基于AR技術(shù)的變電設備動態(tài)運維的技術(shù)研究

彭博

摘 要：AR技術(shù)是人機交互技術(shù)全新的發(fā)展方向，AR系統(tǒng)有諸多子系統(tǒng)相互組成，各個子系統(tǒng)發(fā)揮著不同的作用。本文主要介紹了AR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、AR技術(shù)在變電站運維中的應用以及AR設備動態(tài)運維技術(shù)的研究內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù)；變電站運維；動態(tài)運維技術(shù)

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0155-02

AR技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的重要組成部分，其通過各個子系統(tǒng)將真實環(huán)境和虛擬環(huán)境合成。“擴增實境”又稱為增強現(xiàn)實：就是將真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到同一個畫面或空間，可以令使用者充分感知和操控虛擬的立體圖像。要實現(xiàn)擴增實境，需電腦、電腦攝像鏡頭及識別標記，就能在二維的電腦熒光屏上展現(xiàn)三維動畫。攝像鏡頭認出識別標記后，在電腦上運算預定程序，在攝像頭所展示出的圖像上添加三維畫面。

“擴增實境”技術(shù)目前處于高速發(fā)展階段，在很多行業(yè)內(nèi)有實際應用和實踐經(jīng)驗。在二次設備運維檢修中引入該技術(shù)的條件具備，應用前景廣闊。

1 AR系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖1為AR系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，主要由場景采集系統(tǒng)、跟蹤注冊系統(tǒng)、虛擬場景發(fā)生器、虛實合成系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)以及人機交互界面等多個子系統(tǒng)構(gòu)成。這些子系統(tǒng)的功能各不相同，一般情況下，外界環(huán)境的信息通過場景采集系統(tǒng)來得到，且信息真實可靠，例如外界環(huán)境中的聲音、視頻以及圖像等；跟蹤注冊系統(tǒng)主要是用來觀察觀察者的視線以及各個方位所發(fā)生情況的，以便及時做出調(diào)整，避免其他子系統(tǒng)受到影響；虛擬場景發(fā)生器主要功能是將采集到的真實場景表現(xiàn)出來，形成虛擬的聲音、視頻；通過虛擬合成系統(tǒng)將零散的虛擬圖像合成為整體，與真實場景相互對比進行合成。

除上述的AR系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)之外，3D渲染不可或缺。高效、實時的3D渲染能夠使得實際環(huán)境與虛擬環(huán)境達到一個很好的融合效果，圖2是增強現(xiàn)實應用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖2中展示了應用、增強現(xiàn)實開發(fā)庫、3D渲染以及各種硬件設備之間的互相依賴關(guān)系。

2 AR技術(shù)

擴增實境技術(shù)可以提供一種附著在實體景象之上的實時、可視的文本和圖標的解決方案。擴增實境技術(shù)與一般意義上的虛擬實境技術(shù)相比，虛擬實境技術(shù)是完全虛構(gòu)的世界，而擴增實境則是與現(xiàn)實世界緊密重疊。簡單來講，就是它可以顯示很多你在現(xiàn)實中通過眼晴看不到的信息──比如一座建筑的歷史和典故、一個商場里正在打折的產(chǎn)品、甚至一個人的年齡和喜好。

