AR技術在農村生活污水處理中的應用探究

摘" 要：該文探討AR技術在農村生活污水處理中的具體應用前景，為信息化背景下基于增強現實技術在農村污水處理領域的應用提供一定的參考。通過具體實踐應用，該文介紹AR技術在農污工作中的應用方式；從AR技術在設備維修、問題診斷、設施技改和下井作業中的應用總結對一線運維的協助作用；從日常管理和人才培養中的應用總結對企業管理的助力作用。AR技術的應用不僅能讓農村污水處理管理實現標準化、信息化、智能化，還能大大降低運營成本，提高運作效率。

關鍵詞：AR技術；一線運維；企業管理；遠程協助；污水處理

中圖分類號：TU992" " " 文獻標識碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）15-0169-05

Abstract： This paper discusses the application prospect of AR technology in rural domestic sewage treatment， and provides some reference for the application of augmented reality technology in rural domestic sewage treatment in the context of information. Through practical application， this paper introduces the application mode of AR technology in the work of dealing with agricultural pollution， summarizes the assistance to front-line operation and maintenance from the application of AR technology in equipment maintenance， problem diagnosis， facility technical renovation and well operation， and summarizes the role of assistance to business management from the application of daily management and personnel training. The application of AR technology can not only make rural sewage treatment management standardized， information-based and intelligent， but also greatly reduce operating costs and improve operational efficiency.

Keywords： AR technology; front-line operation and maintenance; business management; remote assistance; sewage treatment

隨著科學技術的發展，社會逐步進入信息化大時代。各行各業的發展都把信息技術作為關注點，重點研究信息技術如何更好地為當前行業發展提供便捷。農村污水處理領域同樣迎來信息技術改革和發展新要求。信息化技術及其演化出的產品發展迅速，多項技術有應用于污水處理領域的前景，AR技術正是其中之一。

增強現實技術[1]（Augmented Reality，簡稱AR）是一種實時地計算攝影機影像位置及角度并加上相應圖像、視頻及3D模型的技術，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眼鏡相當于AR技術的現實承載體，是多功能且便捷的信息化產品，已成為各領域的主流。AR技術在市場營銷方面的應用形式多種多樣，大體可分為包裝模式、假窗口模式、Reo Layer模式和魔鏡模式4種，AR技術改變了客戶的視角，讓客戶得到了更有效和愉快的在線服務體驗[2]。AR技術在旅游領域同樣有一席之地，主要應用在文物復原、文物展示及文物活化等方面，2019年故宮“金榜題名”活動中就通過屏幕中運用的AR體感互動技術讓游客體驗清朝科舉考試現場氛圍，提高了游覽的參與性和娛樂性[3]。AR技術不光活躍在營銷和旅游領域，還在關乎生命健康的醫療領域中發揮作用，AR技術常用于醫療解剖及醫療手術的教學培訓方面，直接解決了培訓中實驗室、器材和實驗對象匱乏的重點問題，并且為醫學生提供一個直觀、形象、逼真且可反復操作的虛擬現實環境，大大提高了教學的質量[4]。新型冠狀病毒感染疫情中，AR遠程指導系統同樣發揮舉足輕重作用，打通了污染區和清潔區的交流壁壘，減少了醫療防疫物資損耗、降低了醫源性感染風險，同時利用精準實時指導功能使缺乏經驗的醫護人員快速掌握臨床技能，大幅提高臨床醫護人員的救治能力[5]。AR技術在環境保護領域中同樣有用武之地。多點識別技術、AR智能眼鏡、AR遠程通訊與協作系統[6]等一系列AR技術及其產品，用于農村生活污水處理設施的日常巡查及檢修和企業的管理、人才培養等工作中。協助一線工作人員快速檢測設備狀態，并連接數據系統高效統計分析，提升工作效率；同時可以遠程連線專家，提供故障診斷與處理指導等；協助企業在管理中節約工作時間、提高工作效率。

1" AR技術在農污工作中的應用方式

AR技術在農村生活污水處理中的應用主要是結合AR眼鏡、手機和電腦等硬件設備，配合軟件的輔助作用，實現遠程提供技術指導和輔助決策，從而快捷、高效地進行設備的遠程維修指導，巡檢及輔助管理等工作。

