融合AR 可穿戴设备的发展现状及反窃电效益分析

黄超杰，王喜刚，刘美荣，刘韩杰，孙宇星

（国网延安供电公司，陕西 延安 716000）

0 引言

物联网成为又一次科技与经济浪潮，被世界各国当作振兴经济的重点技术领域，是现代信息技术的一种聚合性应用与技术提升。国家电网有限公司在2019 年创造性地提出建设“三型两网”，其中的“两网”，即坚强智能电网和泛在电力物联网。增强现实（Augmented Reality，AR）技术不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的AR 中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到围绕着它的真实世界。AR 技术包含了多媒体、建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。AR 技术提供了在一般情况下不同于人类可以感知的信息。

1 融合AR 可穿戴设备概述

融合AR 可穿戴设备是一种终端设备，该设备融合了AR 技术、可穿戴设备技术、物联网（Internet of Things，IOT）技术及人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术。其中，AR 技术属于真实世界信息与虚拟世界信息进行“无缝”集成的一种新技术，能够将原现实世界的时间范围、空间范围内难以体现的实体信息，采用计算机科学技术与仿真模拟技术进行叠加，从而使虚拟世界的信息应用于现实世界，被人们所感知。AR 技术与可穿戴技术不断发展，并融入实时视频交互技术，可以实现远程视频协助。可穿戴技术与AR 技术相互融合应用而形成的智能头盔设备便是本次研究的融合AR 可穿戴设备，将该设备应用于反窃电，能够实现背景认知、数据通信、数据集成及基于三维模型的数字化远程指导。而AI 技术则是通过研发用于模拟、扩展及延伸的智能方法、理论及技术应用的一门新技术科学。反窃电应用主要是以人工智能专家系统来实现应用的，该系统的结构示意图如图1 所示。

图1 人工智能专家系统结构示意图

2 融合AR 可穿戴设备的发展现状

目前，融合AR 可穿戴设备在国内外均得到应用，但从应用实际情况来看，国内外的技术应用水平和应用情况均存在一定的差异。但总体上来讲，融合AR 可穿戴设备的发展趋势比较强劲，这主要是基于此类设备的构成技术发展。

2.1 可穿戴技术的发展现状

国外可穿戴技术主要应用于设备巡视、检查、取证、应急救援行业，其采用一体化智能设计，设备包含高清视频采集卡，数据通过内置全网通无线4G/Wi-Fi模块进行回传，并且设备对所处位置具有位置实时定位、实时记录现场情况、规范操作、音频数据实时对讲等功能，方便指挥中心指挥调度。可穿戴智能眼镜可现场、即时、按需提供相关信息、数据及知识，其包含全套可穿戴眼镜、移动检测终端App 软件，为提升和维持高生产力提供支持。现场需要专家支持时，将现场视频实时传递给专家，专家指导解决现场问题。可发送图纸、技术文档等到现场用电检查人员的可穿戴眼镜，现场用电检查人员随即可利用头盔上的屏幕核查信息，使现场用电检查、反窃电排查工作更加高效。

国内可穿戴技术发展起步比较晚，只有10 年左右的发展历史，所以我国可穿戴技术仍处于探索期，但可穿戴技术也已经开始渗透到各个行业领域中，成为一种配置技术。

2.2 AR 技术的发展现状

AR 技术是一种实时计算摄影机影像的位置和角度并加上相应图像的技术。这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。AR 就是将虚拟信息放在现实中展现，并且和虚拟信息进行互动。AR 通过技术上的手段能够将现实与虚拟信息进行无缝对接。AR 最有特色的作用在于实现真实世界和虚拟事物的并存，虚拟空间与现实空间同步，发展一致，互动性更强。

AR 技术不仅应用于尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域，而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，在医疗研究与解剖训练、工业行业维修领域、精密仪器制造和维修、军用飞机导航及远程机器人控制等领域，具有比虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术更加明显的优势。在工业行业维修领域，头盔式显示器可将多种辅助信息显示给运维人员，包括维修设备结构、设备零件图、运行状态等，便于远程指挥协助。

