智能配网运维5G+VR/AR的融合创新与应用

罗芳

（云南云电同方科技有限公司，昆明 650217）

0 前言

配电网不仅设备种类多，并且覆盖范围较广，与输变电设备不同，配电设备总量也较多，且也更贴近居民生产生活核心区域，电力设备由于电压等级高、体积大、布局分散、设备组成复杂等原因，一旦发生故障，容易导致火灾、爆炸等较大危害，加上管理基础薄弱，安全隐患更加突出。

主要表现在：日常巡视难以覆盖全部点位，运维人员数量不足，设备巡视不到位；设备配网作业人员的安全意识、业务技能与业务需求差距比较大，设备固有风险比较高，运维和可靠性矛盾突出，配网作业环境复杂，作业风险分析不充分；设备较为分散、信息记录不全，难以掌握设备全部工况，日常运维工作缺乏针对性；随着电力设备逐步更新，形成电力设备规模大、种类多的局面，当前检修过程依然采用纸质记录，不能及时发现线路隐患；复杂区域的巡检工作困难，通常采取重复性人工现场巡检勘察，提高了运维成本等。

随着各个地区5G试验基站的建立，5G+VR/AR 配网运维方法在5G技术的基础上，对虚拟技术、语音交互技术、无人机巡检技术等技术在配网运维中进行融合应用研究，实现配网运维作业过程可视化、音视频远程实时交互，实现快速对现场设备进行拍摄、现场巡检信息的语音录入、配网资料的快速搜索等功能；并通过虚拟现实与无人机的联动控制，可有效对高空设备，例如台变、线路和杆塔，进行全方位巡检和拍照；此外，基于5G技术的高带宽、低延时的音视频数据传输，实现远程专家对现场作业人员的指导，提高运维作业效率。

1 5G+VR/AR 配网运维技术

图1 5G+VR/AR配网运维总体流程图

1.1 5G+VR/AR研究内容

1）可穿戴技术在配网巡检业务中的应用：选取适用于配网巡检业务的分体AR眼镜，利用其便于穿戴、续航时间长、可与手机进行通信互动的特点，并且通过其所搭载的通话、摄像、导航和定位等基础功能，设计实现满足配网巡检工作中语音交互控制、数据采集、远程协助等功能的人机交互系统，以此提升配网巡检工作的信息化水平。

2）语音交互控制与现场巡检信息语音转写录入研究：研究语音识别技术、语音交互控制技术和语音文本转换技术，实现现场带噪条件下的语音识别，以及作业人员通过语音指令对AR眼镜人机交互系统进行控制和操作，完成现场设备的拍照，并将设备巡检信息，以现场人员语音输入的方式将其转换为对应文本信息，完成巡检信息的录入。

3）基于VR眼镜与无人机联控的配网高空设备巡检技术研究：根据配网线路周围建筑及树木密集、可用空间小的特点，研究利用小型无人机和VR眼镜联动控制技术，实现对配网高空设备的巡检和图像数据采集。VR眼镜与无人机的联动，可有效定点悬停检测和图像数据采集，克服VR眼镜对焦距离近和观测视场小的难题。

4）AR眼镜在配网远程作业协助中的应用：研究基于AR眼镜的语音交互、视频共享技术，当作业人员在现场作业时遇到难以解决的问题，远程专家可通过远程系统实时连接到AR眼镜，与作业人员共享视角，然后通过语音方式对现场操作人员进行指导，帮助其解决现场作业问题。

1.2 5G+VR/AR 配网运维关键技术

1）5G网络切片技术：网络切片主要包括接入、传输、核心网切片，网络切片标识，网络切片端到端管理，网络切片端到端SLA保障共4项关键技术[2]。5G可根据不同需求，定制网络性能、接入方式、服务范围和部署策略，有助于行业分步骤、按需、快速部署新业务所需的网络[10]。配网作业通常都是长时间或者大范围作业，因此选用分体AR眼镜，以确保续航时间和通讯。分体机由手机供电，应用APP也是安装在手机上，并由手机负责与后台通讯，因此采用5G+APN方式进行组网。

2）5G+VR/AR 融合技术：大规模的组网将在部分城市和热点地区率先实现，能快速推进VR终端服务的产业化进程[1]。人工智能是基础的赋能性技术，和VR/AR技术相融合，能提高虚拟现实的智能化水平，提升虚拟设备的效能。AI赋能虚拟现实建模，使得虚拟对象与虚拟环境和用户之间进行自然、持续、深入交互。AI提升虚拟现实算力，边缘AI算法能大幅提升虚拟现实终端设备的数据处理能力[3]。VR/AR和云计算、云渲染结合，将云端的显示输出、声音输出通过编码压缩后传输到用户的终端设备中，实现VR/AR业务的内容上云和渲染上云，能够对VR/AR业务进行快速处理[4]。在设备和系统维护检修方面，虚拟现实技术能通过数据传输与实时分析，实现从出厂前到销售后的全流程检测，突破时间、空间的限制，实现虚拟指导和现实操作相结合，实现预判性监测维修服务[5]。

