基于AR的变电动态运维系统研究与设计

2018-06-28彭博

中国设备工程 2018年12期

彭博

（云南电网有限责任公司昭通供电局，云南昭通 657000）

变电设备种类繁多，构成复杂，不仅包括变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关和断路器等电气设备外，还包括电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置等。因此，为了能够保证变电设备正常运转，变电设备运维成为关键工作。

变电设备运维具有信息繁杂、工作时间紧迫、工作流程严格等特点，需要有一套动态运维系统以提高工作效率。目前国内对运维工作的管理是基于PMS系统，PMS建立的是一个以资产管理为核心，业务覆盖公司总部、网省公司、地市公司三个层面、贯穿电网输、变、配生产全过程的一体化生产管理信息平台，对实现电网生产集约化、精细化、标准化管理，提高公司资产管理水平具有十分重要的意义。PMS作为生产管理和一线班组的工作平台，通过标准规范、流程监控、安全监控等手段，最终实现对生产管理的风险预控与辅助决策。

PMS系统在规范运维检修的工作流程方面起到了积极的作用，但是PMS本身是个离线的管理系统，在人员跟踪、变电设备信息的查看和变电设备状态监测方面无法提供更多的帮助，运维人员在现场时只能凭借以往经验进行工作，无法获取更多信息以制定运维方案。为解决现场人员对变电设备信息的获取问题，国内外正在进行很多系研究和尝试，这些研究大多以手持移动设备为数据接收终端，指挥中心将工作内容、PMS系统中的设备情况等信息发送到数据接收终端，运维人员携带数据接收终端前往现场，根据得到的信息进行运维工作。此类研究成果在变电设备信息获取功能上做出了一些贡献，但也存在一些缺陷导致实用性不高。首先这些研究都使用PMS系统中的设备台账和缺陷数据，这些数据无法全面的反映设备运行状态，对现场运维工作的指导工作没有起到实际作用；其次，携带数据接收终端的现场人员只能被动的接收信息，发送过来的信息可能无法准确的满足现场工作的需要，现场人员无法快速的获取需要的信息，也无法方便的将现场的实际问题反馈给指挥中心，双方缺乏互动导致信息交流不畅。

为了能够更好的解决上述问题，本文提出以变电设备在线监测技术为数据信息基础，完整记录和分析变电设备的运行状态，使运维人员能快速的掌握设备的状况，并且创新性的在电力系统中使用了AR技术，解决了推送信息定位不明确、信息获取不及时、运维现场和指挥中心信息交流不畅等问题。

1 变电动态运维系统分析

基于AR的变电动态运维系统基于大数据、高可靠和高效率等原则进行设计与开发，可以满足变电设备动态的运维、AR现场监测、远程指导等实际需求，同时保留可扩展接口，将系统划分为四个层次，分别为信息采集层、通信集成层、服务与管理层和高级应用层。

变电动态运维系统信息采集层的主要数据包括四种来源，分别是穿戴AR装备的现场监测数据、继电保护装置的保护信息、故障录波装置的故录信息、生产管理系统的设备信息。通信集成层可以将采集的数据按照网络传输协议进行转换，可以与远方指挥中心实现信息交互和指令交换，具体的传输协议包括AR接口与生产管理接口通信规范，设备保护信息与故障录入信息使用的通信规范。

服务和管理层能够完成指挥中心后台服务器的交互传输，管理后台资源，分别是AR信息管理、故障归档管理、现场视频库管理、设备模型管理、备品备件管理、作业工单管理、人员管理。故障归档管理可以将设备故障存储到数据库，同时可以按照不同的类别记录故障，比如人为故障、自然故障等，实现故障的分类存储和管理。设备模型管理可以针对变电设备3D模型进行管理，模型包括变电器的每一个组件，可以经过渲染集成到多媒体AR显示器上，模拟每一个变电设备的构成。现场视频库管理可针对录制的设备进行存储，可以按照日期、设备名称、视频大小进行分类管理。备品备件管理可以将变电设备维护的每一个组成部件维护整合和拆解，然后将实物保存到仓库中，在系统中进行备注。人员管理可以根据系统用户的实际情况，添加人员名单、工作部门、工作年限等资料，针对人员的信息进行管理，实现人员的动态添加、修改、查询和删除。

