智能眼镜在电力行业的应用分析

张沛，孟祥飞，邓晓洋，张浩，顾天雄

(1．北京交通大学电气工程学院，北京市 100044；2．国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江省湖州市 313000；3．国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江省宁波市 315000)

智能眼镜在电力行业的应用分析

张沛1，孟祥飞1，邓晓洋1，张浩2，顾天雄3

(1．北京交通大学电气工程学院，北京市 100044；2．国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江省湖州市 313000；3．国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江省宁波市 315000)

智能眼镜是近几年被提出、而且是最被看好的可穿戴智能设备之一，具有解放双手、随时联网及动态视野分析等突出功能。首先介绍了智能眼镜的功能，对比分析了主流产品的性能参数，从应用的角度提出了评价体系，并对主流产品的技术参数进行了评估。其次描绘了智能眼镜在电力行业运行检修、物资管理和培训教学中的应用场景。最后提出了智能眼镜在电力行业中的进一步应用所需要的技术，并给出发展建议。将智能眼镜引入到电力行业中，有助于提高工作效率，降低企业成本，保证电网安全稳定运行。

智能眼镜；可穿戴智能设备；运行检修；培训；物资管理

0 引 言

随着经济社会的发展，我国电力行业也实现了跨越式发展，然而在前进的道路上必然面临着新的问题与挑战。经济新常态和未来电力市场的改革均使电网公司盈利模式由购售价差向输配电价转变，这必然会出现盈利增速放缓的问题。同时电网公司的未来发展模式将由投资驱动转型为创新驱动与成本控制，这就要求通过压缩运营成本来提高企业利润，而电网公司的主要成本就是运维成本，如何在保证电网安全稳定运行的同时降低运维成本是亟待解决的问题。现有的检修方式无法满足未来运维的新形势与高要求。在人财物资源有限的情况下，为运维人员提供切实有效的工具，从根本上提高运维手段，实现工作效率的提升，才能真正降低运维成本[1-4]。

自2012年4月谷歌公司宣布开发拓展现实眼镜Project Glass项目以来，在世界范围内掀起了对智能眼镜研发的新浪潮，各大科技巨头纷纷紧随其后，在智能眼镜项目的研究上投入了大量的人力财力。Facebook花费20亿美元收购了智能眼镜开发商Oculus、三星公司将其智能眼镜项目Gear Glass列为重点研发对象。2014年7月联想公司发布了其智能眼镜产品NewGlass C100。2015年1月微软公司公布的全息式智能眼镜HoloLens又将智能眼镜的发展推向了一个新的高度。索尼公司的SmartEyeglass、三星公司的Galaxy Glass，百度公司的Baidu Eye等智能眼镜产品也即将发售。智能眼镜自问世以来就以其使用方便、体积轻巧、功能强大的特点受到公众的普遍关注,有望成为继智能手机、平板电脑后全球信息技术产业的新增长点[5-7]。而智能眼镜的出现也为电网运维的新工具开发提供了新的思路。

本文首先介绍智能眼镜主要功能，对比主流品牌智能眼镜的技术参数；其次针对智能眼镜在电力行业中的应用场景进行探讨；最后针对智能眼镜在电力行业中的进一步推广提出发展建议。

1 智能眼镜功能和主要技术参数

1.1 智能眼镜主要功能

智能眼镜是指能像智能手机一样，拥有独立的操作系统，可由用户通过语音或动作控制实现语音视频交流、信息传输及图像识别等功能的眼镜的总称。总结市面现有的智能眼镜，其主要功能有以下几点[8-11]。

(1)获得通知及提醒功能。智能眼镜可以将信息通知和提醒直接显示在镜片上，帮助用户获得弹出式的提醒体验，比手机要直观，避免用户错过重要信息通知和提醒。同时可以通过语音控制或手势控制进行详细信息阅读或提醒内容查看等进一步操作。

