基于三維全景技術的帶電作業智慧監控系統應用

摘要：在現代電力工業快速發展過程中，變電站是電力傳輸與分配的關鍵節點，必須保障其安全性、穩定性和高效性。近些年來，隨著數字化和信息化技術不斷進步，電力監控系統正經歷著從傳統模式向智能化和自動化方向的深刻變革。在此背景下，基于三維全景技術的帶電作業智慧監控系統應運而生，為電力運維工作帶來了革命性的改變。因此，需要深入探討創新技術的應用背景及實現路徑，為電力行業的智能化升級提供參考和借鑒。

關鍵詞：三維全景技術"帶電作業"智慧監控系統"系統設計

Application"of"Intelligent"Monitoring"System"for"Live"Working"Based"on"3D"Panoramic"Technology

SUN"Jianpo"QU"Yanlei"PEI"Xiaowen

Liaocheng"Power"Supply"Company"of"State"Grid"Shandong"Electric"Power"Company，"Liaocheng，"Shandong"Province，"252000"China

Abstract："Abstract："In"the"rapid"development"of"modern"power"industry，"substations，"are"key"nodes"for"power"transmission"and"distribution，"their"safety，"stability，"and"efficiency"must"be"ensured."In"recent"years，"with"the"continuous"advancement"of"digital"and"information"technology，"power"monitoring"systems"are"undergoing"a"profound"transformation"from"traditional"models"to"intelligent"and"automated"directions."In"this"context，"the"intelligent"monitoring"system"for"live"working"based"on"3D"panoramic"technology"has"emerged，"bringing"revolutionary"changes"to"power"operation"and"maintenance"work."Therefore，"it"is"necessary"to"deeply"explore"the"application"background"and"implementation"path"of"innovative"technologies，"providing"reference"and"inspiration"for"the"intelligent"upgrading"of"the"power"industry.

Key"Words："3D"panoramic"technology;"Live"working;"Intelligent"monitoring"system;"System"design

在電力系統中，變電站承擔著轉換電壓與分配電能的重要任務，其運行狀態直接關系到整個電網的安全和穩定。傳統的監控系統依賴二維圖像和告警文字信息，在發現設備異常時，監控人員需通過復雜的溝通流程才能準確判斷故障位置，反應速度較慢，難以滿足現代電網高效運維的需求，尤其是在帶電作業環境下，對監控系統的實時性、精確性提出了更高要求。三維全景技術作為一種先進的視覺展示手段，能夠全方位、多角度地呈現變電站的實際情況，結合智能分析算法，能夠實現對變電站設備的實時監控、異常預警和智能決策，從而為運維人員提供直觀和準確的操作指導，確保作業安全。

1"帶電作業智慧監控系統的應用背景分析

1.1"全方位可視化監控，提升作業安全性

傳統監控系統主要依賴二維圖像，難以全面、直觀地展示變電站的三維空間結構?；谌S全景技術的監控系統通過高精度三維建模，將變電站及其設備以三維立體形式呈現在監控中心的大屏幕上，可以消除監控盲區，讓運維人員仿佛置身于變電站現場，對設備狀態、作業環境一目了然。

三維全景監控系統集成了高清視頻、紅外熱像、聲音識別等多種傳感器數據，能夠實現對變電站設備的實時動態監測。一旦設備出現異常或故障，系統能夠立即捕捉到異常信號，并通過三維模型直觀展示異常位置，為運維人員提供準確的故障信息，有助于運維人員及時發現并處理隱患，避免事故擴大，保障帶電作業的安全進行[1]。

1.2"精準定位與智能分析，提高運維效率

在帶電作業過程中，故障點的快速定位是搶修工作的關鍵。三維全景監控系統通過集成多種傳感器數據，結合智能分析算法，實現對故障點的精準定位，使運維人員迅速響應、快速搶修，縮短停電時間，提高供電可靠性。三維全景監控系統還能對收集到的海量數據進行智能分析，通過數據挖掘、機器學習等技術手段，系統能夠自動識別設備運行規律、預測潛在故障、評估作業風險等，為運維人員提供科學的決策依據，幫助其制訂更加合理、高效的運維策略。

