基于AR技術(shù)的變電設(shè)備動態(tài)運(yùn)維的技術(shù)研究

彭博

摘 要：AR技術(shù)是人機(jī)交互技術(shù)全新的發(fā)展方向，AR系統(tǒng)有諸多子系統(tǒng)相互組成，各個子系統(tǒng)發(fā)揮著不同的作用。本文主要介紹了AR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、AR技術(shù)在變電站運(yùn)維中的應(yīng)用以及AR設(shè)備動態(tài)運(yùn)維技術(shù)的研究內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù)；變電站運(yùn)維；動態(tài)運(yùn)維技術(shù)

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0155-02

AR技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要組成部分，其通過各個子系統(tǒng)將真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境合成。“擴(kuò)增實(shí)境”又稱為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)：就是將真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時地疊加到同一個畫面或空間，可以令使用者充分感知和操控虛擬的立體圖像。要實(shí)現(xiàn)擴(kuò)增實(shí)境，需電腦、電腦攝像鏡頭及識別標(biāo)記，就能在二維的電腦熒光屏上展現(xiàn)三維動畫。攝像鏡頭認(rèn)出識別標(biāo)記后，在電腦上運(yùn)算預(yù)定程序，在攝像頭所展示出的圖像上添加三維畫面。

“擴(kuò)增實(shí)境”技術(shù)目前處于高速發(fā)展階段，在很多行業(yè)內(nèi)有實(shí)際應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在二次設(shè)備運(yùn)維檢修中引入該技術(shù)的條件具備，應(yīng)用前景廣闊。

1 AR系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖1為AR系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，主要由場景采集系統(tǒng)、跟蹤注冊系統(tǒng)、虛擬場景發(fā)生器、虛實(shí)合成系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)以及人機(jī)交互界面等多個子系統(tǒng)構(gòu)成。這些子系統(tǒng)的功能各不相同，一般情況下，外界環(huán)境的信息通過場景采集系統(tǒng)來得到，且信息真實(shí)可靠，例如外界環(huán)境中的聲音、視頻以及圖像等；跟蹤注冊系統(tǒng)主要是用來觀察觀察者的視線以及各個方位所發(fā)生情況的，以便及時做出調(diào)整，避免其他子系統(tǒng)受到影響；虛擬場景發(fā)生器主要功能是將采集到的真實(shí)場景表現(xiàn)出來，形成虛擬的聲音、視頻；通過虛擬合成系統(tǒng)將零散的虛擬圖像合成為整體，與真實(shí)場景相互對比進(jìn)行合成。

除上述的AR系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)之外，3D渲染不可或缺。高效、實(shí)時的3D渲染能夠使得實(shí)際環(huán)境與虛擬環(huán)境達(dá)到一個很好的融合效果，圖2是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖2中展示了應(yīng)用、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)庫、3D渲染以及各種硬件設(shè)備之間的互相依賴關(guān)系。

2 AR技術(shù)

擴(kuò)增實(shí)境技術(shù)可以提供一種附著在實(shí)體景象之上的實(shí)時、可視的文本和圖標(biāo)的解決方案。擴(kuò)增實(shí)境技術(shù)與一般意義上的虛擬實(shí)境技術(shù)相比，虛擬實(shí)境技術(shù)是完全虛構(gòu)的世界，而擴(kuò)增實(shí)境則是與現(xiàn)實(shí)世界緊密重疊。簡單來講，就是它可以顯示很多你在現(xiàn)實(shí)中通過眼晴看不到的信息──比如一座建筑的歷史和典故、一個商場里正在打折的產(chǎn)品、甚至一個人的年齡和喜好。

