基于5G+AR識別技術的工業互聯網設備智慧運維系統

摘要：當前工業互聯網設備智慧運維系統的運維效率較低，故障處理優化比較低。基于此，提出對基于5G+AR識別技術的工業互聯網設備智慧運維系統的設計與實踐分析。進行工業互聯網設備5G+AR識別智慧運維系統硬件的設計，采用多階的方式，提升運維效率，構建多階5G+AR識別智慧運維功能模塊。接入交互運維數據庫，完成系統軟件的設計。測試結果表明：設計的系統應用效果更為高效，可靠性、針對性較強，具有實際的應用價值。

關鍵詞：5G+AR識別技術 工業互聯網 設備檢測 遠程調控 設備智慧運維 運維系統設計

中圖分類號： TH183.3

Intelligent Operation and Maintenance System of Industrial Internet Equipment Based on 5G+AR Identification Technology

YANG Dangzheng MENG Zhidong XU Zhi YANG Zhufeng LIU Zihao

China Coal Pingshuo Antaibao Thermal Power Co.， Ltd.， Shuozhou， Shanxi PRovince， 036800 China

Abstract： At present， the operation and maintenance efficiency of intelligent MWfSprPLN5kqukandXO76Q==operation and maintenance system of industrial Internet equipment is low， and the optimization ratio of fault handling is reduced. Therefore， this paper proposes the design and practical analysis of the intelligent operation and maintenance system of industrial Internet equipment based on 5G+AR recognition technology. Carry out the hardware design of industrial Internet equipment 5G+AR recognition intelligent operation and maintenance system， adopt a multi-level way to improve operation and maintenance efficiency， and build a multi-level 5G+AR recognition intelligent operation and maintenance function module. Access interactive operation and maintenance database， complete the design of system software. The test results show that the designed system is more efficient， reliable and targeted， and has practical application value.

Keywords： 5G+AR recognition technology; Industrial Internet; Equipment testing; Remote control; Equipment intelligent operation and maintenance; Operation and maintenance system design;

在當前社會背景下，5G技術和AR識別技術已逐漸融入日常生活，為物聯網、工業互聯網等領域帶來新機遇[1]。5G技術的高速、大容量和低時延特性，結合AR識別技術的全新視覺與交互方式，為工業互聯網設備運維帶來革命性改變[2]。

傳統工業互聯網設備運維面臨諸多挑戰，如運維不及時、故障發現困難等[3]。而5G+AR智慧運維系統可實時監控、預警故障，實現遠程維修，極大提升設備運行效率與維護水平[4]。

該組合應用不僅拓寬了設備運營范圍，還從多角度評估了系統應用效果，展現了其優勢與潛在風險。通過實證分析，驗證了“5G+AR”智慧運維系統的可行性與有效性，推動了兩項技術在工業互聯網的深入應用與發展[5]。

1 5G+AR識別智慧運維系統設計

1.1系統架構

基于“5G+AR”識別技術的工業互聯網設備智慧運維系統主要由以下3個部分組成。

1.1.1數據采集與傳輸層

該層主要負責通過傳感器等設備實時采集工業設備的運行數據，并通過5G網絡將數據傳輸到云端服務器。5G網絡的高速傳輸特性保證了數據的實時性和準確性。

1.1.2AR識別與處理層

該層利用AR技術對采集到的數據進行實時識別和處理。通過AR眼鏡或手機等設備，運維人員可以實時查看設備的運行狀態和故障信息，并進行遠程操作。

1.1.3智慧運維決策層

該層基于大數據分析和人工智能技術，對采集到的數據進行深度挖掘和分析，為運維人員提供決策支持。通過機器學習算法，系統可以預測設備的故障趨勢，提前制訂維護計劃，降低設備故障率。

1.2關鍵技術

1.2.15G通信技術

5G網絡具有高速、低延遲、高可靠性的特點，能夠滿足工業互聯網設備對數據傳輸的實時性和準確性的要求。通過5G網絡，可以實現設備之間的無縫連接和數據的快速傳輸。

1.2.2AR識別技術

AR技術可以通過對真實場景的模擬和增強，為運維人員提供直觀、便捷的操作界面。通過AR眼鏡或手機等設備，運維人員可以實時查看設備的運行狀態和故障信息，并進行遠程操作。

1.2.3大數據分析與人工智能技術

通過對采集到的數據進行深度挖掘和分析，可以發現設備的潛在問題和優化空間。同時，利用機器學習算法，可以預測設備的故障趨勢，提前制訂維護計劃，降低設備故障率。

1.3 5G+AR識別智慧運維系統硬件設計

在設計工業互聯網設備的智慧運維系統前，需先構建系統硬件支撐結構。此結構的核心是MYZR-RZG2L-CB200核心板，與ET 200M分布式I/O設備連接，形成S7-300自動化系統組態控制模式[6]。控制CPU位于中心，設定I/O接口并關聯EM277通信模塊，確保數據采集真實可靠，過濾異常數據?；趯嶋H硬件情況設定控制參數，并在PROFIBUS網絡中增設EM277，維持硬件穩定運行。硬件結構可靈活調整，以滿足實際需求，確保系統穩定、安全，強化運維效果。