3）VR眼镜与无人机联控技术：研究拼接视频在VR眼镜中的导入技术，实现VR眼镜与无人机采集的图像、视频数据及传感器的无缝集成，提升电力巡视过程中人机交互体验。在头部的重要节点设计集成加速度计、陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，捕捉头部的运动数据，再将这些数据通过数据传输设备传输到数据处理设备中，经过数据修正、处理后，传输给无人机，并使得无人机随着头部姿态的改变真正、自然地运动起来[6]。

1.3 5G+VR/AR 配网运维技术难点

1）VR与无人机联动控制技术：在语音识别的基础上，需要进一步研究通过AR眼镜对无人机的操作，在现场巡检复杂的环境中，如何能够精准的对无人机进行控制，以完成无人机对高空设备的巡检和图像数据采集，为此，需要对语音识别的效率，准确性等方面进行深入研究。

2）5G技术融合与虚拟现实关键技术难度大：目前，5G技术逐步开展商用，5G的覆盖及5G切片等技术难度大，需要开展研究，另外，5G的安全性需要开展相关研究，同时5G+VR/AR 配网运维方法重点依靠虚拟现实内容的制作和硬件设备的体验。好的内容、好的设备、好的网络成为了该方法成功实施的关键。

1.4 5G+VR/AR 配网运维创新点

1）通过VR眼镜与无人机的联动应用，实现VR眼镜对无人机的控制操作和无人机视角共享，有效对配网高空设备进行巡检和图像数据采集,克服AR眼镜对焦距离近和观测视场小的难题。

2）利用AR眼镜的语音交互、视频共享技术，实现作业人员视角共享、远程专家协助，通过语音与作业人员进行交流，对现场操作人员进行指导，帮助作业人员解决现场问题，通过语音与文本的转换，实现巡检信息的快速录入。

3）5G+电力配电网推动大量智能微型传感器在配电设备中的应用，5G通信技术应用，促进电网“智能化”、“透明化”、“可感知、可互动”，助力电网向智慧能源运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型发展[7]。

2 5G+VR/AR配网运维未来展望

1）采取装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定位系统的无人机，可沿电网线路进行定位自主巡航，实时传送拍摄影像，监控人员可在电脑上同步收看与操控，提高了电力线路巡检的工作效率。部分单位开发的现场作业移动应用[8]，配置了可穿戴设备，可以检测现场人员的身体健康状况，健康检测数据与现场工作环境，从而更好地确保作业人员的人身安全。

2）将AR眼镜与无人机、AI语音相结合，实现智能化可穿戴设备并应用到电力配网巡检业务，通过语音控制及现场拍照，辅助完成配网巡检、远程协助等工作，在配网方面并没有成熟的案例。5G+VR/AR 配网运维方法通过选择试点配网业务场景，定制基于AR眼镜和无人机、AI语音相结合的智能可穿戴设备，辅助开展配网巡检、远程作业协助等业务，具有较高工程实践价值。

3）5G是基础、平台性的技术，和VR/AR技术相融合，能催生出种类丰富的虚拟现实应用。随着5G技术的商用，未来，配网开展虚拟技术、人工智能技术、无人机巡检等技术将更成熟，其融合应用也将被广泛应用于各大业务领域中。为实现上述目标期许，在一些关键技术与理论支撑上，后续研究仍然面临着巨大的挑战，需要不断进行技术探索及应用创新[9]。

3 结束语

5G+VR/AR 配网运维方法基于5G通讯技术，通过对虚拟现实、语音交互、无人机巡检、知识图谱等新兴技术在配网运维中的融合应用研究，主要实现配电网的智能运维以下几个方面的内容：

1）实现配网巡检作业信息的自动化采集，现场巡检作业人员通过可穿戴设备的语音交互控制，可快速对现场巡检设备进行照片采集，并利用语音文本转换技术，将现场设备巡检信息通过语音输入的方式转录为文本信息，提高现场巡检数据采集虚拟现实技术的便捷性和全面性。

2）通过可穿戴设备技术，实现对配网设备档案及作业指导资料的快速查询，帮助新员工快速了解配网现场情况，提高设备运维能力。

3）利用可穿戴设备，实现基于语音、视频技术的远程协助，作业人员发现解决不了的难题，可以通过该设备向后台人员寻求远程协助解决方案，并根据后台人员的提示进行操作，提高运维作业效率。

过去几年，VR、AR在理论研究、关键技术创新、应用拓展等方面取得了突破性成果。未来，随着VR、AR技术的不断进步，在电网配网运维领域5G+VR/AR配网运维方式，有望突破时空约束，进行远程运维，不仅能解决人工巡视困难，提高电网巡视效率和质量，而且更能提高线路的安全管控水平，使得电网配网运维管理上升到一个新的高度。