增強現(xiàn)實技術(shù)在變電站設(shè)備運檢中的應(yīng)用

邱星浩

摘要：傳統(tǒng)的電力設(shè)備檢修主要依靠大量的經(jīng)驗積累，存在效率低、誤檢率高、對運行維護(hù)人員要求高等問題。本文介紹了基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備運維系統(tǒng)，利用增強現(xiàn)實技術(shù)在圖像識別和信息疊加、實時通信等方面的優(yōu)勢，利用AR智能眼鏡等終端設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備異常自動排除、工作指導(dǎo)、檢測數(shù)據(jù)實時存儲和管理功能，可以顯著提高檢測效率，降低誤檢率。應(yīng)用結(jié)果表明，基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備運行維護(hù)系統(tǒng)可以大大提高變電站設(shè)備運行檢查的效率，提高一線服務(wù)能力。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實;變電站;圖像識別;運檢

有文件已經(jīng)對發(fā)展智能電網(wǎng)作出重要部署，智能電網(wǎng)加快發(fā)展。高級變電站，常規(guī)檢查一般每3天不少于1次，綜合檢查每15天不少于1次，專業(yè)人員每季度至少檢查一次，而變電站作為電力系統(tǒng)的主要組成部分，其日常巡檢的有效性和安全性與電力系統(tǒng)的全面運行密切相關(guān)[1]。然而，巡更人員僅憑經(jīng)驗檢查并生成相應(yīng)的分析報告，維修決策缺乏科學(xué)性、預(yù)見性和準(zhǔn)確性。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，各種新技術(shù)、新設(shè)備相繼出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中，大大增加了電力運行維護(hù)的工作量和復(fù)雜性。

增強現(xiàn)實是現(xiàn)實世界中一定時間的疊加在空間范圍內(nèi)難以體驗的物理信息，將虛擬物體組合成真實場景，并支持用戶與之交互，如工程運維為維護(hù)等大量重復(fù)性工作提供技術(shù)支持，如何結(jié)合增強現(xiàn)實技術(shù)提高電力設(shè)備的日常運維效率，增強培訓(xùn)效果成為一個新的研究目標(biāo)。

借助于增強現(xiàn)實技術(shù)在圖像識別、圖像疊加、信息提取等方面的應(yīng)用交互、智能糾錯等優(yōu)點，通過智能終端集準(zhǔn)備捕捉被檢設(shè)備的信息。在與后臺信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)線比對后，可自動檢測設(shè)備異常并采用智能模式提醒運輸檢驗人員處理等功能。語音或疊加圖像的信件信息提示方式，可以防止檢查中的疏漏、粗心等缺陷。另一方面，建立基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)可以預(yù)設(shè)設(shè)備的運行策略和形式，輔助AR終端設(shè)備在運維人員的幫助下可以高效地完成對設(shè)備的檢查。同時，相關(guān)檢測數(shù)據(jù)可以直接傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)庫，減少人工記錄和錄入系統(tǒng)的工作量，大大提高工作效率[2]。本文設(shè)計的一種基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備備用運維系統(tǒng)是電力行業(yè)一種新型的遠(yuǎn)程運維系統(tǒng)，可以大大提高一線服務(wù)能力，節(jié)約企業(yè)運營成本。

一.系統(tǒng)設(shè)計

基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備整體運維系統(tǒng)，該框架由AR移動終端和服務(wù)器終端組成。其中，AR移動終端可以對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行識別，顯示運輸和檢驗工作流程，記錄相關(guān)操作，實現(xiàn)與服務(wù)器的實時數(shù)據(jù)傳輸。服務(wù)端實時處理AR移動終端上傳的設(shè)備狀態(tài)等信息，將識別結(jié)果和后續(xù)處理過程傳送給AR端。同時，服務(wù)器記錄用戶數(shù)據(jù)的所有作業(yè)流，以供以后分析。數(shù)據(jù)是無線傳輸?shù)?。支?G和WiFi傳輸工作數(shù)據(jù)。根據(jù)運輸檢驗業(yè)務(wù)的需求，AR終端和服務(wù)器的數(shù)據(jù)流如圖1所示。