(2)语音输入功能。用户可以通过智能眼镜的内置麦克风进行语音输入，通过语音输入功能进行实时记录。此外在有无线连接条件下，用户可通过语音输入功能发送信息给他人。

(3)地图服务及导航功能。用户可以通过智能眼镜的内置地图获取位置信息，在联网状态下还可以根据用户实时位置更新周边路况信息、公共交通数据等。同时用户可使用智能眼镜搭配的GPS定位系统确定室内位置，浏览室内地图。此外还可以结合语音提醒等功能实现导航提示、路线规划等功能。

(4)拍照及录像功能。利用智能眼镜搭载的摄像头，用户可以随时拍照或录像，同时语音控制可以帮助用户解放双手。部分智能眼镜还引入了眼动控制技术，可以实现“眨眼拍照”。

(5)视频通话功能。用户可以通过智能眼镜所搭载的摄像头，在任何有网络的情况下与好友进行视频通话，对方可以以第一视角模式看到智能眼镜佩戴者所看到的景象。同时智能眼镜特有的应用软件还可以帮助用户将所看到的视频图片实时传输给其他好友。

1.2 智能眼镜主要技术参数

性能参数不仅是产品品质优劣的体现，而且是用户购买取向的主要参考依据。为了对各款智能眼镜有更直观的了解，本节将结构方式、处理器、、操作系统、RAM、存储容量、屏幕显示、摄像头像素及电池容量等核心性能参数进行列举，结果见表1。

表1 主流智能眼镜性能参数对比
Table 1 Comparison of performance parameters among main smart glasses

本文从应用角度对市场上常见的智能眼镜构建评价体系，分别从产品的硬度、摄像头分辨率、连接方式、续航能力、定制软件、用户输入、维修保养及安全性等8个方面以5分制进行评分，结果见表2。

表2 常见智能眼镜技术参数对比
Table 2 Comparison of technical parameters among main products

从表2中技术参数的对比结果可以看出，谷歌、爱普生、微软及联想等科技巨头的智能眼镜产品在连接方式、用户输入及定制软件等方面较为突出，其他技术参数较为平均。在摄像头分辨率方面，枭龙XZ001优势较为突出，可以帮助用户获取更加清晰的图像。在连接方式上，Vuzix M100为用户提供了更多的选择，同时其安全性能也较其他智能眼镜产品更加优秀。在续航能力方面，微软Hololens所搭载的电池容量更大，续航能力更强，其维修保养、安全性方面的表现优于其他产品。在用户输入方面，因Meta2可以接入Windows系统，相较于其他产品有更多的选择。

2 智能眼镜在电力行业的应用场景

由于智能眼镜具有解放双手、所见所得及实时交互的功能，智能眼镜在电力行业中具有广泛的应用潜力。本节从智能眼镜在运行检修、物资管理及教学培训3个方面的应用场景进行展望。

2.1 智能眼镜在运检中的应用

在运行检修中，智能眼镜的应用对减少人力支出，保护一线工作人员的人身安全，提高工作效率，保证电网的安全可靠运行有促进作用[12-15]。

(1)防误操作。由于巡检工作量大，而且检修人员的业务水平良莠不齐，在作业过程中容易出现误操作的情况。为了防止误操作，可以让检修人员佩戴智能眼镜，通过智能眼镜识别当前设备，确保对需要操作的设备开展工作，从而避免误操作。例如当检修人员要操作操显装置时，先通过智能眼镜识别出该设备的型号，并以语音和文字的方式提醒工作人员，工作人员确认是否是当下要操作的设备，从而达到防误的效果。

(2)增强现实。在现场作业中，运检人员目前难以立即获得部分设备的状态信息及基本数据，对运检工作的快速开展造成了一定的影响。现场运检人员佩戴智能眼镜，在辨识出设备后，后台能及时将设备参数、历史检修记录、运行状态等信息推送给现场运检人员，并通过智能眼镜有效地展现给现场运检人员。图1为智能眼镜在增强现实中的应用。

