混合現實技術在電力檢修中的應用

國網銀川供電公司 孔德全 徐文斌 王 超 劉 超

現代社會想要平穩(wěn)發(fā)展安定運行需要依賴的關鍵性環(huán)節(jié)就是電力正常供應，隨著社會生產生活規(guī)模日益擴增，電網規(guī)模也隨之不斷擴大，復雜性不斷提升，造成相關工作人員的工作難度和任務量都與日俱增，為提升電網故障檢修效率，當前正在檢修作業(yè)中積極應用和普及混合現實技術，以期能夠提升檢修速度和效率，同時盡量降低事故損失程度。

1 混合現實技術的工作原理

混合現實技術一般是指以一定技術或手段對現實環(huán)境進行掃描，同時構建一個將真實環(huán)境涵蓋其中的三維模型，將掃描獲取到的信息或數據納入模型。隨著計算機等技術發(fā)展，混合現實交互系統(tǒng)已經達到一定應用性，其組成構件一般包括虛擬景象生成設備、交感及定位設備、姿勢跟蹤設備及頭戴顯示設備等，在該系統(tǒng)實際應用時，可通過前述設備實現語音及體感交互，進而提供數據或信息與模型進行交流。

其中，虛擬景象生成設備主要功能是針對虛擬場景而展開，提供建模和描繪等相關功能，同時還能對其他設備進行管理；交感設備主要功能是實現體感與外部控制信號間的傳送；姿勢跟蹤設備是對用戶視線變化進行即時性跟蹤，使視線坐標能與對應的虛擬場景坐標進行效率化匹配。相較于虛擬現實等相關技術，混合現實技術具有顯著獨特性，該技術能充分利用三維建模將其與實景數據相結合，并根據數據不同而進行模型變化，使環(huán)境具有更高沉浸體驗，用戶從中能夠進行沉浸式交互，獲得更好臨場感受[1-3]。

2 混合現實技術的應用

2.1 MR混合現實技術在電力檢修中的應用

在電網日常維護與中，利用MR技術將整合的狀態(tài)數據通過計算中心進行處理后，以虛擬的畫面顯示在設備上，通過可穿戴設備或語音的方式在現場進行查看。不僅能進行物理查看設備狀態(tài)，和設備有關的一切信息全部顯示在設備周圍，能第一時間了解設備運行狀況及故障原因。在出現相應的警告時，更加方便的將設備信息、各類參數，以及產品說明、上次運維日志顯示出來，給運維人員縮短運維時間、增加工作效率，更加安全可靠的完成工作。電網安全關系著人們的生產生活及財產安全。高效率的進行故障恢復能將電網故障帶來的危害降到最低，而故障恢復的時效性也作為檢修人員以及單位的考核標準之一。

MR混合現實技術在檢修故障中為作業(yè)人員提供設備狀態(tài)信息的同時，還可為檢修人員進行遠程技術支持，獲得技術指導。現場人員利用混合現實技術將現場進行三維掃描，遠程人員可身臨其境的感知到現場設備情況，也可調出設備信息更加高效的進行指揮操作，盡管現場人員對設備不熟悉也能根據指導完成相應的操作。利用智能設備加強單兵作業(yè)效率，打造電網智慧單兵、超級單兵。在獲得遠程指導的同時還可進行遠程協(xié)同作業(yè)，解決多處同時作業(yè)的需求，不僅能多人協(xié)同作業(yè)，還能進行遠程開工許可、現場作業(yè)監(jiān)控、現場培訓等，從而最大程度保障作業(yè)完成度及作業(yè)人員安全[4-5]。

2.2 將混合現實技術應用于供電系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)

一般情況下，電網檢修作業(yè)過程中深度融合混合現實技術能有效提高單兵作業(yè)能力。在整個電網系統(tǒng)中，最重要的是將電送到用戶終端并保持時刻暢通。用戶可利用混合現實技術實現服務方式的改變，也就是基于用戶實際用電需求出發(fā)而建立或設計相應服務方案，從而穩(wěn)步優(yōu)化電力服務質量。工作人員可在維護和保障電力系統(tǒng)正常運行前提下，利用混合現實系統(tǒng)的先進技術和工具，從用戶供電需求與當前供電情況見的關聯(lián)來構建對應實體模型，從而實現一定意義上的自定義供電，同時該系統(tǒng)還能支持語音識別接口，可以提供用戶方與供電方有效而及時的交流，從而能夠對用戶用電需求及狀況進行匯總并完成后臺分組，并依據語音反饋一定的自動回復內容或其他交流。

為了能夠更高效的進行辦公、作業(yè)、培訓等，在特殊條件下不能進行人員接觸、特殊場所不能隨便進入的情況下，利用混合顯示技術將場景進行復原，盡管是不見面、不到場，也能身臨其境的進行模擬現場辦公、作業(yè)、培訓等工作。

2.3 其他方面應用的意義

擴展現實通常也被簡稱為ER，包括三方面內容，也就是VR、AR以及MR，它們各自具有不同特性及獨特技術性能，本質而言都是數字和物理現實的一定集成。在三者中AR侵入性最低，一般使用場景下都是通過紙張或傳統(tǒng)顯示器等方式或工具來作為訪問途經來向用戶提供信息或通知；而VR通常來說是讓物理環(huán)境進行虛擬化，也可以說數字化，并設計一種用戶交互方案和場景，同時無法再實現與物理空間的交互；MR是前面兩個技術的結合，在物理環(huán)境中實現一定的信息集成，并為呈現出來的信息提供交互，通常涉及到空間及上下文兩個方面的關聯(lián)性，其能夠在物理空間錨定或覆蓋信息，并通過技術手段讓用戶與模型等數字對象完成更高效率、更多數據傳輸的交互，該種交互模式具備一定的物理性。

MR在工業(yè)領域應用較廣，尤其是在信息可視化、人機交互、遠程共享及協(xié)作等諸多方面。如福特公司在其研究領域就充分利用MR開展汽車設計，通過頭戴式設備來實現更節(jié)約化和更強大的汽車外觀設計規(guī)程，并讓設計效率更高、團隊協(xié)作性更強。MR還被充分應用到工業(yè)機器人交互編程系統(tǒng)中，可提供立體界面為用戶提供更高交互體驗，不會編程的用戶也能通過更簡明的界面將任務分配給機器人。另外在船舶輔機拆裝領域也已經大范圍應用MR技術實現虛擬拆裝。

3 結語

2016年底國家電網公司發(fā)布智能運檢白皮書，其中就當前新的運檢技術趨向進行展望，指出新技術和新設備應用為當務之急，提出推動運檢智能化發(fā)展目標，使得運檢效率在未來得到充分增強。本文以變電站運檢現場工作智能化作為論述出發(fā)點，對混合現實技術在其中的應用進行了方案設計，并就實現方式提供一定建議。本文所涉及系統(tǒng)是基于當前具有普適性的混合現實平臺HoloLens而搭設，能夠對電力設備進行掃描識別，從而快速獲得相關信息和數據，并將裝備數據、遠程共享平臺指導、設備狀態(tài)等數字內容在不同用戶端真實環(huán)境中混合呈現，大幅度簡化傳統(tǒng)運檢作業(yè)的復雜和繁瑣流程，使得運檢人員可以拋卻過往所需的電腦等裝備，實現輕裝作業(yè)，獲得更多外部支持從而有效提升運檢效率和安全[6-8]。