基于5G+AR识别技术的工业互联网设备智慧运维系统

摘要：当前工业互联网设备智慧运维系统的运维效率较低，故障处理优化比较低。基于此，提出对基于5G+AR识别技术的工业互联网设备智慧运维系统的设计与实践分析。进行工业互联网设备5G+AR识别智慧运维系统硬件的设计，采用多阶的方式，提升运维效率，构建多阶5G+AR识别智慧运维功能模块。接入交互运维数据库，完成系统软件的设计。测试结果表明：设计的系统应用效果更为高效，可靠性、针对性较强，具有实际的应用价值。

关键词：5G+AR识别技术 工业互联网 设备检测 远程调控 设备智慧运维 运维系统设计

中图分类号： TH183.3

Intelligent Operation and Maintenance System of Industrial Internet Equipment Based on 5G+AR Identification Technology

YANG Dangzheng MENG Zhidong XU Zhi YANG Zhufeng LIU Zihao

China Coal Pingshuo Antaibao Thermal Power Co.， Ltd.， Shuozhou， Shanxi PRovince， 036800 China

Abstract： At present， the operation and maintenance efficiency of intelligent MWfSprPLN5kqukandXO76Q==operation and maintenance system of industrial Internet equipment is low， and the optimization ratio of fault handling is reduced. Therefore， this paper proposes the design and practical analysis of the intelligent operation and maintenance system of industrial Internet equipment based on 5G+AR recognition technology. Carry out the hardware design of industrial Internet equipment 5G+AR recognition intelligent operation and maintenance system， adopt a multi-level way to improve operation and maintenance efficiency， and build a multi-level 5G+AR recognition intelligent operation and maintenance function module. Access interactive operation and maintenance database， complete the design of system software. The test results show that the designed system is more efficient， reliable and targeted， and has practical application value.

Keywords： 5G+AR recognition technology; Industrial Internet; Equipment testing; Remote control; Equipment intelligent operation and maintenance; Operation and maintenance system design;

在当前社会背景下，5G技术和AR识别技术已逐渐融入日常生活，为物联网、工业互联网等领域带来新机遇[1]。5G技术的高速、大容量和低时延特性，结合AR识别技术的全新视觉与交互方式，为工业互联网设备运维带来革命性改变[2]。

传统工业互联网设备运维面临诸多挑战，如运维不及时、故障发现困难等[3]。而5G+AR智慧运维系统可实时监控、预警故障，实现远程维修，极大提升设备运行效率与维护水平[4]。

该组合应用不仅拓宽了设备运营范围，还从多角度评估了系统应用效果，展现了其优势与潜在风险。通过实证分析，验证了“5G+AR”智慧运维系统的可行性与有效性，推动了两项技术在工业互联网的深入应用与发展[5]。

1 5G+AR识别智慧运维系统设计

1.1系统架构

基于“5G+AR”识别技术的工业互联网设备智慧运维系统主要由以下3个部分组成。

1.1.1数据采集与传输层

该层主要负责通过传感器等设备实时采集工业设备的运行数据，并通过5G网络将数据传输到云端服务器。5G网络的高速传输特性保证了数据的实时性和准确性。

1.1.2AR识别与处理层

该层利用AR技术对采集到的数据进行实时识别和处理。通过AR眼镜或手机等设备，运维人员可以实时查看设备的运行状态和故障信息，并进行远程操作。

1.1.3智慧运维决策层

该层基于大数据分析和人工智能技术，对采集到的数据进行深度挖掘和分析，为运维人员提供决策支持。通过机器学习算法，系统可以预测设备的故障趋势，提前制订维护计划，降低设备故障率。

1.2关键技术

1.2.15G通信技术

5G网络具有高速、低延迟、高可靠性的特点，能够满足工业互联网设备对数据传输的实时性和准确性的要求。通过5G网络，可以实现设备之间的无缝连接和数据的快速传输。

1.2.2AR识别技术

AR技术可以通过对真实场景的模拟和增强，为运维人员提供直观、便捷的操作界面。通过AR眼镜或手机等设备，运维人员可以实时查看设备的运行状态和故障信息，并进行远程操作。

1.2.3大数据分析与人工智能技术

通过对采集到的数据进行深度挖掘和分析，可以发现设备的潜在问题和优化空间。同时，利用机器学习算法，可以预测设备的故障趋势，提前制订维护计划，降低设备故障率。

1.3 5G+AR识别智慧运维系统硬件设计

在设计工业互联网设备的智慧运维系统前，需先构建系统硬件支撑结构。此结构的核心是MYZR-RZG2L-CB200核心板，与ET 200M分布式I/O设备连接，形成S7-300自动化系统组态控制模式[6]。控制CPU位于中心，设定I/O接口并关联EM277通信模块，确保数据采集真实可靠，过滤异常数据。基于实际硬件情况设定控制参数，并在PROFIBUS网络中增设EM277，维持硬件稳定运行。硬件结构可灵活调整，以满足实际需求，确保系统稳定、安全，强化运维效果。

