AR技術在變電動態運維關鍵技術中的應用

彭博

摘要：變電設備運維是集人員、設備調配管理、工作流程規范管理為一體的一項系統工作，具有信息繁雜、工作時間緊迫、工作流程嚴格等特點，需要有一套動態運維系統以提高工作效率。動態運維作業系統一方面可以從電力綜合數據網中獲取變電設備模型、在線監測數據和物聯網數據等信息，另一方面又通過接口與PMS系統連接，同步臺賬、備品備件及作業工單等數據。針對AR技術的研究內容做以簡單介紹，闡述了變電設備動態運維的關鍵技術以及AR技術在變電動態運維中的應用。

關鍵詞：AR技術；動態運維關鍵技術；應用

中圖分類號：TM63文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12 （a）-00

引言

使用動態運維作業系統，現場運維人員可以實時獲取設備運行參數、運行狀態、運維作業工單等比特世界信息與現場物理世界全面融合的信息，不必再通過傳統方式開展運維工作。并且運檢人員也能將現場即使信息反饋給指揮中心的指揮人員，本文主要介紹AR技術在變電動態運維中的應用。

1. AR技術研究內容

Milgram定義的AR是現實-虛擬連續統（如圖1），以此形式來解釋對于現實世界不同的感官形式。 這種連續的形式被他描述為由真實環境到虛擬環境的跨度，而連續統的兩端分別為真實環境以及虛假環境。其中間的部分為混合現實。

圖1 Milgram的現實—虛擬連續流模型

目前國內對運維工作的管理都是基于PMS系統，PMS建立的是一個以資產管理為核心，業務覆蓋公司總部、網省公司、地市公司三個層面、貫穿電網輸、變、配生產全過程的一體化生產管理信息平臺，對實現電網生產集約化、精細化、標準化管理，提高公司資產管理水平具有十分重要的意義。PMS作為生產管理和一線班組的工作平臺，通過標準規范、流程監控、安全監控等手段，最終實現對生產管理的風險預控與輔助決策。PMS系統在規范運維檢修的工作流程方面起到了積極的作用，但是PMS本身是個離線的管理系統，在人員跟蹤、變電設備信息的查看和變電設備狀態監測方面無法提供更多的幫助，運維人員在現場時只能憑借以往經驗進行工作，無法獲取更多信息以制定運維方案。

為解決存在的問題，創新性的在電力系統中使用了AR技術，解決推送信息定位不明確、信息獲取不及時、運維現場和指揮中心信息交流不暢等問題。

目前AR技術大多利用定位系統和慣性傳感器來確定終端所在的位置，然后將其與后端信息服務器及搜索、廣告和圖像識別引擎提供的相關虛擬內容相結合。

將AR技術應用于變電站運維作業中，可以為現場運維作業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。識別技術一般分為基于標識的識別和無標識識別?；跇俗R的識別需要在真實物體上貼上標簽，如條形碼、二維碼，智能系統根據標識識別物體；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工單等等，現場運維人員根據這些信息進行運維操作?，F場運維人員如果認為現場裝置的情況與作業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場情況發送給指揮中心，指揮中心也可要求現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系統的運維人員擁有來自數據庫的實時幫助信息，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場情況，可以給運維工作的高效完成帶來巨大幫助。

2. 動態運維關鍵技術

以變電設備在線監測、物聯網和圖像識別為數據信息基礎，對變電設備的狀態診斷技術、運維決策技術和缺陷記錄技術進行研究，實現變電裝置生命周期的完整跟蹤和記錄；在指揮中心使用智能指揮系統，自動化管理調度任務、人員和工器具等資源，生成下發作業工單，以視頻技術監控和指揮現場的運維工作：實現主站的多畫面監控；實時監控現場設備狀態和人員作業過程；通過遠程診斷技術查看設備的實時信息并進行遠程診斷，提高作業指導的可靠性；在運維工作現場通過AR技術，幫助現場運維人員實時獲取運維所需的設備信息、作業工單，同時附帶帶時標現場過程管控錄制、缺陷發現處理記錄，可用于事故分析和責任歸屬確定，與指揮中心進行互動交流、信息互傳共享，提高運維工作效率。

在現有在線監測上位機的基礎上，根據運維工作的需要擴展變電設備的在線監測功能，將在線監測數據根據變電設備CIM模型重新整理統一輸出，對變電站設備狀態進行監視與評估，可以給遠方指揮中心傳送實時狀態數據，給設備狀態檢修工作提供可靠的數據源。通過增加AR和多媒體通信接口，使得動態運維子站具備信息中轉站功能，給作業人員的穿戴AR裝置和機器人等現場采集設備設立單獨的通信通道，通過電力數據網遠傳現場視頻和指揮指令等信息。

3. AR技術在變電動態運維中的應用

開展對輸變電設備動態運維技術的研究，并根據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。

AR技術運用到實際作業工作中需要首對以下幾項技術進行研究：

（1）精確定位技術

通過穿戴AR系統內置的GPS模塊及RFID或其他WIFI模塊，獲取作業人員的位置，對于了解作業人員周圍環境，檢索相關幫助信息至關重要。位置信息作為主要檢索條件，圍繞地理圖、精確定位、變電站裝置模型建模，利用算法模擬仿真作業人員的環境，提供幫助性信息。

（2）視角跟蹤技術研究

AR是對現實環境的增強技術，而現實環境的攝錄需要穿戴AR系統配置的攝像頭完成，攝像頭隨同作業人員的視角改變攝錄角度，同時在顯示屏上顯示，為在準確位置添加幫助性的文字標簽、地圖等信息，需要將當前視角作為參數傳入系統，以準確查詢到相關信息在準確位置顯示。

（3）基于AR的變電站信息庫

使用AR技術的最終目標是幫助現場運維作業人員更好的完成工作，主要起輔助作用，大量的輔助信息來自基于AR的變電站信息庫。建立有價值的符合AR技術需要且滿足運維工作需求的大容量、高效信息庫是所有應用的基礎。

（4）實境圖形分析算法研究

AR技術的核心和難點功能是實境圖形的實時分析，只有識別出圖形中的有價值信息才能準確的利用信息庫內的信息做到虛實結合。實境圖形的分析有很多實際的案例，如人臉、建筑、符號的識別，對于變電站來說，能夠識別出一二次設備，提供設備的廠家、參數等等有價值信息，是未來研究的方向。

結語

本文主要介紹了AR技術的研究內容，闡述了變電設備動態運維的關鍵技術以及AR技術在變電動態運維中的應用。在實際應用中主要研究精確定位技術、視角跟蹤技術研究、基于AR的變電站信息庫以及實境圖形分析算法研究等，通過研究這些技術將AR技術準確、高效應用于變電站的動態運維中。

參考文獻

[1] 張運超，陳靖，王涌天，等.基于移動增強現實的智慧城市導覽[J].計算機研究與發展， 2014，51（2）：302-310.

[2] 李舫.基于平板電腦的增強現實系統[J].上海電力學院學報，2014，30（2）：165-168.

[3] 王璞.移動增強現實技術在圖書館中的應用研究[J].圖書與情報，2014（1）：96-100.

[4] 桂振文，王涌天，劉越，等.二維碼在移動增強現實中的應用研究[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2014，26（1）：34-39.

[5] 李聰.基于FPGA的增強現實人工標識識別[J].電子科技，2014，27（5）：119-122.

[6] 阮秋琦.基于LAN的計算機視覺與虛擬現實集成模型研究[J].計算機學報，2001，24（3）：247-253.