AR技術(shù)在配電站房巡檢業(yè)務(wù)中的應(yīng)用研究

何明 陳瑩瑩 張斌 李思堯

摘? 要：目前，在電力設(shè)備巡檢工作中，仍存在許多問題，包括工作環(huán)境復(fù)雜、工作效率較低、巡檢數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等。為了解決以上問題，本文提出了在智能配電站房巡檢業(yè)務(wù)中引入AR技術(shù)，通過此技術(shù)來實(shí)現(xiàn)圖像巡檢的規(guī)范化，提升配電站房巡檢的可靠性和效率，確保巡檢數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以有效完成智能巡檢。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù);配電站房;電力巡檢

中圖分類號(hào)：TP391.9? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）01-0175-02

Application of AR Technology in Patrol Service of Distribution Station Buildings

HE Ming，CHEN Yingying，ZHANG Bin，LI Siyao

（Shenzhen Power Supply Bureau Co.，Ltd. Luohu Power Supply Bureau，Shenzhen? 518000，China）

Abstract：At present，there are still many problems in power equipment patrol inspection work，including complex working environment，low efficiency，inaccurate patrol data and so on. In order to solve the above problems，this paper proposes to introduce AR technology into the house inspection business of intelligent distribution station，through which the standardization of image inspection can be realized，the reliability and efficiency of the house inspection of distribution station can be improved，and the accuracy of inspection data can be ensured，so as to effectively complete the intelligent inspection.

Keywords：AR technology;distribution station building;power patrol inspection

0? 引? 言

電網(wǎng)巡檢是確保輸變電線路及設(shè)備安全的重要條件。在電力巡檢工作中，通過巡視檢查，我們可以及時(shí)了解線路和設(shè)備的運(yùn)行情況，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在缺陷或者存在安全隱患，可及時(shí)提出檢修建議，以彌補(bǔ)配電站房的缺陷。本文結(jié)合筆者的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從電力設(shè)備巡檢角度論述了AR技術(shù)在配電站房巡檢業(yè)務(wù)中的應(yīng)用，以期為今后AR技術(shù)在電力項(xiàng)目中的應(yīng)用提供借鑒。

1? AR技術(shù)概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR），是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。這種技術(shù)于1990年提出。隨著隨身電子產(chǎn)品CPU運(yùn)算能力的提升，預(yù)期增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途將會(huì)越來越廣。目前，在我國(guó)電力企業(yè)中，巡檢工作量大，效率低，容易引發(fā)許多問題，如巡檢數(shù)據(jù)不完善、巡檢數(shù)據(jù)缺乏真實(shí)性，而通過AR技術(shù)在配電站房巡檢業(yè)務(wù)中的應(yīng)用，將人工智能與AR技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)AR可視化指導(dǎo)、智能識(shí)別輔助工人巡檢，從而解決傳統(tǒng)人工巡檢漏檢的問題，提高工人的巡檢效率，確保巡檢數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

2? AR智能巡檢系統(tǒng)

2.1? 模型建立

在配電站房巡檢時(shí)，需要先根據(jù)配電站房設(shè)備管理需要建立模型，主要包括巡檢流程和判定模型及圖形識(shí)別模型（如圖1所示）。其中，巡檢流程作為巡檢的依據(jù)，對(duì)巡檢人員的操作過程進(jìn)行巡檢，確保人員的安全和設(shè)備的穩(wěn)定性。其包括巡檢人員信息的設(shè)定、路線設(shè)定、時(shí)間設(shè)定和巡檢類型設(shè)定等。另外，還可以建立圖形識(shí)別模型，實(shí)現(xiàn)AR智能巡檢機(jī)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)，其主要包括物理參數(shù)識(shí)別和設(shè)備識(shí)別。

2.2? 巡檢指令

巡檢指令是利用管理系統(tǒng)向巡檢人員派發(fā)的巡檢操作命令。其管理功能包括巡檢流程管理、判定依據(jù)以及相關(guān)參數(shù)管理。

在配電站房巡檢過程中，巡檢人員可以根據(jù)相關(guān)參數(shù)，包括設(shè)備屬性和與電力物理參數(shù)，通過AR技術(shù)對(duì)巡檢設(shè)備進(jìn)行識(shí)別。另外，還可以通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR技術(shù)對(duì)電力設(shè)備巡檢對(duì)象進(jìn)行圖片、視頻、3D模型動(dòng)畫等形式的解說指導(dǎo)。AR智能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)指定對(duì)象和設(shè)備的各種物理參數(shù)識(shí)別，并可以根據(jù)判定模型對(duì)采集的物理參數(shù)進(jìn)行合理判定，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備工況的巡檢，同時(shí)將判定結(jié)論和相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在AR智能數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3? 巡檢數(shù)據(jù)上傳

每個(gè)作業(yè)員通過身份登錄APP，在巡檢過程中，使用語音和觸控交互確認(rèn)完成每個(gè)巡檢步驟，AR終端獲得交互結(jié)果，并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

2.4? 數(shù)據(jù)分析

通過對(duì)配電站房巡檢數(shù)據(jù)和采集到的數(shù)據(jù)及結(jié)果進(jìn)行分析、檢查、過濾和總結(jié)，可以得到巡檢人員的具體表現(xiàn)和存在的差距，及時(shí)發(fā)現(xiàn)巡檢業(yè)務(wù)中巡檢點(diǎn)的缺陷，以確保企業(yè)人員和設(shè)備的安全，同時(shí)，在大數(shù)據(jù)背景下，企業(yè)也可以通過對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、過濾、儲(chǔ)存等方式，為企業(yè)合理決策奠定基礎(chǔ)。

