。
19.第二方面，本发明提供了一种计量装置及低压集抄故障培训考评装置，其特征在于，包括：
20.故障模拟模块，用于构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型，考评装置仿真虚拟计量装置模型用于根据输入数据进行虚拟计量装置的仿真运行，以得到虚拟运行模型；还用于构建计量装置故障特征模型库，考评装置计量装置故障特征模型库中保存有考评装置仿真虚拟计量装置模型在不同故障类型下运行所对应的不同故障特征；
21.设置模块，用于动态配置考评装置仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型；
22.培训模块，用于利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将考评装置故障运行模型导入考评装置虚拟培训场景中，通过考评装置虚拟现实设备对作业人员进行培训；
23.考评模块，用于获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。
24.进一步的，在故障模拟模块中，考评装置虚拟计量装置为三维模型，构建过程具体为：
25.通过红外结构光进行扫描，对计量装置进行三维重建，输出三维模型文件，然后导入至三维图像软件中对模型进行处理，得到符合电网标准的三相、单相及多功能电表模型。
26.进一步的，在故障模拟模块中，考评装置仿真虚拟计量装置模型中，预先保存有不同故障类型的故障计量装置运行模型，具体包括：
27.获取考评装置虚拟计量装置中运行时的时间，输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，相位，屏幕亮度，负载电流，负载电压和功率信息，并标注故障类型，采样间隔为0.1秒，得出计量故障数据集；
28.将考评装置计量故障数据集经过卷积神经网络进行训练后得出不同故障类型的故障计量装置运行模型。
29.进一步的，在故障模拟模块中，考评装置卷积神经网络采用lstm网络。
30.进一步的，在设置模块中，考评员通过人机交互界面对考评装置仿真虚拟计量装置模型进行动态配置，以设定的故障类型、电压和电流参数为考评装置人机交互界面的输入，通过考评装置仿真虚拟计量装置模型得到当前故障运行模型。
31.综上，本发明提供了一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法和装置，包括构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型和计量装置故障特征模型库；动态配置考评装置仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型；利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将考评装置故障运行模型导入考评装置虚拟培训场景中，通过考评装置虚拟现实设备对作业人员进行培训；获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。本发明采用虚拟现实技术重现计量装置故障及低压集抄故障，便于在不同的环境开展培训，体积小，成本低，能实现线上实操考核，提升施工人员的培训效率。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
33.图1为本发明实施例提供的一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法的流程示意图。
具体实施方式
34.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.随着国民生活水平的不断提高，国内电力需求也日益增加，为了更好提供更好的供电服务，电网开始智能化改造，如增加智能传感器，电力数据采集装置等智能设备，随着智能设备的增加，需要更多具有熟练的设备运维人员来适应不断增加的智能设备故障处理。因此开展目前需要广泛运维的计量装置及低压集抄故障的培训。
36.目前采用计量仿真实验台，通过培训师控制实验台上的不同计量装置来为施工人员进行培训。然而现有培训设备具有计量仿真实验台成本高，并且占用空间大，不能广泛配置以及需要培训师在场设置，教学效率低的问题。
37.基于此，本发明提供了一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法和装置。
38.以下对本发明的一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法的实施例进行详细的说明。
39.请参阅图1，本实施例提供一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法，包括如下步骤：
40.s100：构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型，考评装置仿真虚拟计量装置模型用于根据输入数据进行虚拟计量装置的仿真运行，以得到虚拟运行模型。
