基于AR技术的变电设备动态运维的技术研究

基于AR技术的变电设备动态运维的技术研究

杨苏红

（国网长治供电公司变电运维室山西省长治市046000）

摘要：使用动态运维作业系统，现场运维人员可以实时获取设备运行参数、运行状态、运维作业工单等比特世界信息与现场物理世界全面融合的信息，不必再通过传统方式开展运维工作。并且运检人员也能将现场即使信息反馈给指挥中心的指挥人员，本文主要介绍AR技术在变电动态运维中的应用。

关键词：AR技术；变电设备；动态运维技术

前言：

目前国内对运维工作的管理是基于PMS系统，PMS建立的是一个以资产管理为核心，业务覆盖公司总部、网省公司、地市公司三个层面、贯穿电网输、变、配生产全过程的一体化生产管理信息平台，对实现电网生产集约化、精细化、标准化管理，提高公司资产管理水平具有十分重要的意义。但是PMS本身是个离线的管理系统，在人员跟踪、变电设备信息的查看和变电设备状态监测方面无法提供更多的帮助，运维人员在现场时只能凭借以往经验进行工作，无法获取更多信息以制定运维方案。为解决现场人员对变电设备信息的获取问题，国内外正在进行很多系研究和尝试，这些研究大多以手持移动设备为数据接收终端，指挥中心将工作内容、PMS系统中的设备情况等信息发送到数据接收终端，运维人员携带数据接收终端前往现场，根据得到的信息进行运维工作。此类研究成果在变电设备信息获取功能上做出了一些贡献，但也存在一些缺陷导致实用性不高。

为了能够更好的解决上述问题，本文提出以变电设备在线监测技术为数据信息基础，完整记录和分析变电设备的运行状态，使运维人员能快速的掌握设备的状况，并且创新性的在电力系统中使用了AR技术，解决了推送信息定位不明确、信息获取不及时、运维现场和指挥中心信息交流不畅等问题。

一、AR技术研究内容

Milgram定义的AR是现实-虚拟连续统（如图1），以此形式来解释对于现实世界不同的感官形式。这种连续的形式被他描述为由真实环境到虚拟环境的跨度，而连续统的两端分别为真实环境以及虚假环境。其中间的部分为混合现实。

图1Milgram的现实―虚拟连续流模型

扩增实境技术可以提供一种附着在实体景象之上的实时、可视的文本和图标的解决方案。

应用在变电站运维作业中，AR技术可以为现场运维作业人员带来更多有助于提高工作效率和准确性的信息。比如以智能眼镜为穿戴AR装备的时候现场运维人员戴着智能眼镜看向某变电装置，穿戴AR装备也可为其他形式的智能设备，在此以智能眼镜为例。智能眼镜为眼镜型可视化终端，形状与普通眼镜类似，在眼镜侧面安装有摄像头作为视频采集装置，使用镜片作为显示设备，配备麦克风和耳机作为声音的输入/输出设备，智能眼镜在视野里定位到这台变电装置的时候开始对这台变电装置进行识别。识别技术一般分为基于标识的识别和无标识识别。基于标识的识别需要在真实物体上贴上标签，如条形码、二维码，智能系统根据标识识别物体；无标识识别不需要在真实物体上贴上标签，根据物体的形状、位置、颜色等信息进行智能识别。智能眼镜识别出这台变电装置后，将显示这台变电装置的信息，如当前运行情况、运维记录、针对这台变电装置的运维作业工单等等，现场运维人员根据这些信息进行运维操作。现场运维人员如果认为现场装置的情况与作业工单上所述不太吻合，可利用摄像头的拍照功能或视频功能将现场情况发送给指挥中心，指挥中心也可要求现场人员对某处进行细致查看，指挥中心的指挥人员通过视频功能远程进行问题的调查。除上述举例外，穿戴AR装备还能显示很多信息，如在变电站内真实一二次设备旁添加文字标签，变电站导航，屏柜布置图，厂家及装置提示信息等等，配备穿戴AR系统的运维人员拥有来自数据库的实时帮助信息，同时可以获取远方指挥中心的指令和引导信息，并能为指挥中心提供及时的现场情况，可以给运维工作的高效完成带来巨大帮助。