(3)作业记录。在巡检作业中，运检人员通常需要对作业过程进行记录，而传统的记录方式难以记录整个作业过程，而且不同运检人员对现场情况的理解也不尽相同。为改善此类情况，可以让运检人员在整个作业过程中全程佩戴智能眼镜，对于巡检或者作业过程中需要记录的内容以照片、视频等方式进行存储，保证文字、图片、音频、视频的同步保存。图2为智能眼镜在作业记录中的应用。

图2 智能眼镜在作业记录中的应用Fig.2 Application of smart glasses in work record

(4)操作指导。目前，操作票大多都是在操作之前打印出来。现场需要2名运检人员，一名人员手持操作票，另一名人员进行操作。智能眼镜的出现能把操作票直接发送到运检人员的智能眼镜显示屏上，现场运检人员可根据显示的操作任务及操作顺序进行工作，不但提高了工作效率，而且节省了人力。图3为智能眼镜在操作指导中的应用。

图3 智能眼镜在操作指导中的应用Fig.3 Application of smart glasses in operation guidance

(5)远程指导。随着电网建设的不断发展，不断有新设备新技术应用到其中，这对现场运检人员提出了更高的要求，由于让每名工程师对所有设备情况都应对自如是极其困难的，所以有时会碰到难以解决的技术问题，这可能会导致一个局部的小事故因不能及时解决而逐步恶化成系统性问题。当佩戴智能眼镜的运检人员碰到此类情况时，可以通过智能眼镜向监控中心寻求技术指导，监控中心工作人员通过回传的现场视频以及现场工作人员的音频判断技术难题的解决办法，并通过语音的方式进行技术指导。

此外在设备的维护和保养中，有时也需要专业人员的协助。智能眼镜的远程语音及视频功能对于此类问题的解决有极大的帮助。现场工作人员可以将现场情况通过语音或视频实时传输到运监中心，进行实时沟通与咨询。后台专家可以借助第一视角摄像头观察现场情况，通过语音指令或者远程控制智能眼镜的显示对现场人员做出具体指导[12]。同时还可以借助智能眼镜与设备厂家的工作人员实时联系，寻求进一步技术支持。智能眼镜的配备，节省了专家到达现场的时间，极大地缩短了问题解决的时间，提高了工作效率，保证了电网的安全可靠运行。图4为智能眼镜在远程指导中的应用。

2.2 智能眼镜在物资管理中的应用

扫描枪在电力物资管理的日常中应用十分广泛。借助扫描枪，仓储工作人员在收取货物的同时可以完成对库存物资信息的实时更新，有效提高了工作效率。但是正因为在收取货物的同时，还需要操作机械，扫描枪在一定程度上限制了工作效率的进一步提升。智能眼镜的使用，可以帮助仓储工作人员解放双手，实现任务单的自动接收反馈以及物资信息的实时更新，对工作效率的提高有促进作用。

图4 智能眼镜在远程指导中的应用Fig.4 Application of smart glasses in remote mentoring

(1)远程接受任务单。仓储管理人员可以利用智能眼镜扫描仓储工作人员的工牌条码，后台系统通过图像或识别码辨识后，自动将当日工作任务以任务单的形式逐条展现在仓储工作人员的智能眼镜上。同时后台系统还可以根据任务单中各物资的位置关系、取货难易程度、是否需要操作机械等因素，为仓储工作人员规划出最佳取货顺序，并逐条展现在智能眼镜的显示屏上。

(2)智能导航。仓储工作人员可以利用智能眼镜内置地图，或在联网状态下实时更新地图，在输入目的地后，由智能眼镜将最优路线显示在屏幕上，同时可以借助自身搭载的GPS定位系统帮助仓储人员确定自己的具体位置，此外还可以通过语音提示功能指引路线并对偏离路线的情况进行警示，帮助仓储人员尽快到达目的地。图5为智能眼镜在智能导航中的应用。