1.3"促進技術創新與產業升級

隨著技術的不斷發展和完善，帶電作業智慧監控系統將在更多領域得到應用和推廣，為電力行業的智能化升級提供有力支持。三維全景技術的應用為電力行業的技術創新和研發提供了新的思路和方向。通過深入研究三維全景技術在帶電作業監控中的應用優勢和發展潛力，電力企業不斷推出新的產品和服務，滿足市場需求的變化，該技術與其他先進技術如人工智能、大數據等相結合，形成更加完整、高效的電力系統解決方案。

2"帶電作業智慧監控系統的設計

2.1"三維全景建模

三維勘測儀能夠實現對帶電作業環境的圖像、視頻和點云數據的全方位采集?？睖y過程中，高分辨率相機負責捕捉作業現場的高清圖像，為后續的三維建模提供豐富的紋理信息；激光雷達掃描儀通過發射激光脈沖并接收其回波信號，精確測量作業現場各點與勘測儀之間的距離，生成毫米級的點云圖，高精度的點云數據為三維全景建模提供了堅實的基礎，確保了模型的準確性和真實性。同時，三維勘測儀內置了高精度定位模塊，如全球定位系統（Global"Positioning"System，GPS），能夠實現場景三維模型的精度定位[2]。

基于三維勘測儀采集的圖像、視頻和點云數據，帶電作業智慧監控系統構建出高度逼真的三維全景模型。該模型能夠準確反映作業現場的地形地貌、設備布局等空間信息，通過紋理映射技術，為模型賦予了真實的色彩和質感。在三維全景模型中，運維人員可以自由地旋轉、縮放和移動視角，實現對帶電作業環境的全方位、無死角觀察。更為重要的是，三維全景模型支持與時間序列數據的結合，使運維人員能夠動態地觀察作業環境的變化過程。

2.2"智能安全帽設備

智能安全帽設備配置了高清攝像頭和高精度定位模塊，實現了對佩戴人員的厘米級定位，使監控中心能夠實時掌握作業人員的具體位置和活動軌跡，為及時應對突發情況提供了有力支持。當作業人員遇到危險或違規行為時，智能安全帽會立即觸發報警機制，人員和智慧管控平臺、手機端App同時收到報警提示，確保危險情況能夠得到及時處理。

智能安全帽設備自帶電池，續航時間長達8"h以上，充分滿足了帶電作業長時間、高強度的使用需求；設備還自帶4"G"SIM卡，作業人員佩戴安全帽開機后，后臺會實時進行監控，并將現場監控視頻傳輸至監控中心[3]。

2.3"空中監測設備

空中監測設備是帶電作業智慧監控系統的關鍵組成部分，其設計充分考慮了帶電作業的實際需求和特點，設備整體結構主要由線纜鎖緊裝置、可拆卸連接法蘭、電控主體部分和全景相機部分組成。

線纜鎖緊裝置的設計尤為巧妙，其頭部的側開式鉤狀開口能夠適應不同粗細的線纜，確保設備能夠穩定地固定在各種線纜上，通過旋擰外側的手動旋擰壓緊套，可靠地壓緊線纜，將整個裝置牢固地固定到線纜上。旋擰壓緊的過程中，電控主體部分和全景相機部分保持固定方向，不會隨手動旋擰壓緊套旋轉，確保了監控的穩定性和準確性。

電控主體部分是設備的核心控制單元，其內部電池采用可快速插拔拆卸的設計，方便現場續航不夠時進行快速更換，無須等待充電，確保監控的連續性和不間斷性。其上面的按鈕可以對相機進行啟動和停止操作，簡單易懂。電控主體部分還自帶燈光，電量低時會閃爍提醒，及時告知作業人員設備狀態，避免了因電量不足而導致的監控中斷。

全景相機部分是設備的“眼睛”，負責捕捉作業現場的全方位圖像。通過高精度定位模塊，設備能夠獲取每個攝像頭的高精度三維位置，并將信息投影到作業現場的三維建模中。監控人員能夠在虛擬的三維環境中實時查看作業現場的實際情況，為帶電作業提供了全新的監控視角和體驗[4]。