應用在變電站運維作業(yè)中，AR技術(shù)可以為現(xiàn)場運維作業(yè)人員帶來更多有助于提高工作效率和準確性的信息。比如以智能眼鏡為穿戴AR裝備的時候現(xiàn)場運維人員戴著智能眼鏡看向某變電裝置，穿戴AR裝備也可為其他形式的智能設備，在此以智能眼鏡為例。智能眼鏡為眼鏡型可視化終端，形狀與普通眼鏡類似，在眼鏡側(cè)面安裝有攝像頭作為視頻采集裝置，使用鏡片作為顯示設備，配備麥克風和耳機作為聲音的輸入/輸出設備，智能眼鏡在視野里定位到這臺變電裝置的時候開始對這臺變電裝置進行識別。識別技術(shù)一般分為基于標識的識別和無標識識別。基于標識的識別需要在真實物體上貼上標簽，如條形碼、二維碼，智能系統(tǒng)根據(jù)標識識別物體；無標識識別不需要在真實物體上貼上標簽，根據(jù)物體的形狀、位置、顏色等信息進行智能識別。智能眼鏡識別出這臺變電裝置后，將顯示這臺變電裝置的信息，如當前運行情況、運維記錄、針對這臺變電裝置的運維作業(yè)工單等等，現(xiàn)場運維人員根據(jù)這些信息進行運維操作。現(xiàn)場運維人員如果認為現(xiàn)場裝置的情況與作業(yè)工單上所述不太吻合，可利用攝像頭的拍照功能或視頻功能將現(xiàn)場情況發(fā)送給指揮中心，指揮中心也可要求現(xiàn)場人員對某處進行細致查看，指揮中心的指揮人員通過視頻功能遠程進行問題的調(diào)查。除上述舉例外，穿戴AR裝備還能顯示很多信息，如在變電站內(nèi)真實一二次設備旁添加文字標簽，變電站導航，屏柜布置圖，廠家及裝置提示信息等等，配備穿戴AR系統(tǒng)的運維人員擁有來自數(shù)據(jù)庫的實時幫助信息，同時可以獲取遠方指揮中心的指令和引導信息，并能為指揮中心提供及時的現(xiàn)場情況，可以給運維工作的高效完成帶來巨大幫助。

3 AR設備動態(tài)運維技術(shù)的研究內(nèi)容

本文從生產(chǎn)實際出發(fā)，著重對目前迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題展開研究：開展回歸、分類、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則和時間序列的信息融合技術(shù)的研究，提出基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘與信息融合的變電設備狀態(tài)評估方法。基于物聯(lián)網(wǎng)感知特點，深入研究變電設備感知預測技術(shù)，對相關(guān)設備提供預警信息，為變電設備動態(tài)運維提供技術(shù)支持。

開展對輸變電設備動態(tài)運維技術(shù)的研究，并根據(jù)變電站和供電局對變電設備運維角度的要求，提出多場景的輸變電設備運維評估策略、標準和體系，以提高變電設備運維水平。建立一套完整的變電設備狀態(tài)評價體系，原有的按年檢修的制度由于忽視裝置的實際運行狀態(tài)，可能會與設備實際運行狀態(tài)差異比較大，為了完善傳統(tǒng)狀態(tài)檢修制度，研究新的在線評價體系，大致需要注意以下幾點：

對于每一臺變電設備設立運維檔案，對變電設備的檢修時間，情況進行記錄；對于每一臺變電設備可單獨或按廠家型號等特性設置運維提醒周期；建立設備狀態(tài)評分體系，加減分情況與在線監(jiān)測和運行狀況等的實際運維數(shù)據(jù)掛鉤；對于免檢周期內(nèi)無異常的變電設備給予加分并延長免檢期；對于某信任型號變電設備（如同型號設備有過正確動作）適當延長免檢期；建立設備缺陷記錄檔案，對于有缺陷的同型號設備縮短其檢修周期。

綜上，通過新的變電設備狀態(tài)評價體制，可以從狀態(tài)評價系統(tǒng)及PMS系統(tǒng)自動取得影響變電設備狀態(tài)評價的信息，為用戶提供更有說服力的設備狀態(tài)評價，合理調(diào)整和分配運維工作計劃，從而提高運維工作的有效性、針對性和效率。

4 結(jié)語

作為全新的發(fā)展方向，AR技術(shù)發(fā)展前景廣闊。文章簡述了AR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、AR技術(shù)在變電站運維中的應用以及AR設備動態(tài)運維需要注意的要點，AR技術(shù)目前處于高速發(fā)展階段，應用前景廣闊。

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