應(yīng)用在變電站運(yùn)維作業(yè)中，AR技術(shù)可以為現(xiàn)場運(yùn)維作業(yè)人員帶來更多有助于提高工作效率和準(zhǔn)確性的信息。比如以智能眼鏡為穿戴AR裝備的時候現(xiàn)場運(yùn)維人員戴著智能眼鏡看向某變電裝置，穿戴AR裝備也可為其他形式的智能設(shè)備，在此以智能眼鏡為例。智能眼鏡為眼鏡型可視化終端，形狀與普通眼鏡類似，在眼鏡側(cè)面安裝有攝像頭作為視頻采集裝置，使用鏡片作為顯示設(shè)備，配備麥克風(fēng)和耳機(jī)作為聲音的輸入/輸出設(shè)備，智能眼鏡在視野里定位到這臺變電裝置的時候開始對這臺變電裝置進(jìn)行識別。識別技術(shù)一般分為基于標(biāo)識的識別和無標(biāo)識識別。基于標(biāo)識的識別需要在真實(shí)物體上貼上標(biāo)簽，如條形碼、二維碼，智能系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)識識別物體；無標(biāo)識識別不需要在真實(shí)物體上貼上標(biāo)簽，根據(jù)物體的形狀、位置、顏色等信息進(jìn)行智能識別。智能眼鏡識別出這臺變電裝置后，將顯示這臺變電裝置的信息，如當(dāng)前運(yùn)行情況、運(yùn)維記錄、針對這臺變電裝置的運(yùn)維作業(yè)工單等等，現(xiàn)場運(yùn)維人員根據(jù)這些信息進(jìn)行運(yùn)維操作?，F(xiàn)場運(yùn)維人員如果認(rèn)為現(xiàn)場裝置的情況與作業(yè)工單上所述不太吻合，可利用攝像頭的拍照功能或視頻功能將現(xiàn)場情況發(fā)送給指揮中心，指揮中心也可要求現(xiàn)場人員對某處進(jìn)行細(xì)致查看，指揮中心的指揮人員通過視頻功能遠(yuǎn)程進(jìn)行問題的調(diào)查。除上述舉例外，穿戴AR裝備還能顯示很多信息，如在變電站內(nèi)真實(shí)一二次設(shè)備旁添加文字標(biāo)簽，變電站導(dǎo)航，屏柜布置圖，廠家及裝置提示信息等等，配備穿戴AR系統(tǒng)的運(yùn)維人員擁有來自數(shù)據(jù)庫的實(shí)時幫助信息，同時可以獲取遠(yuǎn)方指揮中心的指令和引導(dǎo)信息，并能為指揮中心提供及時的現(xiàn)場情況，可以給運(yùn)維工作的高效完成帶來巨大幫助。

3 AR設(shè)備動態(tài)運(yùn)維技術(shù)的研究內(nèi)容

本文從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，著重對目前迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題展開研究：開展回歸、分類、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則和時間序列的信息融合技術(shù)的研究，提出基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘與信息融合的變電設(shè)備狀態(tài)評估方法?；谖锫?lián)網(wǎng)感知特點(diǎn)，深入研究變電設(shè)備感知預(yù)測技術(shù)，對相關(guān)設(shè)備提供預(yù)警信息，為變電設(shè)備動態(tài)運(yùn)維提供技術(shù)支持。

開展對輸變電設(shè)備動態(tài)運(yùn)維技術(shù)的研究，并根據(jù)變電站和供電局對變電設(shè)備運(yùn)維角度的要求，提出多場景的輸變電設(shè)備運(yùn)維評估策略、標(biāo)準(zhǔn)和體系，以提高變電設(shè)備運(yùn)維水平。建立一套完整的變電設(shè)備狀態(tài)評價體系，原有的按年檢修的制度由于忽視裝置的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，可能會與設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)差異比較大，為了完善傳統(tǒng)狀態(tài)檢修制度，研究新的在線評價體系，大致需要注意以下幾點(diǎn)：

對于每一臺變電設(shè)備設(shè)立運(yùn)維檔案，對變電設(shè)備的檢修時間，情況進(jìn)行記錄；對于每一臺變電設(shè)備可單獨(dú)或按廠家型號等特性設(shè)置運(yùn)維提醒周期；建立設(shè)備狀態(tài)評分體系，加減分情況與在線監(jiān)測和運(yùn)行狀況等的實(shí)際運(yùn)維數(shù)據(jù)掛鉤；對于免檢周期內(nèi)無異常的變電設(shè)備給予加分并延長免檢期；對于某信任型號變電設(shè)備（如同型號設(shè)備有過正確動作）適當(dāng)延長免檢期；建立設(shè)備缺陷記錄檔案，對于有缺陷的同型號設(shè)備縮短其檢修周期。

綜上，通過新的變電設(shè)備狀態(tài)評價體制，可以從狀態(tài)評價系統(tǒng)及PMS系統(tǒng)自動取得影響變電設(shè)備狀態(tài)評價的信息，為用戶提供更有說服力的設(shè)備狀態(tài)評價，合理調(diào)整和分配運(yùn)維工作計劃，從而提高運(yùn)維工作的有效性、針對性和效率。

4 結(jié)語

作為全新的發(fā)展方向，AR技術(shù)發(fā)展前景廣闊。文章簡述了AR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、AR技術(shù)在變電站運(yùn)維中的應(yīng)用以及AR設(shè)備動態(tài)運(yùn)維需要注意的要點(diǎn)，AR技術(shù)目前處于高速發(fā)展階段，應(yīng)用前景廣闊。

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