何智頻，傅建鋼，趙 能，酈永傳，駱 斌

（浙江省諸暨市東白電力安裝工程有限公司，浙江 諸暨 311800）

電力設備巡檢工作是為確保輸變配電線路和設備安全工作，通過巡檢掌握線路運行情況，找到設備缺陷和線路安全隱患，提出檢修內(nèi)容消除缺陷。電網(wǎng)巡檢是確保輸變電線路安全的重要條件，通過電力巡檢可以及時了解線路設備運行情況，發(fā)現(xiàn)設備存在缺陷提出檢修建議。目前我國大部分電力企業(yè)在設備巡檢中存在數(shù)據(jù)統(tǒng)計不完善，工作效率低等問題。隨著科技的發(fā)展，智能技術(shù)發(fā)展迅速，全新科技產(chǎn)品進入各行業(yè)。智能穿戴設備以高效交互為理念，AR技術(shù)推出后在現(xiàn)場服務、設備檢修等行業(yè)得到廣泛應用，有效提高行業(yè)工作效率。

1 基于AR技術(shù)的電力設備智能巡檢的意義

電力的出現(xiàn)改變?nèi)藗兊纳罘绞?，生產(chǎn)依賴于電力，電力出現(xiàn)問題，通信照明系統(tǒng)等基礎設施陷入癱瘓。隨著社會的進步，一些工業(yè)企業(yè)電力設備信息安全事故頻發(fā)，為社會造成不良負面影響[1]。如何保證電力設備安全運行，及時排除發(fā)現(xiàn)安全隱患，是電力設備系統(tǒng)巡檢管理的新課題。

電力設備巡檢是電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，是電力設備平穩(wěn)運行的保障，隨著電網(wǎng)規(guī)模擴大，運維巡檢工作量日益增大，國內(nèi)變電站巡檢大多通過巡檢人員憑借自身經(jīng)驗對設備情況核查判斷。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)監(jiān)控制度無法適應企業(yè)信息化發(fā)展，原因是信息系統(tǒng)日益復雜。目前巡檢過程依賴人的主動性，不能及時發(fā)現(xiàn)故障隱患。現(xiàn)有電力設備信息管理系統(tǒng)側(cè)重離線管理，為解決實際問題，確保巡檢人員隨時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱患成為當務之急。有必要采取自動化手段減少巡檢工作量。電網(wǎng)問題日益突出同時物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，大容量數(shù)據(jù)傳輸在現(xiàn)代管理信息系統(tǒng)發(fā)揮重要作用。為電力設備狀態(tài)檢查等應用運行提供可靠保障。

智能巡檢技術(shù)職稱系統(tǒng)具備技術(shù)基礎，基于AR技術(shù)的電力設備智能巡檢系統(tǒng)可以對設備自動巡檢，隨時掌握電力設備運行情況，分析判斷設備系統(tǒng)未來運行情況。AR是實時計算攝影機影像位置加上相應圖像的技術(shù)，技術(shù)目標是把虛擬世界套在現(xiàn)實世界互動，隨著隨身電子產(chǎn)品CPU運算能力提升，預期AR用途得到廣泛推廣。目前電力企業(yè)中巡檢工作量大，易引發(fā)多種問題[2]。通過AR技術(shù)在配電站房巡檢業(yè)務應用，實現(xiàn)AR可視化指導，解決傳統(tǒng)人工巡檢漏檢問題，確保巡檢數(shù)據(jù)真實性。

2 電力設備巡檢技術(shù)研究

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近年來飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)設備監(jiān)視領域側(cè)重于絕緣等內(nèi)容，本文研究對環(huán)網(wǎng)柜等配電設備工況檢測傳感器，包括回路電流等。國外電氣領域積累很多經(jīng)驗科技成果，可以借鑒部分國外科技成果。根據(jù)IEEE搜索外文資料，國外電力巡檢通常以智能機器人巡檢方式自動記錄采集信息，用數(shù)據(jù)庫對巡檢結(jié)果存儲。視頻監(jiān)控大多建立與地理信息系統(tǒng)上，用GPS提供經(jīng)緯度定位信息，人工巡檢獨有高度適應性使其在電力巡檢中占據(jù)主流地位。

我國電力設備巡檢中電氣化領域發(fā)展較晚，大部分企業(yè)電力設備采用人工巡檢方式管理[3]。隨著信息技術(shù)發(fā)展，我國部分地區(qū)推廣信息化程度高的巡檢方式，如北塔BTIM的IT運維管理方案，是對客戶系統(tǒng)中間件，服務器等核心信息監(jiān)控，但存在一些不足。主要包括缺乏實時交互，系統(tǒng)不能接受巡檢人員指令，不能滿足巡檢人員隨時得到設備運行情況需求；大部分電力設備巡檢系統(tǒng)為基于行業(yè)特點開發(fā)實現(xiàn)，針對不同公司不具有針對性；無趨勢分析能力，系統(tǒng)僅靠設定閾值報警，發(fā)生故障后告知運維檢修人員，無法在故障發(fā)生前預警。實現(xiàn)預警必須分析歷史數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)信息趨勢把握未來電力系統(tǒng)設備運行情況。

目前市場智能巡檢系統(tǒng)產(chǎn)品研究大多基于RFID定位，專用手持終端問題是設備體積大，多媒體功能較差。隨著智能手機飛速發(fā)展，可以基于Android/IOS等操作系統(tǒng)開發(fā)APP應用完成巡檢。本文研究基于WIF通信巡檢系統(tǒng)，目前巡檢系統(tǒng)大多在巡檢后人工錄入信息，不便于及時發(fā)現(xiàn)問題。本文應用移動通信技術(shù)，巡檢人員采集數(shù)據(jù)后通過移動互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至云平臺服務器。研究云平臺技術(shù)電力設備巡檢系統(tǒng)，為設備狀態(tài)檢修提供技術(shù)依據(jù)。