在農污的運維管理中AR技術通過操作端、服務端以及客戶端三模塊發揮作用[7]。操作端主要由一線運維人員通過設備（AR眼鏡中或者手機）自帶的相機和麥克風等來完成數據的采集和發送工作。服務端是指在服務器上的后臺管理軟件，充當數據轉發中介及儲存數據信息等。客戶端是部署在移動設備及個人電腦上的用戶軟件，用戶注冊ID后，能享受服務器為一線員工和專家提供的服務[8]。

一線運維人員頭戴AR眼鏡（或在手機、平板上進行）如圖1所示，通過凝視、手勢及語音方式與虛擬設備進行交互。專家可以通過電腦或手機在客戶端軟件界面看到來自操作端運維人員第一視角的視頻，通過萬事貼、激光筆和凍屏等多種標注方式配合，實現遠程專家在通訊過程中精準高效指導協作。標注信息與物理環境、實物相融合，還可留存在空間中，當一線運維人員視野所到之處同步呈現。同時運維人員可利用實時標記、語音轉錄、現場點云和視頻錄像等多種記錄工具，完成對現場作業流程的完整留檔。AR遠程協作[9]過程完整留存的視頻，經管理后臺多維度統計、檢索和追溯，還可轉化為培訓資料完成知識沉淀便于隨時回顧。持續沉淀的第一視角現場數據，通過第三方數據系統，為企業提供結構化數據記錄、分析和沉淀，賦能作業現場。AR技術應用流程圖如圖2所示。

操作端的硬件設備并不局限于AR眼鏡，普通的智能手機同樣可以完成數據的采集和傳輸工作，所以在實際的運維過程中，AR眼鏡的購買成本投入可以大幅減小。用戶ID之間的聯系可以一對一或者一對多的形式進行，而在實際的運維過程中，需要連線專家的情況一般不會同時發生在2個一線運維人員身上，所以2個賬戶基本能滿足4～5個一線運維人員的運維需求。

2" AR技術在一線運維工作中的應用

農村生活污水處理設施的分布具有點多、面廣[10]等特點，有些還分布在道路蜿蜒的山區地帶，對于一線的運維人員而言大多數工作時間是消耗在路上的，遇到設施故障無法解決的時候，請專家親臨現場診斷解決會花費大量的人力、物力。利用AR技術，每一次巡查都相當于帶上了各專業的專家，打破了時間和空間上的壁壘，同時可以避免“小問題，大成本”的現象。

2.1" AR技術在設備維修中的應用

一線的農村生活污水處理設施巡查人員往往是環境專業方面的技術人員，并不具備電路維修方面的專業知識，而污水處理設備往往會出現電路故障，需要進行電路維修的情況。維修專家分別到各個現場實地維修，耗費較大的人力物力及時間成本。維修專家遠程指導巡查人員可以診斷相關問題，但目前信息交互媒介主要為語音通話和視頻通話，均存在信息偏差大的問題，急需一種快捷方便的信息交互工具，AR技術就具備這樣的優越性。AR眼鏡使用者通過AR技術，第一時間遠程聯系維修專家進行第一視角分享現場，讓維修專家如臨現場[11]。一線巡查人員戴上AR眼鏡可以捕捉畫面中元件，維修專家根據現場情況，作出初步的故障判斷，遇到不需要具備專業技能就能排除的故障時，維修專家可以精確地將所要表述信息投影到AR眼鏡上，如圖3所示，AR眼鏡使用者可以根據投影信息展開相應操作[12-13]。若是需要專業維修人員來維修的故障，通過這次的遠程連線，也可以先確定故障類型，更有目的性地前往維修，提升工作了效率。遠程聯動可以及時應對突發狀況，有效解決終端設施分布邊遠、故障解決不及時等問題[14]。利用AR技術相較于傳統的電話、視頻通訊所造成的信息偏差更小，傳達表述更準確，實現高效的信息互通，減少了維修的時間成本。由此可見，AR技術在農村污水處理設備維修中有很大的應用前景。

2.2" AR技術在問題診斷、設施技改中的應用

農村生活污水處理設施根據不同地點和進水水質會建設不同工藝的處理設施，對于一線運維人員的專業性也提出了更高的要求。在沒有應用AR技術之前，污水處理設施出現問題，出水無法達標，且本公司的技術人員無法解決時，往往需要請外協專家來現場進行問題診斷、工藝調整，但近幾年受到疫情影響，請專家實地解決變得更加困難。在本公司近年的幾次終端技術改造升級建設和工藝調整中，外協單位專家因疫情不能第一時間趕赴現場指導作業，專家通過AR技術如臨現場對現場施工人員進行遠程指導協助，專業把控精準指導施工，保證了改造的專業性、工程質量和施工進度。在后期的調試過程中，一線運維人員通過AR眼鏡把復雜的管道設施和活性污泥狀態實時呈現在外協專家面前，遠程專家通過萬事貼、激光筆、凍屏等多種標注方式配合，如圖4所示，同時標注信息與現場環境、實物相融合，留存在空間中，當一線運維員工視野所到之處同步呈現，實現遠程精準高效指導協作[15]。

