AR技術(shù)在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用探究

摘" 要：該文探討AR技術(shù)在農(nóng)村生活污水處理中的具體應(yīng)用前景，為信息化背景下基于增強現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)村污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供一定的參考。通過具體實踐應(yīng)用，該文介紹AR技術(shù)在農(nóng)污工作中的應(yīng)用方式；從AR技術(shù)在設(shè)備維修、問題診斷、設(shè)施技改和下井作業(yè)中的應(yīng)用總結(jié)對一線運維的協(xié)助作用；從日常管理和人才培養(yǎng)中的應(yīng)用總結(jié)對企業(yè)管理的助力作用。AR技術(shù)的應(yīng)用不僅能讓農(nóng)村污水處理管理實現(xiàn)標準化、信息化、智能化，還能大大降低運營成本，提高運作效率。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù)；一線運維；企業(yè)管理；遠程協(xié)助；污水處理

中圖分類號：TU992" " " 文獻標識碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）15-0169-05

Abstract： This paper discusses the application prospect of AR technology in rural domestic sewage treatment， and provides some reference for the application of augmented reality technology in rural domestic sewage treatment in the context of information. Through practical application， this paper introduces the application mode of AR technology in the work of dealing with agricultural pollution， summarizes the assistance to front-line operation and maintenance from the application of AR technology in equipment maintenance， problem diagnosis， facility technical renovation and well operation， and summarizes the role of assistance to business management from the application of daily management and personnel training. The application of AR technology can not only make rural sewage treatment management standardized， information-based and intelligent， but also greatly reduce operating costs and improve operational efficiency.

Keywords： AR technology; front-line operation and maintenance; business management; remote assistance; sewage treatment

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，社會逐步進入信息化大時代。各行各業(yè)的發(fā)展都把信息技術(shù)作為關(guān)注點，重點研究信息技術(shù)如何更好地為當前行業(yè)發(fā)展提供便捷。農(nóng)村污水處理領(lǐng)域同樣迎來信息技術(shù)改革和發(fā)展新要求。信息化技術(shù)及其演化出的產(chǎn)品發(fā)展迅速，多項技術(shù)有應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域的前景，AR技術(shù)正是其中之一。

增強現(xiàn)實技術(shù)[1]（Augmented Reality，簡稱AR）是一種實時地計算攝影機影像位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻及3D模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實世界并進行互動。AR眼鏡相當于AR技術(shù)的現(xiàn)實承載體，是多功能且便捷的信息化產(chǎn)品，已成為各領(lǐng)域的主流。AR技術(shù)在市場營銷方面的應(yīng)用形式多種多樣，大體可分為包裝模式、假窗口模式、Reo Layer模式和魔鏡模式4種，AR技術(shù)改變了客戶的視角，讓客戶得到了更有效和愉快的在線服務(wù)體驗[2]。AR技術(shù)在旅游領(lǐng)域同樣有一席之地，主要應(yīng)用在文物復(fù)原、文物展示及文物活化等方面，2019年故宮“金榜題名”活動中就通過屏幕中運用的AR體感互動技術(shù)讓游客體驗清朝科舉考試現(xiàn)場氛圍，提高了游覽的參與性和娛樂性[3]。AR技術(shù)不光活躍在營銷和旅游領(lǐng)域，還在關(guān)乎生命健康的醫(yī)療領(lǐng)域中發(fā)揮作用，AR技術(shù)常用于醫(yī)療解剖及醫(yī)療手術(shù)的教學培訓(xùn)方面，直接解決了培訓(xùn)中實驗室、器材和實驗對象匱乏的重點問題，并且為醫(yī)學生提供一個直觀、形象、逼真且可反復(fù)操作的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，大大提高了教學的質(zhì)量[4]。新型冠狀病毒感染疫情中，AR遠程指導(dǎo)系統(tǒng)同樣發(fā)揮舉足輕重作用，打通了污染區(qū)和清潔區(qū)的交流壁壘，減少了醫(yī)療防疫物資損耗、降低了醫(yī)源性感染風險，同時利用精準實時指導(dǎo)功能使缺乏經(jīng)驗的醫(yī)護人員快速掌握臨床技能，大幅提高臨床醫(yī)護人員的救治能力[5]。AR技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域中同樣有用武之地。多點識別技術(shù)、AR智能眼鏡、AR遠程通訊與協(xié)作系統(tǒng)[6]等一系列AR技術(shù)及其產(chǎn)品，用于農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的日常巡查及檢修和企業(yè)的管理、人才培養(yǎng)等工作中。協(xié)助一線工作人員快速檢測設(shè)備狀態(tài)，并連接數(shù)據(jù)系統(tǒng)高效統(tǒng)計分析，提升工作效率；同時可以遠程連線專家，提供故障診斷與處理指導(dǎo)等；協(xié)助企業(yè)在管理中節(jié)約工作時間、提高工作效率。

