混合现实技术在电力检修中的应用

国网银川供电公司 孔德全 徐文斌 王 超 刘 超

现代社会想要平稳发展安定运行需要依赖的关键性环节就是电力正常供应，随着社会生产生活规模日益扩增，电网规模也随之不断扩大，复杂性不断提升，造成相关工作人员的工作难度和任务量都与日俱增，为提升电网故障检修效率，当前正在检修作业中积极应用和普及混合现实技术，以期能够提升检修速度和效率，同时尽量降低事故损失程度。

1 混合现实技术的工作原理

混合现实技术一般是指以一定技术或手段对现实环境进行扫描，同时构建一个将真实环境涵盖其中的三维模型，将扫描获取到的信息或数据纳入模型。随着计算机等技术发展，混合现实交互系统已经达到一定应用性，其组成构件一般包括虚拟景象生成设备、交感及定位设备、姿势跟踪设备及头戴显示设备等，在该系统实际应用时，可通过前述设备实现语音及体感交互，进而提供数据或信息与模型进行交流。

其中，虚拟景象生成设备主要功能是针对虚拟场景而展开，提供建模和描绘等相关功能，同时还能对其他设备进行管理；交感设备主要功能是实现体感与外部控制信号间的传送；姿势跟踪设备是对用户视线变化进行即时性跟踪，使视线坐标能与对应的虚拟场景坐标进行效率化匹配。相较于虚拟现实等相关技术，混合现实技术具有显著独特性，该技术能充分利用三维建模将其与实景数据相结合，并根据数据不同而进行模型变化，使环境具有更高沉浸体验，用户从中能够进行沉浸式交互，获得更好临场感受[1-3]。

2 混合现实技术的应用

2.1 MR混合现实技术在电力检修中的应用

在电网日常维护与中，利用MR技术将整合的状态数据通过计算中心进行处理后，以虚拟的画面显示在设备上，通过可穿戴设备或语音的方式在现场进行查看。不仅能进行物理查看设备状态，和设备有关的一切信息全部显示在设备周围，能第一时间了解设备运行状况及故障原因。在出现相应的警告时，更加方便的将设备信息、各类参数，以及产品说明、上次运维日志显示出来，给运维人员缩短运维时间、增加工作效率，更加安全可靠的完成工作。电网安全关系着人们的生产生活及财产安全。高效率的进行故障恢复能将电网故障带来的危害降到最低，而故障恢复的时效性也作为检修人员以及单位的考核标准之一。

MR混合现实技术在检修故障中为作业人员提供设备状态信息的同时，还可为检修人员进行远程技术支持，获得技术指导。现场人员利用混合现实技术将现场进行三维扫描，远程人员可身临其境的感知到现场设备情况，也可调出设备信息更加高效的进行指挥操作，尽管现场人员对设备不熟悉也能根据指导完成相应的操作。利用智能设备加强单兵作业效率，打造电网智慧单兵、超级单兵。在获得远程指导的同时还可进行远程协同作业，解决多处同时作业的需求，不仅能多人协同作业，还能进行远程开工许可、现场作业监控、现场培训等，从而最大程度保障作业完成度及作业人员安全[4-5]。

2.2 将混合现实技术应用于供电系统其他环节

一般情况下，电网检修作业过程中深度融合混合现实技术能有效提高单兵作业能力。在整个电网系统中，最重要的是将电送到用户终端并保持时刻畅通。用户可利用混合现实技术实现服务方式的改变，也就是基于用户实际用电需求出发而建立或设计相应服务方案，从而稳步优化电力服务质量。工作人员可在维护和保障电力系统正常运行前提下，利用混合现实系统的先进技术和工具，从用户供电需求与当前供电情况见的关联来构建对应实体模型，从而实现一定意义上的自定义供电，同时该系统还能支持语音识别接口，可以提供用户方与供电方有效而及时的交流，从而能够对用户用电需求及状况进行汇总并完成后台分组，并依据语音反馈一定的自动回复内容或其他交流。

为了能够更高效的进行办公、作业、培训等，在特殊条件下不能进行人员接触、特殊场所不能随便进入的情况下，利用混合显示技术将场景进行复原，尽管是不见面、不到场，也能身临其境的进行模拟现场办公、作业、培训等工作。

2.3 其他方面应用的意义

扩展现实通常也被简称为ER，包括三方面内容，也就是VR、AR以及MR，它们各自具有不同特性及独特技术性能，本质而言都是数字和物理现实的一定集成。在三者中AR侵入性最低，一般使用场景下都是通过纸张或传统显示器等方式或工具来作为访问途经来向用户提供信息或通知；而VR通常来说是让物理环境进行虚拟化，也可以说数字化，并设计一种用户交互方案和场景，同时无法再实现与物理空间的交互；MR是前面两个技术的结合，在物理环境中实现一定的信息集成，并为呈现出来的信息提供交互，通常涉及到空间及上下文两个方面的关联性，其能够在物理空间锚定或覆盖信息，并通过技术手段让用户与模型等数字对象完成更高效率、更多数据传输的交互，该种交互模式具备一定的物理性。

MR在工业领域应用较广，尤其是在信息可视化、人机交互、远程共享及协作等诸多方面。如福特公司在其研究领域就充分利用MR开展汽车设计，通过头戴式设备来实现更节约化和更强大的汽车外观设计规程，并让设计效率更高、团队协作性更强。MR还被充分应用到工业机器人交互编程系统中，可提供立体界面为用户提供更高交互体验，不会编程的用户也能通过更简明的界面将任务分配给机器人。另外在船舶辅机拆装领域也已经大范围应用MR技术实现虚拟拆装。

3 结语

2016年底国家电网公司发布智能运检白皮书，其中就当前新的运检技术趋向进行展望，指出新技术和新设备应用为当务之急，提出推动运检智能化发展目标，使得运检效率在未来得到充分增强。本文以变电站运检现场工作智能化作为论述出发点，对混合现实技术在其中的应用进行了方案设计，并就实现方式提供一定建议。本文所涉及系统是基于当前具有普适性的混合现实平台HoloLens而搭设，能够对电力设备进行扫描识别，从而快速获得相关信息和数据，并将装备数据、远程共享平台指导、设备状态等数字内容在不同用户端真实环境中混合呈现，大幅度简化传统运检作业的复杂和繁琐流程，使得运检人员可以抛却过往所需的电脑等装备，实现轻装作业，获得更多外部支持从而有效提升运检效率和安全[6-8]。