邱星浩

摘要：傳統(tǒng)的電力設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智能眼鏡等終端設備，實現(xiàn)設備異常自動排除、工作指導、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。應用結(jié)果表明，基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設備運行維護系統(tǒng)可以大大提高變電站設備運行檢查的效率，提高一線服務能力。

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)驗檢查并生成相應的分析報告，維修決策缺乏科學性、預見性和準確性。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，各種新技術(shù)、新設備相繼出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中，大大增加了電力運行維護的工作量和復雜性。

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，如工程運維為維護等大量重復性工作提供技術(shù)支持，如何結(jié)合增強現(xiàn)實技術(shù)提高電力設備的日常運維效率，增強培訓效果成為一個新的研究目標。

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用交互、智能糾錯等優(yōu)點，通過智能終端集準備捕捉被檢設備的信息。在與后臺信息數(shù)據(jù)庫進線比對后，可自動檢測設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)的變電站設備維護系統(tǒng)可以預設設備的運行策略和形式，輔助AR終端設備在運維人員的幫助下可以高效地完成對設備的檢查。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]。本文設計的一種基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設備備用運維系統(tǒng)是電力行業(yè)一種新型的遠程運維系統(tǒng)，可以大大提高一線服務能力，節(jié)約企業(yè)運營成本。

一.系統(tǒng)設計

基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設備整體運維系統(tǒng)，該框架由AR移動終端和服務器終端組成。其中，AR移動終端可以對現(xiàn)場設備進行識別，顯示運輸和檢驗工作流程，記錄相關(guān)操作，實現(xiàn)與服務器的實時數(shù)據(jù)傳輸。服務端實時處理AR移動終端上傳的設備狀態(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)摹ＶС?G和WiFi傳輸工作數(shù)據(jù)。根據(jù)運輸檢驗業(yè)務的需求，AR終端和服務器的數(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，管理是設備檢驗制度的最高層次，管理和安排運行維護任務。系統(tǒng)管理員通過PC機瀏覽瀏覽器和數(shù)據(jù)存儲服務器來訪問項目、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)層進行通信進行數(shù)據(jù)傳輸和接收，利用數(shù)據(jù)存儲服務器來存儲行數(shù)據(jù)[3]。作業(yè)層是實現(xiàn)特定調(diào)試任務的級別。在每個任務中都有一個作業(yè)負責人，多個作業(yè)組成員可以使用作業(yè)層中的任意AR移動終端設備進行現(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)在變電站設備檢測中的關(guān)鍵應用，它涉及到設備圖像識別、過程引導、遠程引導以及人機交互技術(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系。AR設備攝像機是在對人眼視覺范圍內(nèi)的電源設備進行識別后，由運維系統(tǒng)根據(jù)需要顯示設備相關(guān)數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中檢索圖像信息，然后進行區(qū)分。

（一）圖像識別技術(shù)

在操作和維護期間識別設備部件，包括場景識別特定設備組件的目標標識[4]。場景識別用于確定具體設備的運行維護需求和運行維護任務信息;具體設備部門零件實物標識主要是獲取待檢設備的狀態(tài)和價值信息。圖像識別類型可分為：如閘刀開關(guān)、斷路器、設備、儀表等的多狀態(tài)識別。用于指示燈、終端等小目標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

本文采用深度學習技術(shù)來實現(xiàn)設備識別，并對其進行了仿真yolov3能夠更快地檢測出小目標和處理圖形，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)絡對大量的標記圖像進行訓練，得到相應的深度學習模型。

三.基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設備運維系統(tǒng)應用

基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設備運行維護系統(tǒng)應用范圍主要包括：

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

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：實時判斷操作狀態(tài)，并語音提醒業(yè)務流程。

4）實時通信：設備支持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)的變電站設備運行維護，本系統(tǒng)應用于運維人員對變電站設備的運行進行巡檢，可以克服傳統(tǒng)運維人員巡檢工作重復性強、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)果記錄的準確性。應用結(jié)果表明，基于增強現(xiàn)實技術(shù)的變電站設備運維統(tǒng)一，可以大大提高一線服務能力，節(jié)約企業(yè)運營成本。

參考文獻：

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

[2]王豪. 500kV變電站虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)研究[D].鄭州大學，2019.

[3]黃陳. 基于虛擬現(xiàn)實的變電站仿真系統(tǒng)研究與設計[D].河南理工大學，2018.

[4]王順浦. 500kV變電站設備3D全景監(jiān)控及培訓系統(tǒng)研究[D].山東大學，2017.