1.45G+AR识别智慧运维系统软件设计

1.4.1多阶5G+AR识别智慧运维功能模块设计

当前的系统运维模块大致可以划分为数据采集模块、运维指令设计模块、运维AR识别模块、5G通信传输执行模块以及反馈模块等。

利用5G网络技术，构建5G通信传输执行模块，对设备数据进行传输。在5G通信传输执行模块的通信信道中建立数据传输关系函数，公式如下：

式（1）中，为接收的工业互联网设备运行数据；​为通信模块下行链路的最大发送比；为5G通信传输执行模块中信道系数；为运维系统中设备运行数据；为信道中的噪声。利用5G通信传输执行模块可以将工业互联网设备运行数据传输到数据中心，有利于对设备数据进一步分析。

1.4.2交互运维数据库设计

在完成多阶5G+AR识别智慧运维功能模块设计后，需设计搭接交互运维数据库，以支撑系统软件。实现基础的设定构建后，在5G+AR识别的背景下，计算出交互响应耗时，公式如下：

式（2）中：为数据库交互响应耗时；为数据转换比；为存储范围；为存储故障阈值。将数据库交互响应的耗时设为运维数据存储的限制条件，用于交互数据库的运维数据存储。

在“5G+AR”识别技术的辅助下，ABXZjgizLr5D+pY+twugzKbe8HE20R11fxjDkzqTiVs=还需要设定数据库维护程序，实现对数据的备份恢复、数据的更新维护等，保证数据库的正常运行的同时，提升数据库的应用能力。

2系统测试

为确保测试结果的真实可靠，采用比对分析方法，选定G区域的工业互联网内部设备为测试对象，用专业设备采集基础应用数据并整合，以评估系统性能与效果。

2.1测试准备

结合“5G+AR”识别技术，为G区域的工业互联网内部设备智慧运维系统搭建了设计环境。在Matlab2020Rb实验环境中导入了ImageNet应用软件，并配置了高性能的硬件环境，明确了测试系统的控制覆盖范围，并将智慧运维区域划分为多个区块，每个区块部署智慧监测节点，形成循环性的系统执行控制结构。最后，设定了运维系统的关键指标和参数，为后续的测试和分析奠定了基础。基于此，结合5G+AR识别技术，在当前的系统测试程序之中，建立一个5G通信结构，并在其中设定对应的AR识别感应结构，构建一个初始的虚拟运维处理空间，此时计算出当前智慧系统的运维可控范围，公式如下：

式（3）中：为智慧系统运维可控范围；为定向匹配次数；为匹配正确率；为运维频次；和分别为基础运维区域和堆叠运维区域。结合当前的测试需求，在测算的智慧系统运维可控范围之内进行运维系统程序的关联与搭建，为后续的系统测试奠定坚实基础。

2.2测试过程及结果分析

在搭sisDweWicZQmMZ4mwYjylrv0+NqunIOP828PihwHx8k=建的测试环境中，利用“5G+AR”识别技术对G区域的工业互联网内部设备智慧运维系统进行了实践验证。为确保测试真实性，设定了6个运维测定周期，通过部署节点周期性采集数据，分析运维需求。结合5G技术，控制了系统的峰值速率在10 Gbit/s、时延在0.2 ms，连续广域覆盖占比为3.22，流量通信密度在12.5 Mbps/m2以上。在此基础上，利用AR技术构建了可视化智慧运维系统，监测工业互联网设备运行情况，并计算了单向运维响应时间，以全面评估系统的实际应用效果，公式如下：

式（4）中：为单向运维的响应时间；和分别表示不同运维阶段的控制差值；为AR识别范围；为运维覆盖控制区域；为堆叠区域。以计算得出的单向运维的响应时间作为标准，在当前的系统中下达3组虚拟异常指令，并设计对应的系统运维测试流程。随后，基于此测试环节，通过“5G+AR”识别程序，针对系统对故障虚拟指令的运维处理效果，计算出最终的故障处理优化比，公式如下：

式（5）中：为故障处理优化比；为故障识别均值；为运维单向整合值；为转换比；为AR识别区域；为修复频次。结合当前测试，分3个阶段进行比对测定，对最终得出的结果分析，如表1所示。

结合表1，最终智慧运维系统得出的故障处理优化比均可以达到8.5以上。说明在“5G+AR”识别技术的辅助下，所设计的工业互联网设备智慧运维系统应用效果更为高效，可靠性、针对性较强，具有实际的应用价值。

3结语

总而言之，本文对基于“5G+AR”识别技术的工业互联网设备智慧运维系统进行了设计与验证分析。根据测定需求，结合“5G+AR”识别模式，创新运维方式，旨在解决传统运维不足，提高设备运行效率和水平。系统具备实时监控、故障预警和远程维修等功能，保障运行稳定与安全，发挥系统优势，为相关领域提供有益参考。

参考文献

[1] 张振山，郝明明.基于数字孪生的轨道交通智慧运维系统研究[J].自动化仪表，2023，44（10）：35-38.

[2] 王星.广播电视高山转播台站智慧运维系统设计与典型应用[J].电视技术，2023，47（8）：123-125.

[3] 余芳强，徐晓红，宋天任，等.文化场馆开馆后建设基于数字孪生的建筑智慧运维系统的应用实践[J].工业建筑，2023，53（2）：1-7.

[4] 罗志高.基于数据质量监测的主动式ETC门架机电设备智慧运维系统[J].中国交通信息化，2023（3）：142-145.

[5] 李锐.榆林广播电视中心智慧运维系统设计方案[J].广播电视信息，2021，28（11）：60-62.

[6] 李文涛.基于智慧感知技术的机电运维管控系统设计[J].中国交通信息化，2021（6）：132-134.