融合AR 可穿戴設備的發展現狀及反竊電效益分析

黃超杰，王喜剛，劉美榮，劉韓杰，孫宇星

（國網延安供電公司，陜西 延安 716000）

0 引言

物聯網成為又一次科技與經濟浪潮，被世界各國當作振興經濟的重點技術領域，是現代信息技術的一種聚合性應用與技術提升。國家電網有限公司在2019 年創造性地提出建設“三型兩網”，其中的“兩網”，即堅強智能電網和泛在電力物聯網。增強現實（Augmented Reality，AR）技術不僅展現了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。在視覺化的AR 中，用戶利用頭盔顯示器，把真實世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到圍繞著它的真實世界。AR 技術包含了多媒體、建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術與新手段。AR 技術提供了在一般情況下不同于人類可以感知的信息。

1 融合AR 可穿戴設備概述

融合AR 可穿戴設備是一種終端設備，該設備融合了AR 技術、可穿戴設備技術、物聯網（Internet of Things，IOT）技術及人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術。其中，AR 技術屬于真實世界信息與虛擬世界信息進行“無縫”集成的一種新技術，能夠將原現實世界的時間范圍、空間范圍內難以體現的實體信息，采用計算機科學技術與仿真模擬技術進行疊加，從而使虛擬世界的信息應用于現實世界，被人們所感知。AR 技術與可穿戴技術不斷發展，并融入實時視頻交互技術，可以實現遠程視頻協助。可穿戴技術與AR 技術相互融合應用而形成的智能頭盔設備便是本次研究的融合AR 可穿戴設備，將該設備應用于反竊電，能夠實現背景認知、數據通信、數據集成及基于三維模型的數字化遠程指導。而AI 技術則是通過研發用于模擬、擴展及延伸的智能方法、理論及技術應用的一門新技術科學。反竊電應用主要是以人工智能專家系統來實現應用的，該系統的結構示意圖如圖1 所示。

圖1 人工智能專家系統結構示意圖

2 融合AR 可穿戴設備的發展現狀

目前，融合AR 可穿戴設備在國內外均得到應用，但從應用實際情況來看，國內外的技術應用水平和應用情況均存在一定的差異。但總體上來講，融合AR 可穿戴設備的發展趨勢比較強勁，這主要是基于此類設備的構成技術發展。

2.1 可穿戴技術的發展現狀

國外可穿戴技術主要應用于設備巡視、檢查、取證、應急救援行業，其采用一體化智能設計，設備包含高清視頻采集卡，數據通過內置全網通無線4G/Wi-Fi模塊進行回傳，并且設備對所處位置具有位置實時定位、實時記錄現場情況、規范操作、音頻數據實時對講等功能，方便指揮中心指揮調度。可穿戴智能眼鏡可現場、即時、按需提供相關信息、數據及知識，其包含全套可穿戴眼鏡、移動檢測終端App 軟件，為提升和維持高生產力提供支持。現場需要專家支持時，將現場視頻實時傳遞給專家，專家指導解決現場問題。可發送圖紙、技術文檔等到現場用電檢查人員的可穿戴眼鏡，現場用電檢查人員隨即可利用頭盔上的屏幕核查信息，使現場用電檢查、反竊電排查工作更加高效。

國內可穿戴技術發展起步比較晚，只有10 年左右的發展歷史，所以我國可穿戴技術仍處于探索期，但可穿戴技術也已經開始滲透到各個行業領域中，成為一種配置技術。

2.2 AR 技術的發展現狀

AR 技術是一種實時計算攝影機影像的位置和角度并加上相應圖像的技術。這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。AR 就是將虛擬信息放在現實中展現，并且和虛擬信息進行互動。AR 通過技術上的手段能夠將現實與虛擬信息進行無縫對接。AR 最有特色的作用在于實現真實世界和虛擬事物的并存，虛擬空間與現實空間同步，發展一致，互動性更強。

AR 技術不僅應用于尖端武器、飛行器的研制與開發、數據模型的可視化、虛擬訓練、娛樂與藝術等領域，而且由于其具有能夠對真實環境進行增強顯示輸出的特性，在醫療研究與解剖訓練、工業行業維修領域、精密儀器制造和維修、軍用飛機導航及遠程機器人控制等領域，具有比虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術更加明顯的優勢。在工業行業維修領域，頭盔式顯示器可將多種輔助信息顯示給運維人員，包括維修設備結構、設備零件圖、運行狀態等，便于遠程指揮協助。