41.需要说明的是，基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型为三维模型，通过红外结构光扫描，对计量装置进行三维重建，输出三维模型文件，然后导入至三维图像软件中对该模型进行顶点删除，边缘优化，元素拆分，uv展开，构建材质等工作，得出符合电网标准的三相，单相，及多功能电表模型，以便导入至虚拟培训场景。
42.对于用于培训用的故障运行模型，其构建流程为：获取故障计量装置中运行时的时间，输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，相位，屏幕亮度，负载电流，负载电压和功率信息，并标注故障类型，采样间隔为0.1s，得出计量故障数据集；数据集经过卷积神经网络进行训练后得出不同故障类型运行模型。
43.其中，卷积神经网络采用lstm网络，将故障数据集按故障类型为分类依据，选择输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，相位选择为故障特征，然后将数据集进行时间维度的扩张，创建两组输入，输入1为故障特征矩阵，输入2为采样时间矩阵，分别输入进lstm网
络，经过lstm中神经单元的运算，经过计算后，输出为预测故障运行特征矩阵。运行特征矩阵与仿真虚拟计量装置实例对象参数进行映射，在场景运行时，向运行模型输入当前时间值，输出故障运行特征值。输入数据结构格式为：当前输入电量vi，当前输出电量vo，当前输入电流ii，当前输出电流io，与卷积神经网络输出的故障特征矩阵中相应参数进行同步。
44.lstm网络中的神经元cell的结构包括细胞状态c
t
、遗忘门f
t
、输入门i
t
和输出门o
t
，在整个循环周期内定义和维护一个内部记忆单元状态，即细胞状态c
t
；通过遗忘门f
t
、输入门i
t
和输出门o
t
三个门结构对细胞状态更新，神经元cell中每个时刻不同门gate的计算公式如下：
45.f
t
＝σ(wf×
[h
t-1
,x
t
]+bf)
[0046]it
＝σ(wi·
[h
t-1
,x
t
]+bi)
[0047]ct
＝f
t
·ct-1
+i
t
·
c～
t
[0048]ot
＝σ(wo·
[h
t-1
,x
t
]+bo)
[0049]ht
＝o
t
·
tanh(c
t
)
[0050]
式中f
t
、i
t
、o
t
、c
t
、h
t
分别表示遗忘门、输入门、输出门、记忆细胞的输出、输入的候选状态，wf、wi、wc、wo、bf、bi、bc、bo分别表示对应的权重系数矩阵和偏置项，σ、tanh分别表示sigmoid和双曲正切激活函数。
[0051]
s200：构建计量装置故障特征模型库，考评装置计量装置故障特征模型库中保存有考评装置仿真虚拟计量装置模型在不同故障类型下运行所对应的不同故障特征。
[0052]
s300：动态配置考评装置仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型。
[0053]
考评员通过界面动态择配置计量设备故障类型及运行模型，界面采用图形化设置，需要配置新的虚拟故障计量装置，可以在界面上按新建按钮，对应虚拟故障计量装置图标出现在界面上，点击图标，可以选择故障类型，电压，电流等参数。在界面中点击生成，即可在考试场景中生成所配置的3d仿真计量装置对象。
[0054]
s400：利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将考评装置故障运行模型导入考评装置虚拟培训场景中，通过考评装置虚拟现实设备对作业人员进行培训。
[0055]
工作人员所穿戴的虚拟现实设备为一体式自运行虚拟现实设备，具备wifi能力，具体用于通过网路链接培评系统，并且设备具有指纹识别功能，通过获取的指纹id匹配服务器中mysql数据库中的学员信息，若果学员存在，则登录系统，否则提示请正确学员登录。
[0056]
s500：获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。
[0057]
可以通过具有wifi功能的摄像头获取作业人员的实时姿态，wifi摄像头具有蓝牙模块及wifi模块，能连接虚拟现实设备，以及连接服务器，摄像头通过蓝牙获取当前虚拟现实id，将视频进行h.264编码流式传输至服务器，服务器根据设备id匹配所登录的学员，并标注视频，将视频文件输入至openpo络进行姿态识别，根据输出的姿态进行打分。
[0058]
具体的，在考评过程中，可穿戴设备的vr头显中进行电力计量设备考试流程，学员通过vr头显上的指纹识别及手柄控制器上的指纹识别，并将所述的wifi摄像头放置学员前方约3米处，通过界面检测，确保能摄影全身的位置并连接服务器，进行考试系统认证登录，学员根据场景设备以及指引进行考试流程，考试计时，结束前5分钟会自动执行语音提示，学员提前完成可以选择提早交卷；考评员通过所述的主机及显示器，登录系统，对申请考试的学员进行人工确认，确认界面显示当前学员vr设备状态，指纹认证信息，摄像头同步的画