2.5? 過程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)記錄

通過相機(jī)拍攝照片或視頻，來記錄異常情況并儲(chǔ)存。同時(shí)，通過紅外測(cè)溫模塊，測(cè)出設(shè)備溫度數(shù)據(jù)，AR終端儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

3? AR智能眼鏡巡檢實(shí)現(xiàn)

本文對(duì)AR智能巡檢方法進(jìn)行了分析，并在建模階段將文字、語音、圖片、視頻、3D模型動(dòng)畫等虛擬內(nèi)容疊加，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬矙z數(shù)據(jù)，通過語音或觸控方式，使拍照、錄視頻模塊對(duì)當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)和操作過程進(jìn)行記錄，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使得巡檢工作更加規(guī)范，確保巡檢工作順利完成。

3.1? 圖像提取及場(chǎng)景匹配

對(duì)配電站房中的環(huán)境、設(shè)備、儀表等各個(gè)巡檢場(chǎng)景進(jìn)行計(jì)算機(jī)識(shí)別圖形建模，以形成多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的訓(xùn)練圖像。在實(shí)際的巡檢工作中，巡檢人員可以根據(jù)智能導(dǎo)航中所提示的達(dá)到位置進(jìn)行場(chǎng)景圖像采集，也就是將巡檢的對(duì)象圖像與多個(gè)訓(xùn)練圖像進(jìn)行對(duì)比與匹配，從而得到與圖像場(chǎng)景吻合的圖像。

場(chǎng)景匹配是對(duì)場(chǎng)景模型的位置和姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)的一種方法。將場(chǎng)景模型定義為一個(gè)離散函數(shù)Tx，y，此函數(shù)在一個(gè)窗口內(nèi)進(jìn)行取值，也就是點(diǎn)（x，y）∈w的坐標(biāo)。如果圖像收到的噪聲干擾平均值為零，其未知的標(biāo)準(zhǔn)差為δ，放在坐標(biāo)（i，j）處的模型中的一個(gè)點(diǎn)，并與（x，y）∈w處的相應(yīng)像素匹配的概率是由正態(tài)分布得出：

由于影響不同像素的噪聲較為獨(dú)立，且模型位于坐標(biāo)（x，y）的概率主要為該模型所覆蓋的不同像素的聯(lián)合概率，因此可以得到以下公式：

在選擇參數(shù)時(shí)，需要使函數(shù)最大化。在使用以上公式計(jì)算時(shí)，場(chǎng)景匹配使用了存儲(chǔ)模型相對(duì)于采集圖像不同位置的匹配存儲(chǔ)空間。

3.2? 區(qū)域定位

在實(shí)際建模時(shí)，通常是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在訓(xùn)練圖像上對(duì)特定的設(shè)備和儀器儀表等進(jìn)行區(qū)域定位。在圖像區(qū)域定位時(shí)，可以利用查詢圖像與匹配圖像之間的透視關(guān)系，將圖片上的區(qū)域定位框拉伸到查詢視角下，以確定查詢圖像所在的區(qū)域。

3.3? 目標(biāo)識(shí)別與跟蹤

筆者深度學(xué)習(xí)了圖像識(shí)別技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，其包括分合閘開關(guān)狀態(tài)識(shí)別、局放測(cè)試儀顯示數(shù)字識(shí)別、數(shù)碼顯示管數(shù)字識(shí)別、氣壓計(jì)指針識(shí)別，并將其數(shù)據(jù)與后臺(tái)預(yù)制數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判錯(cuò)。

識(shí)別出特定的巡檢點(diǎn)后，根據(jù)《配網(wǎng)巡視作業(yè)指導(dǎo)書》，提供文字和語音，指導(dǎo)當(dāng)前操作。同時(shí)，點(diǎn)擊下拉按鈕，可查看更多操作步驟指導(dǎo)。對(duì)于稍復(fù)雜的檢查項(xiàng)，通過圖片、視頻、3D模型動(dòng)畫等形式進(jìn)行解說指導(dǎo)。再觸控點(diǎn)擊“輔助工具”→“線路圖”，或說出語音指令線路圖，調(diào)出高清電子線路圖。

在配電站房巡檢過程中，AR技術(shù)采用了全方位的移動(dòng)方式，同時(shí)設(shè)置了頭部姿態(tài)傳感器，以捕獲人的頭部，實(shí)現(xiàn)巡檢業(yè)務(wù)的及時(shí)跟蹤，避免識(shí)別受到識(shí)別對(duì)象頭部運(yùn)動(dòng)的影響。

4? 結(jié)? 論

根據(jù)電力企業(yè)實(shí)際需要，利用AR智能眼鏡以及AR技術(shù)，可以很好地改進(jìn)目前電力設(shè)備巡檢狀況。AR技術(shù)的應(yīng)用提高了巡檢的效率，確保了電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定運(yùn)行，并且進(jìn)一步推進(jìn)了巡檢工作的標(biāo)準(zhǔn)化、管理的科學(xué)智能化，以及監(jiān)督的自動(dòng)化，因此，AR技術(shù)具有推廣價(jià)值。

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