2.4"車載檢測設備

車載檢測設備通過全景相機實時捕捉作業現場的圖像，并將圖像傳輸到智慧監控系統中。系統利用三維全景技術，將接收到的圖像信息構建成作業現場的三維模型，監控人員可以在虛擬的三維環境中實時查看作業現場的實際情況，包括設備狀態、人員位置、作業進度等，為帶電作業提供了全方位的監控視角，使監控人員能夠更加全面地掌握作業現場的情況。

車載檢測設備的高精度定位模塊能夠實時獲取設備當前的厘米級三維坐標，并將其投影到作業現場的三維模型中，實現空間融合，使監控人員能夠在虛擬的三維環境中準確地定位車載檢測設備的位置，更好地掌握作業現場的實際情況。

2.5"三維作業全景管理平臺

云臺控制模塊負責控制全景相機的拍攝角度和方位。云臺控制模塊能夠根據作業現場的具體情況，自動調整相機的焦距、光圈等參數，確保捕捉到的圖像清晰、準確，根據監控人員的指令，進行預設路徑的巡航拍攝，實現對作業現場的全面覆蓋。

設備資源管理模塊負責對帶電作業中的所有設備進行統一的管理和調度，包括設備的入庫、出庫、使用狀態、維護記錄等。通過設備資源管理模塊，監控人員可以實時掌握設備的狀態信息，實現對設備的高效調度與智能維護。在實際應用中，設備資源管理模塊能夠根據作業計劃自動調度所需的設備資源，確保作業的順利進行[5]。

移動作業App集成了作業指導、實時監控、通信交流等多種功能于一身，使作業人員可以在手機上完成大部分作業相關的操作。通過移動作業App，作業人員可以隨時隨地獲取作業指導信息，查看實時監控畫面，與監控人員進行實時的通信交流，提高了作業的便捷性和效率性。

3"帶電作業智慧監控系統的實踐應用

為切實提升聊城的不停電作業水平，在深入了解一線基層需求基礎上，提出三維全景作業輔助系統方案。某電力公司針對其轄區內的高壓輸電線路，部署了一套基于三維全景技術的帶電作業智慧監控系統，監控人員通過遠程操控云臺，實現了對全景相機的精準定位與靈活調整，全面覆蓋作業區域。在一次帶電修補導線的作業中，作業人員通過移動作業App接收到了詳細的作業指導視頻和操作步驟；作業過程中，作業人員實時查看監控畫面中的導線修補情況，并根據監控中心的遠程指導進行調整和優化，與監控中心保持實時通信聯系，及時報告作業進展和遇到的問題。

基于三維全景技術的帶電作業智慧監控系統通過實時監控、智能調度和高效管理，顯著提高了帶電作業的安全性，且該系統通過自動化、智能化的管理手段，有效提升了帶電作業的效率。同時，系統通過數據分析和預測功能為電力公司的運維決策提供了有力支持，使運維決策更加科學和合理。

4"結語

在現代電力工程領域，基于三維全景技術的帶電作業智慧監控系統具有重要作用，能夠有效提升檢修工作效率與安全性，因此，需要加強系統設計與研發，以促進我國電力技術創新發展。隨著技術的不斷進步和應用場景的拓展，該系統將更加智能化和高效化，為電力行業的安全生產和高效運營提供更加堅實的支撐，并為社會經濟的持續進步和人民生活水平的不斷提高做出巨大貢獻。

參考文獻

[1]崔魯，顧少平，李鑫，等.基于三維激光點云的變電站施工機械設備安全距離評估方法[J].電工技術，2022（23）：111-114，120.

[2]李博.基于人工智能的帶電作業智能監控系統[D].南京：南京郵電大學，2022.

[3]王興勛，趙勇，倪康婷，等.基于三維GIS的輸電線路智能化全景感知系統研發[J].科學技術創新，2022（4）：185-188.

[4]梁曉玉.基于2D-3D融合的帶電作業人員智能安全監測方法研究[D].石家莊：河北科技大學，2023.

[5]Fan"Y"D，"Xu"B"，"Wu"J"G，et"al.Portable"noise"time-frequency"characteristic"monitoring"system"for"environmental"assessment"of"power"transformer"rooms[J].IEEJ"Transactions"on"Electrical"and"Electronic"Engineering，2022，17（3）：361-368.