高级应用可以实现AR现场监测、变电设备动态运维、保护和故录故障诊断、远程指导、设备台账、备品备件、作业工单、人员指挥。高级应用可以部署于移动设备中，运维人员可以手持移动设备在现场录制视频，将现场设备信息发送给服务器，服务器人员可以通过在线监测等技术实现信息加工，快速的定位故障位置，准确的做出可执行的决策，比如维修或更换等，进一步提高AR技术的应用成效。

2 AR技术在变电动态运维系统中的应用设计

扩增实境（Augmented Reality，简称AR）技术是一种集成多媒体、人机交互、设备建模的信息技术，能够实现计算机机器学习、模式识别、图像处理，是计算机发展到一定阶段的高科技产物。扩增实境AR技术能够实时跟踪用户手势，感知用户的逻辑业务操作，然后生成一个虚拟的、沉浸的操作环境，整合多种信息技术，将其输出到视频显示器中，同时可以配合语音输出到播放器，具有重要的作用。

扩增实境AR技术应用在变电站运维作业中，其可以为现场运维作业人员带来更多有助于提高工作效率和准确性的信息。比如以智能眼镜为穿戴AR装备的时候（穿戴AR装备也可为其他形式的智能设备，在此以智能眼镜为例。智能眼镜为眼镜型可视化终端，形状与普通眼镜类似，在眼镜侧面安装有摄像头作为视频采集装置，使用镜片作为显示设备，配备麦克风和耳机作为声音的输入/输出设备），现场运维人员戴着智能眼镜看向某变电装置，智能眼镜在视野里定位到这台变电装置的时候，开始对这台变电装置进行跟踪注册识别，跟踪注册技术可以将虚拟信息、真实环境进行配准注册，实现虚拟信息和真实场景的无缝叠加。目前，跟踪注册技术主要是基于机器学习，实现跟踪物体特征的预处理和增强。BP神经网络为了提高跟踪注册的准确度，又开始引入深度学习规则，深度学习规则作为一个多层次的感知神经网络，利用强度值向量、矩阵向量等特征的数据进行深度学习，能够更加有效的实现特征识别和提取。智能眼镜识别出这台变电装置后，将显示这台变电装置的信息，如当前运行情况、运维记录、对这台变电装置的运维作业工单等等，现场运维人员根据这些信息进行运维操作。

现场运维人员如果认为现场装置的情况与作业工单上所述不太吻合，可利用摄像头的拍照功能或视频功能将现场情况发送给指挥中心，指挥中心也可要求现场人员对某处进行细致查看，指挥中心的指挥人员通过视频功能远程进行问题的调查。除上述举例外，穿戴AR装备还能显示很多信息，如在变电站内真实一二次设备旁添加文字标签、变电站导航、屏柜布置图、厂家及装置提示信息等等，配备穿戴AR系统的运维人员拥有来自数据库的实时帮助信息，同时可以获取远方指挥中心的指令和引导信息，并能为指挥中心提供及时的现场情况，可以给运维工作的高效完成带来很大帮助。

3 结语

基于AR的变电动态运维系统可以辅助运维人员在工作场所安装部署设备，将这些设备为用户提供一个强大的实时性操作，保证后台操作的一致性和全面性，能够利用这些特点更好的进行操作和服务。基于先进的标识实现设备的安全流转操作，保证变电设备的运行安全，还可以进行设备事故分析、责任划分，同时利用这些系统实现信息获取，建立一套运维安装监测系统。该系统能够完善当前维修模式，进一步提高变电设备动态维修，具有重要的作用和意义。