增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在配網(wǎng)運(yùn)維中的研究與應(yīng)用

潘勝滔　王海花　林杰　曾通　丁劍波

摘要：文章闡述了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)，并就增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，從而以110kV變電站10kV手車開關(guān)開關(guān)為例，探討了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在配網(wǎng)運(yùn)維中的應(yīng)用，以供讀者參考。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù);配網(wǎng)運(yùn)維;變電站

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0057-02

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，我國電力事業(yè)得到迅速的發(fā)展，配網(wǎng)運(yùn)行與維護(hù)作為民生不可或缺的一個(gè)重要部分，它以其獨(dú)特的優(yōu)勢被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)個(gè)領(lǐng)域，在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要作用。而在當(dāng)今社會(huì)中人們也越來越注重科技的力量，許多方面都得到很好的突破，其中包括我國的配網(wǎng)運(yùn)行維修系統(tǒng)的技術(shù)。目前來說，人們越來越注重現(xiàn)配網(wǎng)運(yùn)行維修系統(tǒng)的技術(shù)，其中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一項(xiàng)新型的技術(shù)，其通過多種技術(shù)的融合，采用計(jì)算機(jī)對現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行模擬加工，對現(xiàn)實(shí)場景進(jìn)行增強(qiáng)、擴(kuò)張，以此來滿足配網(wǎng)運(yùn)行維修的需求，促進(jìn)電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)是利用軟件生成部分信息，再采用計(jì)算機(jī)對現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行模擬，對現(xiàn)實(shí)場景進(jìn)行增強(qiáng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢，其與虛擬現(xiàn)實(shí)有著非常緊密的聯(lián)系。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及到眾多的學(xué)科技術(shù)，包括交互技術(shù)、傳感器技術(shù)、光電現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)以及多媒體技術(shù)，將用戶和現(xiàn)實(shí)場景結(jié)合起來，在效果上能夠使人感覺到虛擬出來的三維環(huán)境即是周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境的一部分。柳祖國、李世其、李作清認(rèn)為，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR），是通過傳感技術(shù)來收集，通過計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)及顯示技術(shù)，將虛擬的信息整合到真實(shí)場景當(dāng)中，這個(gè)處理過程是實(shí)時(shí)同步的，使虛擬的信息能夠和真情實(shí)景融為一體，沒有空間和時(shí)間上的差異。根據(jù)王涌天教授的觀點(diǎn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一座橋梁，實(shí)現(xiàn)虛擬世界和真實(shí)世界的溝通。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)

AR技術(shù)是將虛擬場景與真實(shí)環(huán)境融為一體的顯示設(shè)備，將虛擬物體和真實(shí)環(huán)境精確對準(zhǔn)的定位手段，以及傳感設(shè)備和交互設(shè)備等。下面對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中顯示技術(shù)、跟蹤注冊技術(shù)、交互技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。

（1）顯示技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展而來，所以虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的顯示器也可用在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中。通過顯示器的應(yīng)用，滿足人們對虛擬場景與真實(shí)環(huán)境的直觀了解。（2）跟蹤注冊技術(shù)。跟蹤注冊技術(shù)是構(gòu)建增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)的重要技術(shù)之一。跟蹤注冊技術(shù)是AR系統(tǒng)研究的重點(diǎn)，同時(shí)難度也比較大。跟蹤注冊的準(zhǔn)確度，直接影響著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的性能和其實(shí)用性。（3）交互技術(shù)。交互技術(shù)也是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。實(shí)現(xiàn)人們虛擬事物與現(xiàn)實(shí)世界交互。人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展日新月異，用戶逐漸可以擺脫如鍵盤、鼠標(biāo)、按鍵這類傳統(tǒng)的交互方式，實(shí)現(xiàn)諸如新出現(xiàn)的語音、手勢交互等更加人性化的交互方式。比如觸摸屏技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在手機(jī)、平板電腦等各種智能手持設(shè)備上。人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，能夠使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更廣，拓展更為龐大的用。

3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在配網(wǎng)運(yùn)維中的應(yīng)用

本文以110kV變電站10kV手車開關(guān)開關(guān)為例，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)。工作人員通過自然交互手段感知周圍場景和作業(yè)對象的狀態(tài)變化，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)三維注冊顯示技術(shù)將所需要的作業(yè)步驟提示根據(jù)視頻圖像的變化顯示到手機(jī)上，進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)，減少操作差錯(cuò)。