2.3" AR技術在下井作業中的應用

農村污水處理設施建設維修的時候大部分需要下井作業，而設施罐體施工空間小，管道線路復雜，無法做到多人同時下井施工。此時采用AR技術，維修專家只需在地面就可以進行精準指導。下井作業人員頭戴AR眼鏡，將第一視角展現在設備維修專家面前，不僅可以解放雙手，還可以獲得維修專家的實時指導，避免了設施布局不合理而造成返工和資源大量浪費、工期大幅延長的現象。在隱蔽空間作業中，存在事故發現不及時錯過救援黃金5 min的情況。下井作業人員佩戴AR眼鏡進入隱蔽空間[16]，作業負責人、安全監護人和指揮中心可以實時獲得作業畫面，一旦出現中毒、觸電和溺水等事故，迅速采取相應救援措施，大大縮短事故發生后的反應和救援時間，增加被救人員生還幾率。

3" AR技術在企業管理中的應用

3.1" AR技術在日常管理中的應用

在企業管理中，作為公司高層管理人員也需要經常親臨第一現場，掌握企業運營狀況和一線運維人員的工作狀態。但是農村生活污水處理設施往往分布在各個街道鄉鎮中，在來往于終端站區之間的路程上耗費時間多，對于高層管理者來說經常親臨終端站區的局限性較大。有了AR技術，高層管理者只要坐在辦公區域，打開電腦或者手機客戶端，隨時可以通過連線一線運維人員進行視角共享，不僅能夠身臨其境般查看終端現場工作情況，還能使用AR技術對工作進行指導，及時發現終端設施存在的問題，進行調整改進。AR技術助力企業高層管理者突破了路程上的障礙，能夠第一時間精準掌握農污處理設施的處理狀態和一線運維人員的工作狀態，提高了工作效率。

3.2" AR技術在人才培養中的應用

在企業管理中，AR技術還可以助力企業培養專業技術人員。AR技術對于企業人才培養的助力[17]主要有2個方面。第一，傳統的老帶新模式往往是一對一的方式，而且對于農污處理設施的巡查培訓需要去實地各個終端站區，培訓需要較長周期和耗費較大的人力資源，在后續巡查過程中還會出現需要老員工去現場輔助的情況。有了AR技術，新員工可以減少現場培訓次數，后期通過AR眼鏡，連線老員工的方式，達到與現場培訓相同的效果，如圖5所示。一位老員工坐在辦公室里就可以同時在線培訓或輔助不同站點的多位新員工，省去了路程上的時間和費用。第二，一線運維人員平時在巡查過程中遇到的各種問題通過AR技術在云平臺的第三方數據系統，可以在線記錄、分析和沉淀，進入數據庫讓寶貴經驗得以傳承[18]。新員工通過賬號登錄客戶端，技術專家保留的寶貴知識與經驗能夠迅速賦能于作業現場[19]，不光可以輔助巡查工作、提高工作效率，還可以迅速的提升專業能力。AR技術助力企業縮短了專業技術人員培養周期，節約了人力成本，提高了管理效率，AR技術在助力企業管理上發揮了重要作用。

4" 結束語

AR技術作為一門新興技術，逐漸發展成熟，近年來廣泛應用于各行各業[20]。將AR眼鏡技術應用于農村污水處理中是一個重大的創新，具有重要的實踐意義。雖然在實際的農污運維工作應用中，AR技術還會遇到各種的問題，比如對于山區等信號比較弱的地區，信息的傳遞會遇到障礙，但后期信號增強卡的出現及時解決了山區AR技術的應用障礙問題。在AR技術協助下，一線運維人員可以提高運維巡查效率，提升工作能力，提高自身工作環境的安全性；農污企業通過遠程各方面專家的一對一指導，減少了前場人員的人事、時間和訓練成本等，還可以根據工作需要進行選擇性的人事調整，提高了管理效率。AR技術推進了農村污水處理標準化、信息化和智能化管理建設。隨著技術的不斷進步，各種功能不斷完善，相信不久的將來AR技術在農污領域可以發揮出更大的作用。

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