1.45G+AR識別智慧運維系統軟件設計

1.4.1多階5G+AR識別智慧運維功能模塊設計

當前的系統運維模塊大致可以劃分為數據采集模塊、運維指令設計模塊、運維AR識別模塊、5G通信傳輸執行模塊以及反饋模塊等。

利用5G網絡技術，構建5G通信傳輸執行模塊，對設備數據進行傳輸。在5G通信傳輸執行模塊的通信信道中建立數據傳輸關系函數，公式如下：

式（1）中，為接收的工業互聯網設備運行數據；?為通信模塊下行鏈路的最大發送比；為5G通信傳輸執行模塊中信道系數；為運維系統中設備運行數據；為信道中的噪聲。利用5G通信傳輸執行模塊可以將工業互聯網設備運行數據傳輸到數據中心，有利于對設備數據進一步分析。

1.4.2交互運維數據庫設計

在完成多階5G+AR識別智慧運維功能模塊設計后，需設計搭接交互運維數據庫，以支撐系統軟件。實現基礎的設定構建后，在5G+AR識別的背景下，計算出交互響應耗時，公式如下：

式（2）中：為數據庫交互響應耗時；為數據轉換比；為存儲范圍；為存儲故障閾值。將數據庫交互響應的耗時設為運維數據存儲的限制條件，用于交互數據庫的運維數據存儲。

在“5G+AR”識別技術的輔助下，ABXZjgizLr5D+pY+twugzKbe8HE20R11fxjDkzqTiVs=還需要設定數據庫維護程序，實現對數據的備份恢復、數據的更新維護等，保證數據庫的正常運行的同時，提升數據庫的應用能力。

2系統測試

為確保測試結果的真實可靠，采用比對分析方法，選定G區域的工業互聯網內部設備為測試對象，用專業設備采集基礎應用數據并整合，以評估系統性能與效果。

2.1測試準備

結合“5G+AR”識別技術，為G區域的工業互聯網內部設備智慧運維系統搭建了設計環境。在Matlab2020Rb實驗環境中導入了ImageNet應用軟件，并配置了高性能的硬件環境，明確了測試系統的控制覆蓋范圍，并將智慧運維區域劃分為多個區塊，每個區塊部署智慧監測節點，形成循環性的系統執行控制結構。最后，設定了運維系統的關鍵指標和參數，為后續的測試和分析奠定了基礎?；诖耍Y合5G+AR識別技術，在當前的系統測試程序之中，建立一個5G通信結構，并在其中設定對應的AR識別感應結構，構建一個初始的虛擬運維處理空間，此時計算出當前智慧系統的運維可控范圍，公式如下：

式（3）中：為智慧系統運維可控范圍；為定向匹配次數；為匹配正確率；為運維頻次；和分別為基礎運維區域和堆疊運維區域。結合當前的測試需求，在測算的智慧系統運維可控范圍之內進行運維系統程序的關聯與搭建，為后續的系統測試奠定堅實基礎。

2.2測試過程及結果分析

在搭sisDweWicZQmMZ4mwYjylrv0+NqunIOP828PihwHx8k=建的測試環境中，利用“5G+AR”識別技術對G區域的工業互聯網內部設備智慧運維系統進行了實踐驗證。為確保測試真實性，設定了6個運維測定周期，通過部署節點周期性采集數據，分析運維需求。結合5G技術，控制了系統的峰值速率在10 Gbit/s、時延在0.2 ms，連續廣域覆蓋占比為3.22，流量通信密度在12.5 Mbps/m2以上。在此基礎上，利用AR技術構建了可視化智慧運維系統，監測工業互聯網設備運行情況，并計算了單向運維響應時間，以全面評估系統的實際應用效果，公式如下：

式（4）中：為單向運維的響應時間；和分別表示不同運維階段的控制差值；為AR識別范圍；為運維覆蓋控制區域；為堆疊區域。以計算得出的單向運維的響應時間作為標準，在當前的系統中下達3組虛擬異常指令，并設計對應的系統運維測試流程。隨后，基于此測試環節，通過“5G+AR”識別程序，針對系統對故障虛擬指令的運維處理效果，計算出最終的故障處理優化比，公式如下：

式（5）中：為故障處理優化比；為故障識別均值；為運維單向整合值；為轉換比；為AR識別區域；為修復頻次。結合當前測試，分3個階段進行比對測定，對最終得出的結果分析，如表1所示。

結合表1，最終智慧運維系統得出的故障處理優化比均可以達到8.5以上。說明在“5G+AR”識別技術的輔助下，所設計的工業互聯網設備智慧運維系統應用效果更為高效，可靠性、針對性較強，具有實際的應用價值。

3結語

總而言之，本文對基于“5G+AR”識別技術的工業互聯網設備智慧運維系統進行了設計與驗證分析。根據測定需求，結合“5G+AR”識別模式，創新運維方式，旨在解決傳統運維不足，提高設備運行效率和水平。系統具備實時監控、故障預警和遠程維修等功能，保障運行穩定與安全，發揮系統優勢，為相關領域提供有益參考。

參考文獻

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