面，点选确认后，考评员进入考试界面，界面显示当前考试学员所在的虚拟空间，虚拟空间设置三个相机位，在考评员界面中分三块进行全方位显示，界面右侧有考评员打分选项，对考试进行打分，打分完成后，考评员进行提交。
[0059]
除此之外，还可以设置自测流程和教学流程。其中自测流程为在vr头显中显示电力计量设备的虚拟3d物体，根据电力计量设备技能考核标准生成自测场景，用户根据场景设备完成技能操作考评自测，自测完成后可以显示流程错误展示和回放，已经正确答案展示。教学流程为在vr头显中显示的虚拟3d物体，以及指引动画，音频等教导学员进行技能学习，并对手柄控制器进行选择和操作。
[0060]
本实施例提供了一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法，包括构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型和计量装置故障特征模型库；动态配置考评装置仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型；利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将考评装置故障运行模型导入考评装置虚拟培训场景中，通过考评装置虚拟现实设备对作业人员进行培训；获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。本发明采用虚拟现实技术重现计量装置故障及低压集抄故障，便于在不同的环境开展培训，体积小，成本低，能实现线上实操考核，提升施工人员的培训效率。
[0061]
以上是对本发明的一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法的实施例进行的详细介绍，以下将对本发明的一种计量装置及低压集抄故障培训考评装置的实施例进行详细的介绍。
[0062]
本实施例提供一种计量装置及低压集抄故障培训考评装置，其特征在于，包括：故障模拟模块、设置模块、培训模块和考评模块。
[0063]
在本实施例中，故障模拟模块用于构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型，考评装置仿真虚拟计量装置模型用于根据输入数据进行虚拟计量装置的仿真运行，以得到虚拟运行模型；还用于构建计量装置故障特征模型库，考评装置计量装置故障特征模型库中保存有考评装置仿真虚拟计量装置模型在不同故障类型下运行所对应的不同故障特征。
[0064]
需要说明的是，在考评装置故障模拟模块中，考评装置虚拟计量装置为三维模型，构建过程具体为：
[0065]
通过红外结构光进行扫描，对计量装置进行三维重建，输出三维模型文件，然后导入至三维图像软件中对模型进行处理，得到符合电网标准的三相、单相及多功能电表模型。
[0066]
进一步的，在考评装置故障模拟模块中，考评装置仿真虚拟计量装置模型中，预先保存有不同故障类型的故障计量装置运行模型，具体包括：
[0067]
获取考评装置虚拟计量装置中运行时的时间，输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，相位，屏幕亮度，负载电流，负载电压和功率信息，并标注故障类型，采样间隔为0.1秒，得出计量故障数据集；
[0068]
将考评装置计量故障数据集经过卷积神经网络进行训练后得出不同故障类型的故障计量装置运行模型。
[0069]
进一步的，在考评装置故障模拟模块中，考评装置卷积神经网络采用lstm网络。
[0070]
在本实施例中，设置模块用于动态配置考评装置仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型。
[0071]
需要说明的是，在考评装置设置模块中，考评员通过人机交互界面对考评装置仿
真虚拟计量装置模型进行动态配置，以设定的故障类型、电压和电流参数为考评装置人机交互界面的输入，通过考评装置仿真虚拟计量装置模型得到当前故障运行模型。
[0072]
在本实施例中，培训模块用于利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将考评装置故障运行模型导入考评装置虚拟培训场景中，通过考评装置虚拟现实设备对作业人员进行培训。
[0073]
在本实施例中，考评模块用于获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。
[0074]
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。

技术特征：