國內AR 市場發展正處于熱啟動期，AR 技術開始走向產業。未來1～3 年內，將有更多廠商進入AR市場。隨著底層技術的成熟，硬件設備的完善，AR技術將應用到更多場景中，行業應用解決方案日益豐富，將會迎來AR 真正的發展期。AR 眼鏡結合行業應用解決方案，切入企業級服務與應用市場，通過智能可穿戴計算機與行業解決方案相結合的方式，切入電力系統、移動安防等領域。AR 技術目前在電力系統中的應用主要是開展遠程調度工作，對電力進行巡檢，開展反竊電工作也可采用AR 技術。

3 融合AR 可穿戴設備的反竊電作用和效益分析

3.1 融合AR 可穿戴設備的反竊電作用

（1）用電檢查人員的賦能。智能AR 眼鏡在眼前顯示資訊，為計量裝置巡視、用電檢查、反竊電偵查工作提供更有效的先進技術手段，為用電檢查人員賦能，使其成為技術專家，提升現場巡視、偵查、取證的綜合處理能力。

（2）信息增強呈現分析。AR 智能眼鏡將信息轉化為可視的圖文信息內容，通過智能眼鏡可以將信息共享給分布在各處的用電檢查人員，同時還可以進行數據的采集、優化、分析等，實現信息共享。

（3）實現在復雜工況環境下，設備按照邊緣計算模式設計，準確判斷竊電類型，鎖定竊電位置，快速找到竊電證物的目標。

（4）遠程協助督導。營銷部(計量中心)后臺以現場第一視角觀察現場，并通過交互技術實現營銷部(計量中心)專家系統遠程協助，智能AR 眼鏡可以實現專家般的一對一遠程協助指導，節省人力和時間成本等。

（5）用于反竊電現場運用和技能培訓，提升診斷技能。通過對計量裝置和竊電場景進行建模，使用電檢查人員的培訓如身臨其境，同時臨場體驗和觀摩專家級操作，更能夠親自動手，感受模擬環境下的“真實體驗”，加深了用電檢查人員對計量裝置和反竊電裝備檢測診斷的理解，提升了用電檢查人員的體驗，從而輔助智能培訓、模擬考核及遠程指導。

3.2 融合AR 可穿戴設備的反竊電效益分析

（1）管理效益。反竊電以可穿戴集成裝置為載體，以轉變/臺區計量裝置為核查對象的應用場景，搭建融合可穿戴技術、AR 技術、AI 技術的反竊電診斷系統，對傳統的反竊電管理模式和技術模式進行創新。該設備通過AR 技術，以第一視角將現場情景信息遠程疊加在人員視野的操作對象上，使反竊電檢查人員做好信息提示和遠程協助，提升取證和發現解決問題的速度和效率。本文以某電力企業某次反竊電工作為例，對該設備投入反竊電應用后的取證時間和解決竊電問題的時間進行對比，對比結果如表1所示。

表1 融合AR 可穿戴設備投入使用前后的管理效益對比

從表1 中可以看到，融合AR 可穿戴設備投入使用后，反竊電投入人數明顯減少，說明該設備的應用使反竊電的人力成本降低，同時取證時間和解決竊電問題的時間均明顯縮減，這說明融合AR 可穿戴設備的投入使用能夠提升管理效率；在出錯次數方面，使用后的出錯次數也少于使用前，說明通過該設備的應用可以降低反竊電工作的出錯率，從而提升管理質量。融合AR 可穿戴設備的投入使用，能夠更好地提升反竊電管理效率和質量，實現反竊電的管理效益。

（2）經濟效益。該設備的應用可幫助用電檢查人員及時發現竊電，解決用電檢查人員查竊電難、取證難的問題，有效提高反竊電技術水平，徹底填補竊電漏洞，減少竊電造成的損失，創造良好的供用電秩序，大大促進了查違指標的提升，為國家挽回巨大經濟損失，更好地為供電企業經濟發展服務。

（3）社會效益。將該設備投入反竊電應用中，可填補無法查出新型竊電的空白，完善竊電查處架構，提高電力數據質量，為配網自動化的實施、電力大數據分析提供基礎數據，同時為臺區線損分析提供強有力的幫助，具有極大的社會效益。

（4）行業效益。行業效益主要表現在該設備的實用性方面，以可穿戴集成裝置為載體，以計量裝置檢查場景為對象，實現識別、感知、診斷、取證、分析管理，為現場防竊電診斷運用和遠程專家協助提供有效工具，具有重要的實際應用價值，為后續的現場實際推廣運用奠定基礎。

4 結語

融合AR 可穿戴設備在反竊電中的投入應用，不僅能夠促進我國AR 技術和可穿戴技術的發展和融合，而且還能夠保證反竊電質效，給電力企業帶來諸多效益，所以此類設備可以在電力企業開展反竊電工作中得到推廣應用。