关键字：AR技术、变电巡检作业、必要性、可行性
1 AR技术介绍
AR技术，是英文Augmented Reality的缩写，中文翻译成增强现实技术。AR技术将现实世界中的一定的时间、空间范围内中难以体验到的实体信息通过数字科学技术模拟仿真后再叠加到现实世界上被人类的感官所感知，从而达到超越现实的一种感官体验。
一个完整的AR系统主要包含显示技术，如显示器、电视、头戴式显示技术、眼镜等；跟踪定位技术与标定技术，对位置与方位进行检测，将现实世界与虚拟世界的坐标统一起来；界面与可视化技术，将现实世界与虚拟世界的图像结合起来呈现在用户面前。如图1中，桌面上的摩托车是虚拟的模型，因为与真实的图像在三维空间中结合在了一起，所以遮住模型后面的电脑和桌子。
图1 虚拟与现实结合实例
AR能提供用户在现实中无法直接得到的信息，展示的是一个被补充和增强了的世界，使得人们眼中的世界更加多样化。目前，随着AR技术的逐步完善，其用途也在逐步的广泛化，其中包括体育娱乐与游戏、教育、医学、商业贸易等领域都有所涉及。但是在变电巡视作业中的应用却未曾涉及。
2 变电巡视作业中应用AR技术的必要性
2.1 变电巡视作业的概念及特点
变电巡视作业是指运维人员在值班期间应按照规定对所辖站一、二次设备进行巡视检查，对设备的异常和缺陷做到及时发现、认真分析、正确处理、做好记录并及时汇报的过程。其特点主要包括以下几个方面：
①周期性巡视工作量较大：一般110千伏的无人值守变电站，5-7天巡视一次，高温、重负荷情况下，巡视周期缩短，并且变电运维站管理人员可根据变电站现场巡视、缺陷情况、设备评级、设备评价及工作要求进行综合分析，对整个站的运行状态进行评估。
②巡视工作基本以人力为主：变电站巡视人员需要在巡视工作前首先查阅相关资料，了解设备的缺陷记录、运行日志等记录及负荷情况，掌握设备的运行状态。在规范着装后，进行合理的巡视分工，做到设备分工合理无死角。在巡视的过程中，应当随时对设备的情况进行记录。巡视完毕后将人工记录的内容进行系统录入。整个过程，基本依靠人工，工作量较大，且容易发生漏记、错记的情况。
③设备缺陷分类多需多次查阅资料：设备缺陷可分为三类，分别为危急缺陷、严重缺陷、一般缺陷，三类缺陷总数在变电部分有600多种。设备巡视人员在无法全部记录的情况下，只有在巡视设备后查阅缺陷分类情况以定性其缺陷的类别，工作效率低。
2.2 AR立体重构功能切合变电巡视作业的特点
从上述的描述可以看出，目前的变电巡视工作基本以人工为主，并且需要多次查阅才能完成缺陷的定性。随着数字化以及大数据时代的到来，单一的人工巡视方式显得效率相对低下，人机交互的水平太弱。而与传统的人工巡视模式相比，利用AR技术直接对巡视设备进行扫描，读取需要检查的项目，对扫描得到的缺陷进行自动识别和归类，能大大提高巡视质量，同时也降低了技术门槛。
2.2.1巡视项目可视化开发应用
将标准化作业指导书中所提到需要巡视的内容进行图形化处理，利用AR技术识别巡视过程中的图像，并用特定的标识进行标注。如图2为变压器巡视过程中需要巡视内容的图形化标识，按照从左到右，从上到下的顺序分别为套管温度、变压器油位、变压器油温、电流值、电压值、功率值、电流值、硅胶颜色、历史缺陷、直流电流值、直流电压值、排风扇。图3，则是利用AR技术将需要检查的内容和图形标识进行结合。
利用图形标识能帮助变电巡视人员更好地了解需要巡视的内容，对接下来的工作有全局性的认识。
图2 变压器巡视部分图形标识
图3 AR可视化界面
2.2.2巡视标准集成显示
每项巡视项目，都会有基本的巡视标准。由于巡视标准较为复杂，所以对变电巡视人员的专业性要求相当高，但是，就算是老变电巡视员，往往也容易忽略某些需要关注的细节。如巡视过程中实时查阅巡视标准则大大降低了巡视作业的工作效率。