1" AR技術(shù)在農(nóng)污工作中的應(yīng)用方式

AR技術(shù)在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用主要是結(jié)合AR眼鏡、手機和電腦等硬件設(shè)備，配合軟件的輔助作用，實現(xiàn)遠程提供技術(shù)指導(dǎo)和輔助決策，從而快捷、高效地進行設(shè)備的遠程維修指導(dǎo)，巡檢及輔助管理等工作。

在農(nóng)污的運維管理中AR技術(shù)通過操作端、服務(wù)端以及客戶端三模塊發(fā)揮作用[7]。操作端主要由一線運維人員通過設(shè)備（AR眼鏡中或者手機）自帶的相機和麥克風等來完成數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送工作。服務(wù)端是指在服務(wù)器上的后臺管理軟件，充當數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中介及儲存數(shù)據(jù)信息等?？蛻舳耸遣渴鹪谝苿釉O(shè)備及個人電腦上的用戶軟件，用戶注冊ID后，能享受服務(wù)器為一線員工和專家提供的服務(wù)[8]。

一線運維人員頭戴AR眼鏡（或在手機、平板上進行）如圖1所示，通過凝視、手勢及語音方式與虛擬設(shè)備進行交互。專家可以通過電腦或手機在客戶端軟件界面看到來自操作端運維人員第一視角的視頻，通過萬事貼、激光筆和凍屏等多種標注方式配合，實現(xiàn)遠程專家在通訊過程中精準高效指導(dǎo)協(xié)作。標注信息與物理環(huán)境、實物相融合，還可留存在空間中，當一線運維人員視野所到之處同步呈現(xiàn)。同時運維人員可利用實時標記、語音轉(zhuǎn)錄、現(xiàn)場點云和視頻錄像等多種記錄工具，完成對現(xiàn)場作業(yè)流程的完整留檔。AR遠程協(xié)作[9]過程完整留存的視頻，經(jīng)管理后臺多維度統(tǒng)計、檢索和追溯，還可轉(zhuǎn)化為培訓(xùn)資料完成知識沉淀便于隨時回顧。持續(xù)沉淀的第一視角現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過第三方數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為企業(yè)提供結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)記錄、分析和沉淀，賦能作業(yè)現(xiàn)場。AR技術(shù)應(yīng)用流程圖如圖2所示。

操作端的硬件設(shè)備并不局限于AR眼鏡，普通的智能手機同樣可以完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸工作，所以在實際的運維過程中，AR眼鏡的購買成本投入可以大幅減小。用戶ID之間的聯(lián)系可以一對一或者一對多的形式進行，而在實際的運維過程中，需要連線專家的情況一般不會同時發(fā)生在2個一線運維人員身上，所以2個賬戶基本能滿足4～5個一線運維人員的運維需求。

2" AR技術(shù)在一線運維工作中的應(yīng)用

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的分布具有點多、面廣[10]等特點，有些還分布在道路蜿蜒的山區(qū)地帶，對于一線的運維人員而言大多數(shù)工作時間是消耗在路上的，遇到設(shè)施故障無法解決的時候，請專家親臨現(xiàn)場診斷解決會花費大量的人力、物力。利用AR技術(shù)，每一次巡查都相當于帶上了各專業(yè)的專家，打破了時間和空間上的壁壘，同時可以避免“小問題，大成本”的現(xiàn)象。