再根據(jù)圖一所示流程，將基于增強現(xiàn)實技術(shù)管理層級。如圖2所示

圖二中，管理是設(shè)備檢驗制度的最高層次，管理和安排運行維護(hù)任務(wù)。系統(tǒng)管理員通過PC機瀏覽瀏覽器和數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器來訪問項目、添加和刪除等，班次層用來專門存儲作業(yè)數(shù)據(jù)，并與管理層和作業(yè)層進(jìn)行通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和接收，利用數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器來存儲行數(shù)據(jù)[3]。作業(yè)層是實現(xiàn)特定調(diào)試任務(wù)的級別。在每個任務(wù)中都有一個作業(yè)負(fù)責(zé)人，多個作業(yè)組成員可以使用作業(yè)層中的任意AR移動終端設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。

二.關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)

增強現(xiàn)實技術(shù)在變電站設(shè)備檢測中的關(guān)鍵應(yīng)用，它涉及到設(shè)備圖像識別、過程引導(dǎo)、遠(yuǎn)程引導(dǎo)以及人機交互技術(shù)等方面，其核心是圖像識別。增強現(xiàn)實技術(shù)將虛擬場景融入到真實環(huán)境中，這就要求攝像機拍攝頭部建立真實空間的坐標(biāo)系。AR設(shè)備攝像機是在對人眼視覺范圍內(nèi)的電源設(shè)備進(jìn)行識別后，由運維系統(tǒng)根據(jù)需要顯示設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中檢索圖像信息，然后進(jìn)行區(qū)分。

（一）圖像識別技術(shù)

在操作和維護(hù)期間識別設(shè)備部件，包括場景識別特定設(shè)備組件的目標(biāo)標(biāo)識[4]。場景識別用于確定具體設(shè)備的運行維護(hù)需求和運行維護(hù)任務(wù)信息;具體設(shè)備部門零件實物標(biāo)識主要是獲取待檢設(shè)備的狀態(tài)和價值信息。圖像識別類型可分為：如閘刀開關(guān)、斷路器、設(shè)備、儀表等的多狀態(tài)識別。用于指示燈、終端等小目標(biāo)識別還包括一些字符識別類的液晶數(shù)字表和集值識別等。

（二）圖像識別算法

本文采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)來實現(xiàn)設(shè)備識別，并對其進(jìn)行了仿真yolov3能夠更快地檢測出小目標(biāo)和處理圖形，它采用算法作為圖形識別的核心引擎，通過構(gòu)建深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對大量的標(biāo)記圖像進(jìn)行訓(xùn)練，得到相應(yīng)的深度學(xué)習(xí)模型。

三.基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備運維系統(tǒng)應(yīng)用

基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備運行維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用范圍主要包括：

1）物理識別：研究設(shè)備物理識別算法，滿足不同角度掃描的要求，達(dá)到三維識別的效果。

2）信息疊加：通過AR將與真實物體相關(guān)聯(lián)的信息智能化，將眼鏡裝置疊加在實際裝置上，實現(xiàn)實時匹配效果。

3）工作指導(dǎo)：實時判斷操作狀態(tài)，并語音提醒業(yè)務(wù)流程。

4）實時通信：設(shè)備支持WiFi/Bluetooth通信方式實時傳輸，保證數(shù)據(jù)的實時采集和傳輸，同時采用線路。

5） 數(shù)據(jù)管理：實時記錄操作人員的相關(guān)信息和工作過程及設(shè)備的實時信息等數(shù)據(jù)，方便管理人員查看。

總結(jié)：本文介紹了基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備運行維護(hù)，本系統(tǒng)應(yīng)用于運維人員對變電站設(shè)備的運行進(jìn)行巡檢，可以克服傳統(tǒng)運維人員巡檢工作重復(fù)性強、效率低和容易出錯的缺點，使工作過程的每一步都得到實時AR系統(tǒng)的輔助。同時，大大減少了手工記錄的工作量，提高了檢驗結(jié)果記錄的準(zhǔn)確性。應(yīng)用結(jié)果表明，基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設(shè)備運維統(tǒng)一，可以大大提高一線服務(wù)能力，節(jié)約企業(yè)運營成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫冬，吉炫穎，王洪香.增強現(xiàn)實技術(shù)在變電站設(shè)備運檢中的應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù)，2021，19（06）：44-49.

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