AR技術(shù)在變電動(dòng)態(tài)運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)中的應(yīng)用

彭博

摘要：變電設(shè)備運(yùn)維是集人員、設(shè)備調(diào)配管理、工作流程規(guī)范管理為一體的一項(xiàng)系統(tǒng)工作，具有信息繁雜、工作時(shí)間緊迫、工作流程嚴(yán)格等特點(diǎn)，需要有一套動(dòng)態(tài)運(yùn)維系統(tǒng)以提高工作效率。動(dòng)態(tài)運(yùn)維作業(yè)系統(tǒng)一方面可以從電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)中獲取變電設(shè)備模型、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等信息，另一方面又通過(guò)接口與PMS系統(tǒng)連接，同步臺(tái)賬、備品備件及作業(yè)工單等數(shù)據(jù)。針對(duì)AR技術(shù)的研究?jī)?nèi)容做以簡(jiǎn)單介紹，闡述了變電設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)維的關(guān)鍵技術(shù)以及AR技術(shù)在變電動(dòng)態(tài)運(yùn)維中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù)；動(dòng)態(tài)運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）12 （a）-00

引言

使用動(dòng)態(tài)運(yùn)維作業(yè)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員可以實(shí)時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)維作業(yè)工單等比特世界信息與現(xiàn)場(chǎng)物理世界全面融合的信息，不必再通過(guò)傳統(tǒng)方式開展運(yùn)維工作。并且運(yùn)檢人員也能將現(xiàn)場(chǎng)即使信息反饋給指揮中心的指揮人員，本文主要介紹AR技術(shù)在變電動(dòng)態(tài)運(yùn)維中的應(yīng)用。

1. AR技術(shù)研究?jī)?nèi)容

Milgram定義的AR是現(xiàn)實(shí)-虛擬連續(xù)統(tǒng)（如圖1），以此形式來(lái)解釋對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界不同的感官形式。 這種連續(xù)的形式被他描述為由真實(shí)環(huán)境到虛擬環(huán)境的跨度，而連續(xù)統(tǒng)的兩端分別為真實(shí)環(huán)境以及虛假環(huán)境。其中間的部分為混合現(xiàn)實(shí)。

圖1 Milgram的現(xiàn)實(shí)—虛擬連續(xù)流模型

目前國(guó)內(nèi)對(duì)運(yùn)維工作的管理都是基于PMS系統(tǒng)，PMS建立的是一個(gè)以資產(chǎn)管理為核心，業(yè)務(wù)覆蓋公司總部、網(wǎng)省公司、地市公司三個(gè)層面、貫穿電網(wǎng)輸、變、配生產(chǎn)全過(guò)程的一體化生產(chǎn)管理信息平臺(tái)，對(duì)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)生產(chǎn)集約化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，提高公司資產(chǎn)管理水平具有十分重要的意義。PMS作為生產(chǎn)管理和一線班組的工作平臺(tái)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、流程監(jiān)控、安全監(jiān)控等手段，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)管理的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控與輔助決策。PMS系統(tǒng)在規(guī)范運(yùn)維檢修的工作流程方面起到了積極的作用，但是PMS本身是個(gè)離線的管理系統(tǒng)，在人員跟蹤、變電設(shè)備信息的查看和變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面無(wú)法提供更多的幫助，運(yùn)維人員在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)只能憑借以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行工作，無(wú)法獲取更多信息以制定運(yùn)維方案。

為解決存在的問(wèn)題，創(chuàng)新性的在電力系統(tǒng)中使用了AR技術(shù)，解決推送信息定位不明確、信息獲取不及時(shí)、運(yùn)維現(xiàn)場(chǎng)和指揮中心信息交流不暢等問(wèn)題。

目前AR技術(shù)大多利用定位系統(tǒng)和慣性傳感器來(lái)確定終端所在的位置，然后將其與后端信息服務(wù)器及搜索、廣告和圖像識(shí)別引擎提供的相關(guān)虛擬內(nèi)容相結(jié)合。

將AR技術(shù)應(yīng)用于變電站運(yùn)維作業(yè)中，可以為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維作業(yè)人員帶來(lái)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(shí)候現(xiàn)場(chǎng)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(tái)變電裝置的時(shí)候開始對(duì)這臺(tái)變電裝置進(jìn)行識(shí)別。識(shí)別技術(shù)一般分為基于標(biāo)識(shí)的識(shí)別和無(wú)標(biāo)識(shí)識(shí)別?；跇?biāo)識(shí)的識(shí)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(shí)識(shí)別物體；無(wú)標(biāo)識(shí)識(shí)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(shí)別。智能眼鏡識(shí)別出這臺(tái)變電裝置后，將顯示這臺(tái)變電裝置的信息，如當(dāng)前運(yùn)行情況、運(yùn)維記錄、針對(duì)這臺(tái)變電裝置的運(yùn)維作業(yè)工單等等，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員根據(jù)這些信息進(jìn)行運(yùn)維操作?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員如果認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)情況發(fā)送給指揮中心，指揮中心也可要求現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)某處進(jìn)行細(xì)致查看，指揮中心的指揮人員通過(guò)視頻功能遠(yuǎn)程進(jìn)行問(wèn)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(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)幫助信息，同時(shí)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(shí)的現(xiàn)場(chǎng)情況，可以給運(yùn)維工作的高效完成帶來(lái)巨大幫助。