3 AR智能巡檢系統(tǒng)設計

AR智能巡檢系統(tǒng)設計包括建立模型，上傳巡檢數(shù)據(jù)，過程監(jiān)控數(shù)據(jù)記錄等。配電站房巡檢中根據(jù)設備管理需要建立模型，巡檢流程是巡檢依據(jù)，對巡檢人員操作過程巡檢，包括巡檢人員信息設定等?？梢越D像識別模型，包括物理參數(shù)與設備識別，實現(xiàn)AR智能巡檢自動識別目標。

巡檢指令是利用管理系統(tǒng)相巡檢人員發(fā)送操作命令，通過管理系統(tǒng)對工作人員發(fā)出指令信號，判斷依據(jù)是通過數(shù)據(jù)服務器管理功能模塊發(fā)送。巡檢人員可通過AR技術(shù)對須巡檢設備全面識別，包括設備屬性，與供電相關(guān)電力物理參數(shù)等。通過計算機視覺SDK，將圖文視頻等模型數(shù)據(jù)與AR眼鏡識別設備巡檢對象對接，AR智能眼鏡識別指定對象實現(xiàn)設備物理參數(shù)識別，收集物理參數(shù)通過判斷模型判斷，根據(jù)相應規(guī)程處理后將收集數(shù)據(jù)發(fā)送到AR眼鏡中存儲。巡檢任務按操作規(guī)程完成后AR眼鏡將存儲數(shù)據(jù)上傳至服務器。作業(yè)人員通過身份登錄APP，AR獲得交互結(jié)果。

巡檢工作中根據(jù)操作指令完成工作，AR眼鏡將巡檢信號上傳服務器。數(shù)據(jù)分析目的是實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集和結(jié)果分析，得到巡檢人員在特定模塊表現(xiàn)，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)推送挖掘。通過對配電站房巡檢數(shù)據(jù)分析檢查，可以得到巡檢人員表現(xiàn)，及時發(fā)現(xiàn)巡檢業(yè)務中的缺陷。大數(shù)據(jù)背景下企業(yè)可通過對巡檢數(shù)據(jù)采集等方式為企業(yè)決策提供依據(jù)。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將采集數(shù)據(jù)結(jié)果過濾綜合，實現(xiàn)以人合設備為中心融合的大數(shù)據(jù)采集挖掘。通過相機拍照記錄異常情況儲存，通過紅外測溫模塊測出設備溫度數(shù)據(jù)儲存到AR終端。

4 AR電力設備智能巡檢系統(tǒng)的實現(xiàn)應用

本文分析AR智能巡檢方法，在建模階段增加圖文視頻等虛擬內(nèi)容，通過語音方式使拍照模塊對設備狀態(tài)記錄。AR智能眼鏡巡檢技術(shù)包括特征信息提取與場景匹配，區(qū)域定位與目標識別。配電站房中環(huán)境，儀表等巡檢場景進行計算機圖形建模，實際巡檢中可以根據(jù)智能導航提示達到位置進行場景圖像采集。

巡檢點所在場景包括設備等進行計算機識別圖形建模，巡檢人員根據(jù)AR眼鏡自動導航提示到達相應位置，將場景圖像與訓練圖像匹配，得到查詢圖像場景吻合訓練圖像。將場景模型定義為離散函數(shù)Tx，y，在窗口內(nèi)取值，是點（x，y）∈w坐標，圖像受到噪聲干擾均值為0，放在坐標（i，j）處模型中的點。模型位于坐標（x，y）概率為模型覆蓋不同像素聯(lián)合概率。選擇參數(shù)時使函數(shù)最大化，場景匹配使用存儲模型采集圖像不同位置匹配存儲空間。

在訓練圖像對特定設備等需識別對象做區(qū)域定位，利用與匹配訓練圖像透視變換關(guān)系，確定查詢圖像待識別目標區(qū)域。通過算法實現(xiàn)基于圖像目標識別，識別出建模操作規(guī)程要求的巡檢點。增強現(xiàn)實SDK將建好對應可視化巡檢流程數(shù)據(jù)傳輸至AR眼鏡，通過SDK指引巡檢人員實現(xiàn)標準規(guī)范化巡檢。AR眼鏡使用中需全方位移動，內(nèi)置頭部姿態(tài)傳感器，實現(xiàn)物體跟蹤，確保頭部運動不影響虛擬信息融合。根據(jù)《配網(wǎng)巡視作業(yè)指導書》指導操作，復雜檢查項通過圖片等形式解說指導，調(diào)出高清電子線路圖。AR技術(shù)采用全方位移動方式，實現(xiàn)巡檢業(yè)務及時跟蹤。

AR-GIS技術(shù)是GIS的分支，AR技術(shù)智能穿戴設備中添加GIS應用大數(shù)據(jù)，是高精度定位導航體驗。AR技術(shù)具有簡潔界面風格，利用AR技術(shù)將GIS應用于大數(shù)據(jù)中，透過智能眼鏡光學元器件投影到人眼視網(wǎng)膜中，電力人員通過語音搜索得到需要信息，技術(shù)使得移動端等工作模式得到發(fā)展，提高工作效率。工作人員根據(jù)AR眼鏡中導航提示進入相應位置，將采集場景圖像與訓練圖像匹配，得到與查詢圖像場景吻合訓練場景。場景匹配通過存儲模型實現(xiàn)圖像匹配存儲。通過AR技術(shù)對巡檢人員指引，AR技術(shù)使用中要全方位移動，在眼鏡頭部安裝傳感器捕捉運動，避免識別受對象頭部運動影響。