邱星浩

摘要：传统的电力设备检修主要依靠大量的经验积累，存在效率低、误检率高、对运行维护人员要求高等问题。本文介绍了基于增强现实技术的变电站设备运维系统，利用增强现实技术在图像识别和信息叠加、实时通信等方面的优势，利用AR智能眼镜等终端设备，实现设备异常自动排除、工作指导、检测数据实时存储和管理功能，可以显著提高检测效率，降低误检率。应用结果表明，基于增强现实技术的变电站设备运行维护系统可以大大提高变电站设备运行检查的效率，提高一线服务能力。

关键词：增强现实;变电站;图像识别;运检

有文件已经对发展智能电网作出重要部署，智能电网加快发展。高级变电站，常规检查一般每3天不少于1次，综合检查每15天不少于1次，专业人员每季度至少检查一次，而变电站作为电力系统的主要组成部分，其日常巡检的有效性和安全性与电力系统的全面运行密切相关[1]。然而，巡更人员仅凭经验检查并生成相应的分析报告，维修决策缺乏科学性、预见性和准确性。随着经济的快速发展，电网规模不断扩大，各种新技术、新设备相继出现在电力系统中，大大增加了电力运行维护的工作量和复杂性。

增强现实是现实世界中一定时间的叠加在空间范围内难以体验的物理信息，将虚拟物体组合成真实场景，并支持用户与之交互，如工程运维为维护等大量重复性工作提供技术支持，如何结合增强现实技术提高电力设备的日常运维效率，增强培训效果成为一个新的研究目标。

借助于增强现实技术在图像识别、图像叠加、信息提取等方面的应用交互、智能纠错等优点，通过智能终端集准备捕捉被检设备的信息。在与后台信息数据库进线比对后，可自动检测设备异常并采用智能模式提醒運输检验人员处理等功能。语音或叠加图像的信件信息提示方式，可以防止检查中的疏漏、粗心等缺陷。另一方面，建立基于增强现实技术的变电站设备维护系统可以预设设备的运行策略和形式，辅助AR终端设备在运维人员的帮助下可以高效地完成对设备的检查。同时，相关检测数据可以直接传输到后台数据库，减少人工记录和录入系统的工作量，大大提高工作效率[2]。本文设计的一种基于增强现实技术的变电站设备备用运维系统是电力行业一种新型的远程运维系统，可以大大提高一线服务能力，节约企业运营成本。

一.系统设计

基于增强现实技术的变电站设备整体运维系统，该框架由AR移动终端和服务器终端组成。其中，AR移动终端可以对现场设备进行识别，显示运输和检验工作流程，记录相关操作，实现与服务器的实时数据传输。服务端实时处理AR移动终端上传的设备状态等信息，将识别结果和后续处理过程传送给AR端。同时，服务器记录用户数据的所有作业流，以供以后分析。数据是无线传输的。支持4G和WiFi传输工作数据。根据运输检验业务的需求，AR终端和服务器的数据流如图1所示。

再根据图一所示流程，将基于增强现实技术管理层级。如图2所示

图二中，管理是设备检验制度的最高层次，管理和安排运行维护任务。系统管理员通过PC机浏览浏览器和数据存储服务器来访问项目、添加和删除等，班次层用来专门存储作业数据，并与管理层和作业层进行通信进行数据传输和接收，利用数据存储服务器来存储行数据[3]。作业层是实现特定调试任务的级别。在每个任务中都有一个作业负责人，多个作业组成员可以使用作业层中的任意AR移动终端设备进行现场数据采集。

二.关键技术的实现

增强现实技术在变电站设备检测中的关键应用，它涉及到设备图像识别、过程引导、远程引导以及人机交互技术等方面，其核心是图像识别。增强现实技术将虚拟场景融入到真实环境中，这就要求摄像机拍摄头部建立真实空间的坐标系。AR设备摄像机是在对人眼视觉范围内的电源设备进行识别后，由运维系统根据需要显示设备相关数据，从数据库中检索图像信息，然后进行区分。

（一）图像识别技术

在操作和维护期间识别设备部件，包括场景识别特定设备组件的目标标识[4]。场景识别用于确定具体设备的运行维护需求和运行维护任务信息;具体设备部门零件实物标识主要是获取待检设备的状态和价值信息。图像识别类型可分为：如闸刀开关、断路器、设备、仪表等的多状态识别。用于指示灯、终端等小目标识别还包括一些字符识别类的液晶数字表和集值识别等。

（二）图像识别算法

本文采用深度学习技术来实现设备识别，并对其进行了仿真yolov3能够更快地检测出小目标和处理图形，它采用算法作为图形识别的核心引擎，通过构建深度卷积神经网络对大量的标记图像进行训练，得到相应的深度学习模型。

三.基于增强现实技术的变电站设备运维系统应用

基于增强现实技术的变电站设备运行维护系统应用范围主要包括：

1）物理识别：研究设备物理识别算法，满足不同角度扫描的要求，达到三维识别的效果。

2）信息叠加：通过AR将与真实物体相关联的信息智能化，将眼镜装置叠加在实际装置上，实现实时匹配效果。

3）工作指导：实时判断操作状态，并语音提醒业务流程。

4）实时通信：设备支持WiFi/Bluetooth通信方式实时传输，保证数据的实时采集和传输，同时采用线路。

5） 数据管理：实时记录操作人员的相关信息和工作过程及设备的实时信息等数据，方便管理人员查看。

总结：本文介绍了基于增强现实技术的变电站设备运行维护，本系统应用于运维人员对变电站设备的运行进行巡检，可以克服传统运维人员巡检工作重复性强、效率低和容易出错的缺点，使工作过程的每一步都得到实时AR系统的辅助。同时，大大减少了手工记录的工作量，提高了检验结果记录的准确性。应用结果表明，基于增强现实技术的变电站设备运维统一，可以大大提高一线服务能力，节约企业运营成本。

参考文献：

[1]孙冬，吉炫颖，王洪香.增强现实技术在变电站设备运检中的应用[J].电力信息与通信技术，2021，19（06）：44-49.

[2]王豪. 500kV变电站虚拟现实仿真系统研究[D].郑州大学，2019.

[3]黄陈. 基于虚拟现实的变电站仿真系统研究与设计[D].河南理工大学，2018.

[4]王顺浦. 500kV变电站设备3D全景监控及培训系统研究[D].山东大学，2017.