图5 智能眼镜在智能导航中的应用Fig.5 Application of smart glasses in intelligent navigation

(3)货物识别。当仓储工作人员借助智能眼镜的指引到达货物位置后，可利用智能眼镜的图像扫描及识别功能对货物进行识别，以确定仓储工作人员是否取货正确，在识别确认无误后，完成与后台物资信息的实时更新，并对此次工作标记完成，同时将下一项工作的相关信息呈现在智能眼镜的显示屏上。图6为智能眼镜在货物识别中的应用。

图6 智能眼镜在货物识别中的应用Fig.6 Application of smart glasses in item identification

(4)交叉口避让。在收取大型货物时，仓储工作人员有时需要借助装卸车等工具。而通常仓库中货架安排紧凑，货物摆放较满。在通过交叉口时，仓储工作人员的视线容易被货架遮挡，容易造成安全事故。而智能眼镜的使用，可以将定位信息实时传输给后台，后台系统根据各工作人员的位置及速度对可能发生的碰撞事故进行预警，避免安全事故的发生。图7为智能眼镜在交叉口避让中的应用。

图7 智能眼镜在交叉口避让中的应用Fig.7 Application of smart glasses in intersection collision

2.3 智能眼镜在教学培训中的应用

对新员工的教学培训是十分必要的，不但关乎能否及时解决现场问题，还关乎着人身安全问题。仅通过传统的书本教学模式难以让员工对实际情况形成全面的认识，有时难以完整表示甚至偏离现场实际情况。同时组织员工现场学习不但会耗费大量时间，延误培训进度，而且难以维护现场秩序，存在安全隐患。智能眼镜的使用不但可以降低教学成本，而且有助于提高员工对设备、技术及现场环境的了解，对提高学习效率有积极的作用。

(1)设备培训。由于部分电气设备体积庞大，且内部器件无法直接看到，传统针对电气设备的学习只能通过视频或现场教学，不仅学习效率低下，而且难以让新员工对设备有全面系统的认识。在设备教学过程中引入智能眼镜，不但能展示设备的工作原理、基本功能、基本参数及器件构成，而且可以通过3D图像模拟设备各类工作状态及故障状态，加深员工对设备的认识。同时员工可以在智能眼镜显示的操作流程的指导下对简单设备进行实际操作，提高设备使用熟练度，提升员工技能[16]。图8为智能眼镜在设备培训中的应用。

图8 智能眼镜在设备培训中的应用Fig.8 Application of smart glasses in equipment learning

(2)现场培训。现场培训有助于弥补理论学习的不足，提升教学质量，但由于电力行业的特殊性，现场培训一方面难以对所有设备情况及系统运行情况做详细讲解，另一方面还需考虑现场人员的人身安全问题。引入智能眼镜辅助现场教学，不但可以自动识别相关设备，显示其基本信息及运行工况，而且可以模拟各类现场事故及突发情况，有助于节省教学成本及人力资源，让员工更好地熟悉现场操作流程，提高学习效率。图9为智能眼镜在现场培训中的应用。

3 结论及发展建议

智能眼镜的应用为电力行业的发展提供了新思路，这一前沿科技产品在电力行业中的应用前景十分广阔。然而，智能眼镜在电力行业中的应用与研究还处于起步阶段，需要进一步的研究与尝试。

图9 智能眼镜在现场培训中的应用Fig.9 Application of smart glasses in site training

(1)提高语音识别技术。语音识别技术可以自动识别佩戴者的语言指令，经分析处理后做出相应的动作。但因电力行业工作的特殊性，运检人员等现场工作人员的工作环境复杂多变，不但会遇到强风等恶劣天气而且现场设备的噪声也会对智能眼镜的语音识别产生负面影响，一旦智能眼镜无法识别佩戴者的语音指令，就会直接导致运检人员的工作效率下降，影响现场作业。

(2)提升图像识别技术。图像识别技术能够帮助辨识设备，向操作人员展示相关设备信息。在实际工作中，设备所处环境的光线较差，设备被障碍物遮挡或设备较远导致无法呈现清晰轮廓等情况都是现场人员经常碰到的问题，而这些问题会造成图像无法识别或识别错误，严重影响图像识别的准确性与速度。