国内AR 市场发展正处于热启动期，AR 技术开始走向产业。未来1～3 年内，将有更多厂商进入AR市场。随着底层技术的成熟，硬件设备的完善，AR技术将应用到更多场景中，行业应用解决方案日益丰富，将会迎来AR 真正的发展期。AR 眼镜结合行业应用解决方案，切入企业级服务与应用市场，通过智能可穿戴计算机与行业解决方案相结合的方式，切入电力系统、移动安防等领域。AR 技术目前在电力系统中的应用主要是开展远程调度工作，对电力进行巡检，开展反窃电工作也可采用AR 技术。

3 融合AR 可穿戴设备的反窃电作用和效益分析

3.1 融合AR 可穿戴设备的反窃电作用

（1）用电检查人员的赋能。智能AR 眼镜在眼前显示资讯，为计量装置巡视、用电检查、反窃电侦查工作提供更有效的先进技术手段，为用电检查人员赋能，使其成为技术专家，提升现场巡视、侦查、取证的综合处理能力。

（2）信息增强呈现分析。AR 智能眼镜将信息转化为可视的图文信息内容，通过智能眼镜可以将信息共享给分布在各处的用电检查人员，同时还可以进行数据的采集、优化、分析等，实现信息共享。

（3）实现在复杂工况环境下，设备按照边缘计算模式设计，准确判断窃电类型，锁定窃电位置，快速找到窃电证物的目标。

（4）远程协助督导。营销部(计量中心)后台以现场第一视角观察现场，并通过交互技术实现营销部(计量中心)专家系统远程协助，智能AR 眼镜可以实现专家般的一对一远程协助指导，节省人力和时间成本等。

（5）用于反窃电现场运用和技能培训，提升诊断技能。通过对计量装置和窃电场景进行建模，使用电检查人员的培训如身临其境，同时临场体验和观摩专家级操作，更能够亲自动手，感受模拟环境下的“真实体验”，加深了用电检查人员对计量装置和反窃电装备检测诊断的理解，提升了用电检查人员的体验，从而辅助智能培训、模拟考核及远程指导。

3.2 融合AR 可穿戴设备的反窃电效益分析

（1）管理效益。反窃电以可穿戴集成装置为载体，以转变/台区计量装置为核查对象的应用场景，搭建融合可穿戴技术、AR 技术、AI 技术的反窃电诊断系统，对传统的反窃电管理模式和技术模式进行创新。该设备通过AR 技术，以第一视角将现场情景信息远程叠加在人员视野的操作对象上，使反窃电检查人员做好信息提示和远程协助，提升取证和发现解决问题的速度和效率。本文以某电力企业某次反窃电工作为例，对该设备投入反窃电应用后的取证时间和解决窃电问题的时间进行对比，对比结果如表1所示。

表1 融合AR 可穿戴设备投入使用前后的管理效益对比

从表1 中可以看到，融合AR 可穿戴设备投入使用后，反窃电投入人数明显减少，说明该设备的应用使反窃电的人力成本降低，同时取证时间和解决窃电问题的时间均明显缩减，这说明融合AR 可穿戴设备的投入使用能够提升管理效率；在出错次数方面，使用后的出错次数也少于使用前，说明通过该设备的应用可以降低反窃电工作的出错率，从而提升管理质量。融合AR 可穿戴设备的投入使用，能够更好地提升反窃电管理效率和质量，实现反窃电的管理效益。

（2）经济效益。该设备的应用可帮助用电检查人员及时发现窃电，解决用电检查人员查窃电难、取证难的问题，有效提高反窃电技术水平，彻底填补窃电漏洞，减少窃电造成的损失，创造良好的供用电秩序，大大促进了查违指标的提升，为国家挽回巨大经济损失，更好地为供电企业经济发展服务。

（3）社会效益。将该设备投入反窃电应用中，可填补无法查出新型窃电的空白，完善窃电查处架构，提高电力数据质量，为配网自动化的实施、电力大数据分析提供基础数据，同时为台区线损分析提供强有力的帮助，具有极大的社会效益。

（4）行业效益。行业效益主要表现在该设备的实用性方面，以可穿戴集成装置为载体，以计量装置检查场景为对象，实现识别、感知、诊断、取证、分析管理，为现场防窃电诊断运用和远程专家协助提供有效工具，具有重要的实际应用价值，为后续的现场实际推广运用奠定基础。

4 结语

融合AR 可穿戴设备在反窃电中的投入应用，不仅能够促进我国AR 技术和可穿戴技术的发展和融合，而且还能够保证反窃电质效，给电力企业带来诸多效益，所以此类设备可以在电力企业开展反窃电工作中得到推广应用。