混合現實技術在電力檢修中的應用

國網銀川供電公司 孔德全 徐文斌 王 超 劉 超

現代社會想要平穩發展安定運行需要依賴的關鍵性環節就是電力正常供應，隨著社會生產生活規模日益擴增，電網規模也隨之不斷擴大，復雜性不斷提升，造成相關工作人員的工作難度和任務量都與日俱增，為提升電網故障檢修效率，當前正在檢修作業中積極應用和普及混合現實技術，以期能夠提升檢修速度和效率，同時盡量降低事故損失程度。

1 混合現實技術的工作原理

混合現實技術一般是指以一定技術或手段對現實環境進行掃描，同時構建一個將真實環境涵蓋其中的三維模型，將掃描獲取到的信息或數據納入模型。隨著計算機等技術發展，混合現實交互系統已經達到一定應用性，其組成構件一般包括虛擬景象生成設備、交感及定位設備、姿勢跟蹤設備及頭戴顯示設備等，在該系統實際應用時，可通過前述設備實現語音及體感交互，進而提供數據或信息與模型進行交流。

其中，虛擬景象生成設備主要功能是針對虛擬場景而展開，提供建模和描繪等相關功能，同時還能對其他設備進行管理；交感設備主要功能是實現體感與外部控制信號間的傳送；姿勢跟蹤設備是對用戶視線變化進行即時性跟蹤，使視線坐標能與對應的虛擬場景坐標進行效率化匹配。相較于虛擬現實等相關技術，混合現實技術具有顯著獨特性，該技術能充分利用三維建模將其與實景數據相結合，并根據數據不同而進行模型變化，使環境具有更高沉浸體驗，用戶從中能夠進行沉浸式交互，獲得更好臨場感受[1-3]。

2 混合現實技術的應用

2.1 MR混合現實技術在電力檢修中的應用

在電網日常維護與中，利用MR技術將整合的狀態數據通過計算中心進行處理后，以虛擬的畫面顯示在設備上，通過可穿戴設備或語音的方式在現場進行查看。不僅能進行物理查看設備狀態，和設備有關的一切信息全部顯示在設備周圍，能第一時間了解設備運行狀況及故障原因。在出現相應的警告時，更加方便的將設備信息、各類參數，以及產品說明、上次運維日志顯示出來，給運維人員縮短運維時間、增加工作效率，更加安全可靠的完成工作。電網安全關系著人們的生產生活及財產安全。高效率的進行故障恢復能將電網故障帶來的危害降到最低，而故障恢復的時效性也作為檢修人員以及單位的考核標準之一。

MR混合現實技術在檢修故障中為作業人員提供設備狀態信息的同時，還可為檢修人員進行遠程技術支持，獲得技術指導。現場人員利用混合現實技術將現場進行三維掃描，遠程人員可身臨其境的感知到現場設備情況，也可調出設備信息更加高效的進行指揮操作，盡管現場人員對設備不熟悉也能根據指導完成相應的操作。利用智能設備加強單兵作業效率，打造電網智慧單兵、超級單兵。在獲得遠程指導的同時還可進行遠程協同作業，解決多處同時作業的需求，不僅能多人協同作業，還能進行遠程開工許可、現場作業監控、現場培訓等，從而最大程度保障作業完成度及作業人員安全[4-5]。

2.2 將混合現實技術應用于供電系統其他環節

一般情況下，電網檢修作業過程中深度融合混合現實技術能有效提高單兵作業能力。在整個電網系統中，最重要的是將電送到用戶終端并保持時刻暢通。用戶可利用混合現實技術實現服務方式的改變，也就是基于用戶實際用電需求出發而建立或設計相應服務方案，從而穩步優化電力服務質量。工作人員可在維護和保障電力系統正常運行前提下，利用混合現實系統的先進技術和工具，從用戶供電需求與當前供電情況見的關聯來構建對應實體模型，從而實現一定意義上的自定義供電，同時該系統還能支持語音識別接口，可以提供用戶方與供電方有效而及時的交流，從而能夠對用戶用電需求及狀況進行匯總并完成后臺分組，并依據語音反饋一定的自動回復內容或其他交流。

為了能夠更高效的進行辦公、作業、培訓等，在特殊條件下不能進行人員接觸、特殊場所不能隨便進入的情況下，利用混合顯示技術將場景進行復原，盡管是不見面、不到場，也能身臨其境的進行模擬現場辦公、作業、培訓等工作。

2.3 其他方面應用的意義

擴展現實通常也被簡稱為ER，包括三方面內容，也就是VR、AR以及MR，它們各自具有不同特性及獨特技術性能，本質而言都是數字和物理現實的一定集成。在三者中AR侵入性最低，一般使用場景下都是通過紙張或傳統顯示器等方式或工具來作為訪問途經來向用戶提供信息或通知；而VR通常來說是讓物理環境進行虛擬化，也可以說數字化，并設計一種用戶交互方案和場景，同時無法再實現與物理空間的交互；MR是前面兩個技術的結合，在物理環境中實現一定的信息集成，并為呈現出來的信息提供交互，通常涉及到空間及上下文兩個方面的關聯性，其能夠在物理空間錨定或覆蓋信息，并通過技術手段讓用戶與模型等數字對象完成更高效率、更多數據傳輸的交互，該種交互模式具備一定的物理性。

MR在工業領域應用較廣，尤其是在信息可視化、人機交互、遠程共享及協作等諸多方面。如福特公司在其研究領域就充分利用MR開展汽車設計，通過頭戴式設備來實現更節約化和更強大的汽車外觀設計規程，并讓設計效率更高、團隊協作性更強。MR還被充分應用到工業機器人交互編程系統中，可提供立體界面為用戶提供更高交互體驗，不會編程的用戶也能通過更簡明的界面將任務分配給機器人。另外在船舶輔機拆裝領域也已經大范圍應用MR技術實現虛擬拆裝。

3 結語

2016年底國家電網公司發布智能運檢白皮書，其中就當前新的運檢技術趨向進行展望，指出新技術和新設備應用為當務之急，提出推動運檢智能化發展目標，使得運檢效率在未來得到充分增強。本文以變電站運檢現場工作智能化作為論述出發點，對混合現實技術在其中的應用進行了方案設計，并就實現方式提供一定建議。本文所涉及系統是基于當前具有普適性的混合現實平臺HoloLens而搭設，能夠對電力設備進行掃描識別，從而快速獲得相關信息和數據，并將裝備數據、遠程共享平臺指導、設備狀態等數字內容在不同用戶端真實環境中混合呈現，大幅度簡化傳統運檢作業的復雜和繁瑣流程，使得運檢人員可以拋卻過往所需的電腦等裝備，實現輕裝作業，獲得更多外部支持從而有效提升運檢效率和安全[6-8]。