二、动态运维关键技术

以变电设备在线监测、物联网和图像识别为数据信息基础，对变电设备的状态诊断技术、运维决策技术和缺陷记录技术进行研究，实现变电装置生命周期的完整跟踪和记录；在指挥中心使用智能指挥系统，自动化管理调度任务、人员和工器具等资源，生成下发作业工单，以视频技术监控和指挥现场的运维工作：实现主站的多画面监控；实时监控现场设备状态和人员作业过程；通过远程诊断技术查看设备的实时信息并进行远程诊断，提高作业指导的可靠性；在运维工作现场通过AR技术，帮助现场运维人员实时获取运维所需的设备信息、作业工单，同时附带带时标现场过程管控录制、缺陷发现处理记录，可用于事故分析和责任归属确定，与指挥中心进行互动交流、信息互传共享，提高运维工作效率。

在现有在线监测上位机的基础上，根据运维工作的需要扩展变电设备的在线监测功能，将在线监测数据根据变电设备CIM模型重新整理统一输出，对变电站设备状态进行监视与评估，可以给远方指挥中心传送实时状态数据，给设备状态检修工作提供可靠的数据源。通过增加AR和多媒体通信接口，使得动态运维子站具备信息中转站功能，给作业人员的穿戴AR装置和机器人等现场采集设备设立单独的通信通道，通过电力数据网远传现场视频和指挥指令等信息。

三、AR技术在变电动态运维中的应用

（1）精确定位技术

通过穿戴AR系统内置的GPS模块及RFID或其他WIFI模块，获取作业人员的位置，对于了解作业人员周围环境，检索相关帮助信息至关重要。位置信息作为主要检索条件，围绕地理图、精确定位、变电站装置模型建模，利用算法模拟仿真作业人员的环境，提供帮助性信息。

（2）视角跟踪技术研究

AR是对现实环境的增强技术，而现实环境的摄录需要穿戴AR系统配置的摄像头完成，摄像头随同作业人员的视角改变摄录角度，同时在显示屏上显示，为在准确位置添加帮助性的文字标签、地图等信息，需要将当前视角作为参数传入系统，以准确查询到相关信息在准确位置显示。

（3）基于AR的变电站信息库

使用AR技术的最终目标是帮助现场运维作业人员更好的完成工作，主要起辅助作用，大量的辅助信息来自基于AR的变电站信息库。建立有价值的符合AR技术需要且满足运维工作需求的大容量、高效信息库是所有应用的基础。

（4）实境图形分析算法研究

AR技术的核心和难点功能是实境图形的实时分析，只有识别出图形中的有价值信息才能准确地利用信息库内的信息做到虚实结合。实境图形的分析有很多实际的案例，如人脸、建筑、符号的识别，对于变电站来说，能够识别出一二次设备，提供设备的厂家、参数等有价值信息，是未来研究的方向。

结语：

基于AR的变电动态运维系统可以辅助运维人员在工作场所安装部署设备，将这些设备为用户提供一个强大的实时性操作，保证后台操作的一致性和全面性，能够利用这些特点更好的进行操作和服务。基于先进的标识实现设备的安全流转操作，保证变电设备的运行安全，还可以进行设备事故分析、责任划分，同时利用这些系统实现信息获取，建立一套运维安装监测系统。该系统能够完善当前维修模式，进一步提高变电设备动态维修，具有重要的作用和意义。

参考文献：

[1]齐文平，姚京松，刘晓芳等.增强现实（AR）技术在电力设备智能巡检中的应用[J].电子产品世界，2017，24（5）：58-60.

[2]王廷魁，顾星月，杨喆文等.增强现实（AR）技术在设备维护中的应用[J].工程研究-跨学科视野中的工程，2017，9（2）：173-180.