2.1" AR技術(shù)在設(shè)備維修中的應(yīng)用

一線的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施巡查人員往往是環(huán)境專業(yè)方面的技術(shù)人員，并不具備電路維修方面的專業(yè)知識，而污水處理設(shè)備往往會出現(xiàn)電路故障，需要進行電路維修的情況。維修專家分別到各個現(xiàn)場實地維修，耗費較大的人力物力及時間成本。維修專家遠程指導(dǎo)巡查人員可以診斷相關(guān)問題，但目前信息交互媒介主要為語音通話和視頻通話，均存在信息偏差大的問題，急需一種快捷方便的信息交互工具，AR技術(shù)就具備這樣的優(yōu)越性。AR眼鏡使用者通過AR技術(shù)，第一時間遠程聯(lián)系維修專家進行第一視角分享現(xiàn)場，讓維修專家如臨現(xiàn)場[11]。一線巡查人員戴上AR眼鏡可以捕捉畫面中元件，維修專家根據(jù)現(xiàn)場情況，作出初步的故障判斷，遇到不需要具備專業(yè)技能就能排除的故障時，維修專家可以精確地將所要表述信息投影到AR眼鏡上，如圖3所示，AR眼鏡使用者可以根據(jù)投影信息展開相應(yīng)操作[12-13]。若是需要專業(yè)維修人員來維修的故障，通過這次的遠程連線，也可以先確定故障類型，更有目的性地前往維修，提升工作了效率。遠程聯(lián)動可以及時應(yīng)對突發(fā)狀況，有效解決終端設(shè)施分布邊遠、故障解決不及時等問題[14]。利用AR技術(shù)相較于傳統(tǒng)的電話、視頻通訊所造成的信息偏差更小，傳達表述更準確，實現(xiàn)高效的信息互通，減少了維修的時間成本。由此可見，AR技術(shù)在農(nóng)村污水處理設(shè)備維修中有很大的應(yīng)用前景。

2.2" AR技術(shù)在問題診斷、設(shè)施技改中的應(yīng)用

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施根據(jù)不同地點和進水水質(zhì)會建設(shè)不同工藝的處理設(shè)施，對于一線運維人員的專業(yè)性也提出了更高的要求。在沒有應(yīng)用AR技術(shù)之前，污水處理設(shè)施出現(xiàn)問題，出水無法達標，且本公司的技術(shù)人員無法解決時，往往需要請外協(xié)專家來現(xiàn)場進行問題診斷、工藝調(diào)整，但近幾年受到疫情影響，請專家實地解決變得更加困難。在本公司近年的幾次終端技術(shù)改造升級建設(shè)和工藝調(diào)整中，外協(xié)單位專家因疫情不能第一時間趕赴現(xiàn)場指導(dǎo)作業(yè)，專家通過AR技術(shù)如臨現(xiàn)場對現(xiàn)場施工人員進行遠程指導(dǎo)協(xié)助，專業(yè)把控精準指導(dǎo)施工，保證了改造的專業(yè)性、工程質(zhì)量和施工進度。在后期的調(diào)試過程中，一線運維人員通過AR眼鏡把復(fù)雜的管道設(shè)施和活性污泥狀態(tài)實時呈現(xiàn)在外協(xié)專家面前，遠程專家通過萬事貼、激光筆、凍屏等多種標注方式配合，如圖4所示，同時標注信息與現(xiàn)場環(huán)境、實物相融合，留存在空間中，當一線運維員工視野所到之處同步呈現(xiàn)，實現(xiàn)遠程精準高效指導(dǎo)協(xié)作[15]。

2.3" AR技術(shù)在下井作業(yè)中的應(yīng)用

農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)維修的時候大部分需要下井作業(yè)，而設(shè)施罐體施工空間小，管道線路復(fù)雜，無法做到多人同時下井施工。此時采用AR技術(shù)，維修專家只需在地面就可以進行精準指導(dǎo)。下井作業(yè)人員頭戴AR眼鏡，將第一視角展現(xiàn)在設(shè)備維修專家面前，不僅可以解放雙手，還可以獲得維修專家的實時指導(dǎo)，避免了設(shè)施布局不合理而造成返工和資源大量浪費、工期大幅延長的現(xiàn)象。在隱蔽空間作業(yè)中，存在事故發(fā)現(xiàn)不及時錯過救援黃金5 min的情況。下井作業(yè)人員佩戴AR眼鏡進入隱蔽空間[16]，作業(yè)負責人、安全監(jiān)護人和指揮中心可以實時獲得作業(yè)畫面，一旦出現(xiàn)中毒、觸電和溺水等事故，迅速采取相應(yīng)救援措施，大大縮短事故發(fā)生后的反應(yīng)和救援時間，增加被救人員生還幾率。