變電站為智能變電站，只有兩個(gè)電壓等級，分別為110kV和10kV。10kV出線有10條，均為手車開關(guān)。根據(jù)操作任務(wù)填寫出開關(guān)送電的倒閘操作如下：

（1）倒閘操作步驟從預(yù)演模擬圖板開始，使用者開始操作后，操作屏上顯示模擬圖板，使用者到模擬圖板前看到預(yù)演位置信息提示，檢測第一步完成同時(shí)提示第二步操作：對送電單元全面檢查。（2）開始實(shí)際操作，運(yùn)維人員對開關(guān)單元檢查并無安全措施，設(shè)備狀態(tài)正常，開始實(shí)際操作。對要操作的間隔檢查，檢查是否做安全措施，檢查設(shè)備無異常，檢查第二步完成同時(shí)提示第三步操作：檢查開關(guān)確在斷開位置。（3）采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，運(yùn)維人員看到的設(shè)備狀態(tài)信息與設(shè)備臺(tái)帳。此步驟是要檢查要操作的開關(guān)狀態(tài)。分閘指示燈亮、遙測信號各數(shù)值為0，以及遙信信號為分，均表明此開關(guān)狀態(tài)為分閘狀態(tài)。可進(jìn)行送電的倒閘操作。輔助運(yùn)維人員了解設(shè)備具體信息。結(jié)合各項(xiàng)信息后確認(rèn)第三步結(jié)束提示第四步操作：將手車開關(guān)搖入至工作位置。（4）將手車開關(guān)搖入至工作位置，為運(yùn)維人員肉眼看到的設(shè)備實(shí)際畫面，提示操作步驟，并提示運(yùn)維人員此步驟需要用到的工具以及倒閘操作的具體方法。將開關(guān)搖入至工作位置后，最右側(cè)工作位置燈會(huì)亮起，試驗(yàn)位置燈會(huì)滅，同時(shí)搖把無法再順時(shí)針搖動(dòng)。運(yùn)維人員看到的設(shè)備實(shí)際圖像，操作過后對操作完成效果進(jìn)行檢查確認(rèn)，檢測第四步完成同時(shí)提示第五步操作：合上儲(chǔ)能電源開關(guān)。（5）合上儲(chǔ)能電源開關(guān)，空開合上后，及時(shí)檢查儲(chǔ)能指示燈。提示儲(chǔ)能電源開關(guān)位置，找到儲(chǔ)能電源開關(guān)方法，以及操作方法，依據(jù)提示合上儲(chǔ)能電源開關(guān)后檢查儲(chǔ)能電源燈是否亮起，對指示燈進(jìn)行檢查，檢查第五步完成同時(shí)提示第六步操作：合上開關(guān)。（6）合上開關(guān)，由調(diào)度員進(jìn)行遠(yuǎn)程合閘操作。（7）檢查開關(guān)確已合好。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)為從SCADA系統(tǒng)中獲取遙測信息和遙信信息如果開關(guān)的遙測值I、P、Q有數(shù)值，說明開關(guān)在運(yùn)行狀態(tài)，如果開關(guān)的遙信值為一，說明開關(guān)狀態(tài)為合，檢測開關(guān)位置燈的情況幫助使用者判斷開關(guān)位置信息。結(jié)合各項(xiàng)信息后確認(rèn)第七步結(jié)束提示第八步操作：核對模擬圖板與位置。（8）核對后臺(tái)機(jī)開關(guān)位置顯示是否與實(shí)際相符。

4 應(yīng)用效果

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在10kV線路送電的倒閘操作過程中的應(yīng)用，通過采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對操作步驟的提示與開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行判斷，大大降低倒閘操作難度，提升了操作規(guī)范性。同時(shí)，還可以將倒閘操作步驟細(xì)分，提示相關(guān)步驟以及操作方法，且每一步操作都嚴(yán)格依照規(guī)程規(guī)范要求，從而有效確保人們的人身安全和設(shè)備安全。

5 結(jié)語

綜上所述，通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在配網(wǎng)運(yùn)維中的應(yīng)用，利用智能終端設(shè)備，可以獲取到多種信息，在實(shí)際工作過程中，可以將操作的所有參與者記錄在案，包括各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間點(diǎn)、時(shí)間長度以及判斷操作的規(guī)范性等，加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)維管理工作力度，實(shí)現(xiàn)對各環(huán)節(jié)控制和管理的功能，確保配網(wǎng)工程的質(zhì)量，提升了配網(wǎng)工作的整體效率。