(3)优化增强现实技术。增强现实技术是一种实时计算摄影机影像位置及角度并加上相应图像的技术，通过在三维尺度空间中增添定位虚拟物体，实现真实世界与虚拟世界的信息集成，具有实时交互性。增强现实技术处于起步阶段，目前大多数增强现实系统都运用在预知的环境中，针对非预知环境的增强现实系统较少，而电力行业工作人员现场作业时经常需要面对未知的情况。同时现有增强现实系统运用于户外情况时需要佩戴许多辅助设备，对于电力行业工作人员而言，不但限制了其行动能力，而且极易引起安全问题。此外增强现实系统对实时性要求非常高，其虚拟物体必须实时生成并被准确描绘到现实景象中，这就对智能眼镜所搭载的系统及CPU等核心部件的性能提出了更苛刻的要求。

(4)简化控制方式。智能眼镜最大的优势之一就是其解放双手的控制方式，现有的智能眼镜控制方式包括语音控制、手势控制及眼动控制。因电力行业的特殊性，有时现场工作人员无法进行手势控制，只能通过语音控制及眼动控制实现指令控制，而语音控制不但受制于现场环境的嘈杂程度，还需要佩戴者必须严格按照标准语音指令的要求发送命令，这就影响了工作效率。目前部分智能眼镜还可以通过对眼动的跟踪实现控制，眼动跟踪就是对眼睛的注视点或者是眼镜相对于头部的运动状态进行测量的过程。但其对眼动轨迹识别的准确性和捕捉速度还有很大的提升空间。

此外为了充分适应电力行业，还应开发相应的电力行业专业软件及硬件。比如在软件方面，应开发相应的电力行业内置数据库，实现无网络条件下的数据检索。在硬件方面，应将智能眼镜与安全帽无缝结合，在不破坏安全帽整体结构的情况下，保证智能眼镜的稳定固定。同时还应充分考虑现场环境条件及用户个人情况，增加红外测量、环境测量等传感装置及墨镜、近视镜等个人配件。

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(编辑 景贺峰)

Application Analysis of Smart Glasses in Power Industry

ZHANG Pei1，MENG Xiangfei1，DENG Xiaoyang1，ZHANG Hao2，GU Tianxiong3

(1.School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;2. Huzhou Power Supply Company, State Grid Zhejiang Electric Power Company, Huzhou 313000, Zhejiang Province，China;3. Ningbo Power Supply Company, State Grid Zhejiang Electric Power Company, Ningbo 315000, Zhejiang Province, China)

Smart glasses are proposed in recent years, which is one of the most promising wearable smart devices. It has the features of hands-free, connecting with Internet at any time and dynamic visual analysis. This paper first lists smart glasses’ functions, compares the performance parameters among main products, and from application view proposes an evaluation framework and applies it to evaluate the technical parameters of main products. Then this paper describes the application scenarios of smart glasses in maintenance, warehouse management, training of power industry. Finally, this paper proposes the future development needs of smart glasses in power industry and some suggestions. Introducing smart glasses into the power industry can help improve work efficiency, reduce the cost of the enterprise, and ensure the safe and stable operation of power grid.

smart glasses; wearable smart device; maintenance; training; warehouse management

TM 73

A

1000-7229(2017)05-0031-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2017.05.004

2017-02-20

张沛(1972)，男，博士，教授，主要研究方向为电力系统调度运行、电力系统规划以及电力信息化；

孟祥飞(1991)，男，博士研究生，本文通信作者，主要研究方向为电力系统分析；

邓晓洋(1989)，男，博士研究生，主要研究方向为电力系统可靠性分析；

张浩(1970)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向为电网调度与控制、输变电设备管理以及电力信息化；

顾天雄(1971)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向为电力生产、电力设备运维检修。