3" AR技術(shù)在企業(yè)管理中的應(yīng)用

3.1" AR技術(shù)在日常管理中的應(yīng)用

在企業(yè)管理中，作為公司高層管理人員也需要經(jīng)常親臨第一現(xiàn)場，掌握企業(yè)運營狀況和一線運維人員的工作狀態(tài)。但是農(nóng)村生活污水處理設(shè)施往往分布在各個街道鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，在來往于終端站區(qū)之間的路程上耗費時間多，對于高層管理者來說經(jīng)常親臨終端站區(qū)的局限性較大。有了AR技術(shù)，高層管理者只要坐在辦公區(qū)域，打開電腦或者手機客戶端，隨時可以通過連線一線運維人員進行視角共享，不僅能夠身臨其境般查看終端現(xiàn)場工作情況，還能使用AR技術(shù)對工作進行指導(dǎo)，及時發(fā)現(xiàn)終端設(shè)施存在的問題，進行調(diào)整改進。AR技術(shù)助力企業(yè)高層管理者突破了路程上的障礙，能夠第一時間精準掌握農(nóng)污處理設(shè)施的處理狀態(tài)和一線運維人員的工作狀態(tài)，提高了工作效率。

3.2" AR技術(shù)在人才培養(yǎng)中的應(yīng)用

在企業(yè)管理中，AR技術(shù)還可以助力企業(yè)培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人員。AR技術(shù)對于企業(yè)人才培養(yǎng)的助力[17]主要有2個方面。第一，傳統(tǒng)的老帶新模式往往是一對一的方式，而且對于農(nóng)污處理設(shè)施的巡查培訓(xùn)需要去實地各個終端站區(qū)，培訓(xùn)需要較長周期和耗費較大的人力資源，在后續(xù)巡查過程中還會出現(xiàn)需要老員工去現(xiàn)場輔助的情況。有了AR技術(shù)，新員工可以減少現(xiàn)場培訓(xùn)次數(shù)，后期通過AR眼鏡，連線老員工的方式，達到與現(xiàn)場培訓(xùn)相同的效果，如圖5所示。一位老員工坐在辦公室里就可以同時在線培訓(xùn)或輔助不同站點的多位新員工，省去了路程上的時間和費用。第二，一線運維人員平時在巡查過程中遇到的各種問題通過AR技術(shù)在云平臺的第三方數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可以在線記錄、分析和沉淀，進入數(shù)據(jù)庫讓寶貴經(jīng)驗得以傳承[18]。新員工通過賬號登錄客戶端，技術(shù)專家保留的寶貴知識與經(jīng)驗?zāi)軌蜓杆儋x能于作業(yè)現(xiàn)場[19]，不光可以輔助巡查工作、提高工作效率，還可以迅速的提升專業(yè)能力。AR技術(shù)助力企業(yè)縮短了專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)周期，節(jié)約了人力成本，提高了管理效率，AR技術(shù)在助力企業(yè)管理上發(fā)揮了重要作用。

4" 結(jié)束語

AR技術(shù)作為一門新興技術(shù)，逐漸發(fā)展成熟，近年來廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)[20]。將AR眼鏡技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)村污水處理中是一個重大的創(chuàng)新，具有重要的實踐意義。雖然在實際的農(nóng)污運維工作應(yīng)用中，AR技術(shù)還會遇到各種的問題，比如對于山區(qū)等信號比較弱的地區(qū)，信息的傳遞會遇到障礙，但后期信號增強卡的出現(xiàn)及時解決了山區(qū)AR技術(shù)的應(yīng)用障礙問題。在AR技術(shù)協(xié)助下，一線運維人員可以提高運維巡查效率，提升工作能力，提高自身工作環(huán)境的安全性；農(nóng)污企業(yè)通過遠程各方面專家的一對一指導(dǎo)，減少了前場人員的人事、時間和訓(xùn)練成本等，還可以根據(jù)工作需要進行選擇性的人事調(diào)整，提高了管理效率。AR技術(shù)推進了農(nóng)村污水處理標準化、信息化和智能化管理建設(shè)。隨著技術(shù)的不斷進步，各種功能不斷完善，相信不久的將來AR技術(shù)在農(nóng)污領(lǐng)域可以發(fā)揮出更大的作用。

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