1.一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法，其特征在于，包括如下步骤：构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型，所述仿真虚拟计量装置模型用于根据输入数据进行虚拟计量装置的仿真运行，以得到虚拟运行模型；构建计量装置故障特征模型库，所述计量装置故障特征模型库中保存有所述仿真虚拟计量装置模型在不同故障类型下运行所对应的不同故障特征；动态配置所述仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型；利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将所述故障运行模型导入所述虚拟培训场景中，通过所述虚拟现实设备对作业人员进行培训；获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。2.根据权利要求1所述的计量装置及低压集抄故障培训考评方法，其特征在于，所述虚拟计量装置为三维模型，构建过程具体为：通过红外结构光进行扫描，对计量装置进行三维重建，输出三维模型文件，然后导入至三维图像软件中对模型进行处理，得到符合电网标准的三相、单相及多功能电表模型。3.根据权利要求1所述的计量装置及低压集抄故障培训考评方法，其特征在于，所述仿真虚拟计量装置模型中，预先保存有不同故障类型的故障计量装置运行模型，具体包括：获取所述虚拟计量装置中运行时的时间，输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，相位，屏幕亮度，负载电流，负载电压和功率信息，并标注故障类型，采样间隔为0.1秒，得出计量故障数据集；将所述计量故障数据集经过卷积神经网络进行训练后得出不同故障类型的故障计量装置运行模型。4.根据权利要求3所述的计量装置及低压集抄故障培训考评方法，其特征在于，所述卷积神经网络采用lstm网络。5.根据权利要求1所述的计量装置及低压集抄故障培训考评方法，其特征在于，考评员通过人机交互界面对所述仿真虚拟计量装置模型进行动态配置，以设定的故障类型、电压和电流参数为所述人机交互界面的输入，通过所述仿真虚拟计量装置模型得到当前故障运行模型。6.一种计量装置及低压集抄故障培训考评装置，其特征在于，包括：故障模拟模块，用于构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型，所述仿真虚拟计量装置模型用于根据输入数据进行虚拟计量装置的仿真运行，以得到虚拟运行模型；还用于构建计量装置故障特征模型库，所述计量装置故障特征模型库中保存有所述仿真虚拟计量装置模型在不同故障类型下运行所对应的不同故障特征；设置模块，用于动态配置所述仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型；培训模块，用于利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将所述故障运行模型导入所述虚拟培训场景中，通过所述虚拟现实设备对作业人员进行培训；考评模块，用于获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。7.根据权利要求6所述的计量装置及低压集抄故障培训考评装置，其特征在于，在所述故障模拟模块中，所述虚拟计量装置为三维模型，构建过程具体为：通过红外结构光进行扫描，对计量装置进行三维重建，输出三维模型文件，然后导入至三维图像软件中对模型进行处理，得到符合电网标准的三相、单相及多功能电表模型。
8.根据权利要求6所述的计量装置及低压集抄故障培训考评装置，其特征在于，在所述故障模拟模块中，所述仿真虚拟计量装置模型中，预先保存有不同故障类型的故障计量装置运行模型，具体包括：获取所述虚拟计量装置中运行时的时间，输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，相位，屏幕亮度，负载电流，负载电压和功率信息，并标注故障类型，采样间隔为0.1秒，得出计量故障数据集；将所述计量故障数据集经过卷积神经网络进行训练后得出不同故障类型的故障计量装置运行模型。9.根据权利要求8所述的计量装置及低压集抄故障培训考评装置，其特征在于，在所述故障模拟模块中，所述卷积神经网络采用lstm网络。10.根据权利要求6所述的计量装置及低压集抄故障培训考评装置，其特征在于，在所述设置模块中，考评员通过人机交互界面对所述仿真虚拟计量装置模型进行动态配置，以设定的故障类型、电压和电流参数为所述人机交互界面的输入，通过所述仿真虚拟计量装置模型得到当前故障运行模型。

技术总结

本发明提供了一种计量装置及低压集抄故障培训考评方法和装置，包括构建基于电网标准的仿真虚拟计量装置模型和计量装置故障特征模型库；动态配置考评装置仿真虚拟计量装置模型的故障类型，得到故障运行模型；利用可穿戴的虚拟现实设备构建虚拟培训场景，将考评装置故障运行模型导入考评装置虚拟培训场景中，通过考评装置虚拟现实设备对作业人员进行培训；获取作业人员的实时姿态以及故障特征以对当前操作进行考评。本发明采用虚拟现实技术重现计量装置故障及低压集抄故障，便于在不同的环境开展培训，体积小，成本低，能实现线上实操考核，提升施工人员的培训效率。提升施工人员的培训效率。提升施工人员的培训效率。