利用AR技术，变电巡视员只需要点击可视化界面上的图形标识，系统就会自动调出相关的巡视标准。如图4巡视人员点击图形标识调出了套管的巡视标准。这使得巡视作业人员在巡视过程中就能实时查询巡视标准，提高巡视精度。
图4 套管巡视标准
2.2.3自动测量信息及显示
利用图像识别技术以及红外成像测温技术同AR技术进行整合，在读取设备参数的同时利用AR技术将识别结果与参考值进行实时地展示。如图5利用智能图像识别识别技术读取了变压器油温，并且系统向巡视人员展示了当前的温度以及历史最高温度，以供变电巡视作业人员参考。如图6利用红外成像测温技术对套管温度进行了展示。
AR技术使得巡视的信息和结果更加直观，巡视人员直接在巡视过程中就能对巡视结果进行精准地判断，无需再在事后进行数据的记录和标准的查找。
图5 变压器油温读取
图6 套管温度测量及读取
2.2.4历史记录储存及分析
利用AR技术巡视变电设备，并将巡视结果进行储存，在下次巡视过程中如需要先前的数据，就可以实时调出并进行显示，如图7，巡视人员针对变压器原有的历史缺陷，散热片上部渗油，调出了之前巡视得到的历史照片。图5中，测量得到油温后系统调出了历史最高温度进行了对比，以便于变电巡视人员对设备的运行情况有更好地掌握。
图7散热片上部渗油历史缺陷图片调取
3 变电巡视作业中应用AR技术的可行性分析
AR技术实现了人类视觉、听觉和触觉等各种感知能力的延伸，具有广阔的应用前景。AR技术的开发应用得到了我国政府的大力扶持。2016年上半年，在工业和信息化部电子信息司的指导下，中国电子技术标准化研究院编写了《虚拟现实产业发展白皮书》，通过财政专项基金促进AR技术的产业化。浙江省电力公司2017年印发了《浙江电力2017年智能运检技术管理二十项重点工作》，其中第六点特别提到了试点智能巡检新模式。
此外，AR技术应用于变电巡检作业的实现方式也已经正式实现。如下图8，一种基于智能安全帽的巡检装置，包括安全帽、AR智能眼镜、红外成像模块、照明装置、移动电源模块等。AR智能眼镜选用微软Hololens眼镜，它相当于一台小电脑，能实现内部存储和程序运行，在使用前，工作人员先将巡视标准进行录入，使用过程中，利用程序的控制实现巡视标准和历史数据的调用。同时，Hololens眼镜还具备了AR技术，可以对现实进行增强成像，工作人员可以通过语音和手势与其互动，从而实现图标和工作流程的选择。另外，红外成像模块用于电气设备温度的测量，数据可上传至Hololens眼镜进行显示。
从技术层面上来看，目前，AR显示的物理感、时间真实感、行为真实感尚未达到理想的状态，但是随着谷歌、微软、IBM、英特尔等世界各大科技公司的参与，相信在不久的将来，AR技术必然会突飞猛进，其成本也会大幅下降。所以从长远来看将AR技术应用到变电巡视工作中去是切实可行的。
图8 一种基于智能安全帽的巡检装置
4 总结
AR技术应用于变电巡检作业中，将巡检内容、巡检标准、历史数据等重要信息进行场景化展示，这不仅是巡检方式简单的改变，还是对巡检内容和信息的深度加工。AR技术改变了单一的人工巡检模式，让巡检过程更加智能，增加了人机互动的环节。AR技术与变电巡检作业相融合必将让巡检工作变得更加全面、安全、智能。
参考文献：
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[3]张晨，裴莉，王聪，徐勇，陈涛. AR技术在机械化生产中的应用[J]. 农业网络信息，2013，（12）：48-51.
论文作者:孙舒柳,潘建乔,吴迪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
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