2. 動(dòng)態(tài)運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)

以變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)和圖像識(shí)別為數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)，對(duì)變電設(shè)備的狀態(tài)診斷技術(shù)、運(yùn)維決策技術(shù)和缺陷記錄技術(shù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)變電裝置生命周期的完整跟蹤和記錄；在指揮中心使用智能指揮系統(tǒng)，自動(dòng)化管理調(diào)度任務(wù)、人員和工器具等資源，生成下發(fā)作業(yè)工單，以視頻技術(shù)監(jiān)控和指揮現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)維工作：實(shí)現(xiàn)主站的多畫面監(jiān)控；實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)和人員作業(yè)過(guò)程；通過(guò)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)查看設(shè)備的實(shí)時(shí)信息并進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，提高作業(yè)指導(dǎo)的可靠性；在運(yùn)維工作現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)AR技術(shù)，幫助現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)獲取運(yùn)維所需的設(shè)備信息、作業(yè)工單，同時(shí)附帶帶時(shí)標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程管控錄制、缺陷發(fā)現(xiàn)處理記錄，可用于事故分析和責(zé)任歸屬確定，與指揮中心進(jìn)行互動(dòng)交流、信息互傳共享，提高運(yùn)維工作效率。

在現(xiàn)有在線監(jiān)測(cè)上位機(jī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)運(yùn)維工作的需要擴(kuò)展變電設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)功能，將在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)根據(jù)變電設(shè)備CIM模型重新整理統(tǒng)一輸出，對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視與評(píng)估，可以給遠(yuǎn)方指揮中心傳送實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，給設(shè)備狀態(tài)檢修工作提供可靠的數(shù)據(jù)源。通過(guò)增加AR和多媒體通信接口，使得動(dòng)態(tài)運(yùn)維子站具備信息中轉(zhuǎn)站功能，給作業(yè)人員的穿戴AR裝置和機(jī)器人等現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備設(shè)立單獨(dú)的通信通道，通過(guò)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)遠(yuǎn)傳現(xiàn)場(chǎng)視頻和指揮指令等信息。

3. AR技術(shù)在變電動(dòng)態(tài)運(yùn)維中的應(yīng)用

開展對(duì)輸變電設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)維技術(shù)的研究，并根據(jù)變電站和供電局對(duì)變電設(shè)備運(yùn)維角度的要求，提出多場(chǎng)景的輸變電設(shè)備運(yùn)維評(píng)估策略、標(biāo)準(zhǔn)和體系，以提高變電設(shè)備運(yùn)維水平。

AR技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際作業(yè)工作中需要首對(duì)以下幾項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究：

（1）精確定位技術(shù)

通過(guò)穿戴AR系統(tǒng)內(nèi)置的GPS模塊及RFID或其他WIFI模塊，獲取作業(yè)人員的位置，對(duì)于了解作業(yè)人員周圍環(huán)境，檢索相關(guān)幫助信息至關(guān)重要。位置信息作為主要檢索條件，圍繞地理圖、精確定位、變電站裝置模型建模，利用算法模擬仿真作業(yè)人員的環(huán)境，提供幫助性信息。

（2）視角跟蹤技術(shù)研究

AR是對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的增強(qiáng)技術(shù)，而現(xiàn)實(shí)環(huán)境的攝錄需要穿戴AR系統(tǒng)配置的攝像頭完成，攝像頭隨同作業(yè)人員的視角改變攝錄角度，同時(shí)在顯示屏上顯示，為在準(zhǔn)確位置添加幫助性的文字標(biāo)簽、地圖等信息，需要將當(dāng)前視角作為參數(shù)傳入系統(tǒng)，以準(zhǔn)確查詢到相關(guān)信息在準(zhǔn)確位置顯示。

（3）基于AR的變電站信息庫(kù)

使用AR技術(shù)的最終目標(biāo)是幫助現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維作業(yè)人員更好的完成工作，主要起輔助作用，大量的輔助信息來(lái)自基于AR的變電站信息庫(kù)。建立有價(jià)值的符合AR技術(shù)需要且滿足運(yùn)維工作需求的大容量、高效信息庫(kù)是所有應(yīng)用的基礎(chǔ)。

（4）實(shí)境圖形分析算法研究

AR技術(shù)的核心和難點(diǎn)功能是實(shí)境圖形的實(shí)時(shí)分析，只有識(shí)別出圖形中的有價(jià)值信息才能準(zhǔn)確的利用信息庫(kù)內(nèi)的信息做到虛實(shí)結(jié)合。實(shí)境圖形的分析有很多實(shí)際的案例，如人臉、建筑、符號(hào)的識(shí)別，對(duì)于變電站來(lái)說(shuō)，能夠識(shí)別出一二次設(shè)備，提供設(shè)備的廠家、參數(shù)等等有價(jià)值信息，是未來(lái)研究的方向。

結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了AR技術(shù)的研究?jī)?nèi)容，闡述了變電設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)維的關(guān)鍵技術(shù)以及AR技術(shù)在變電動(dòng)態(tài)運(yùn)維中的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中主要研究精確定位技術(shù)、視角跟蹤技術(shù)研究、基于AR的變電站信息庫(kù)以及實(shí)境圖形分析算法研究等，通過(guò)研究這些技術(shù)將AR技術(shù)準(zhǔn)確、高效應(yīng)用于變電站的動(dòng)態(tài)運(yùn)維中。

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