（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局，廣東 廣州 510699）

0 引言

配電網(wǎng)運(yùn)維是配電網(wǎng)管理的依據(jù)和數(shù)據(jù)來源［1］，設(shè)備開展檢修、試驗(yàn)均依賴于日常對(duì)設(shè)備狀態(tài)的巡視結(jié)果，且配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)備狀態(tài)分析緊密相連。目前配電網(wǎng)運(yùn)維仍處于高度依賴人工的階段，與一流配電網(wǎng)對(duì)運(yùn)維的要求存在差距： 技能培訓(xùn)工作依賴于專家的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，無法模擬真實(shí)場(chǎng)景；配電網(wǎng)檢修、試驗(yàn)無法在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行信息查閱；局限于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，遇到問題無法詳細(xì)查看設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)備臺(tái)賬；無法將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面?zhèn)魉偷胶笈_(tái)，解決問題的途徑有限。低效率的作業(yè)與高效可靠的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理要求矛盾日益突出，實(shí)現(xiàn)更高效、安全、便捷及智能的配電網(wǎng)運(yùn)維成為一流配電網(wǎng)建設(shè)必須跨過的門檻。

對(duì)電纜及通道、配電房、臺(tái)區(qū)實(shí)施智能化改造［2］，是當(dāng)前提高運(yùn)維效率的一種探索。文獻(xiàn)［3］提出了基于巨磁阻效應(yīng)的高性能電流傳感器，此類先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)［4-5］是實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)［6］結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)概念及射頻識(shí)別技術(shù)，提出了電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，以達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行、提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性的目的。文獻(xiàn)［7-8］闡述了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征、研究方法，通過對(duì)數(shù)據(jù)深度挖潛，使得數(shù)據(jù)價(jià)值反哺運(yùn)維。文獻(xiàn)［9-10］闡述了智能配電系統(tǒng)的內(nèi)涵、架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)。智能化的結(jié)果可以在一定程度上提升運(yùn)維效益，但就運(yùn)維人員的實(shí)際工作流程而言，仍缺乏有力的門戶界面整合資源，使其從繁重的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作中解放出來。

基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)［11-12］，闡述了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到配電網(wǎng)運(yùn)維后的新模式，給出了建模原理，并探討了典型應(yīng)用場(chǎng)景，為適應(yīng)一流配電網(wǎng)要求、打造先進(jìn)配電網(wǎng)運(yùn)維提供一定參考。

1 面向配電網(wǎng)運(yùn)維的混合現(xiàn)實(shí)建模

1.1 實(shí)時(shí)3D 場(chǎng)景模型構(gòu)建

1.1.1 3D 場(chǎng)景模型的建立流程

3D 場(chǎng)景模型的建立流程分為三部分：

1）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及相關(guān)設(shè)備影像資料，為設(shè)備三維數(shù)字化做充足的準(zhǔn)備。明確單位建筑的占地面積，衡量配電房內(nèi)部電氣設(shè)備的尺寸，確認(rèn)重點(diǎn)配電網(wǎng)設(shè)備是否具備交互體驗(yàn)等。

2）確認(rèn)相關(guān)硬件的設(shè)備運(yùn)行性能，確認(rèn)美術(shù)的制作規(guī)范，針對(duì)硬件做整體資源的開發(fā)容量評(píng)估。

3） 根據(jù)調(diào)研內(nèi)容以及美術(shù)制作規(guī)范搭建3D MAX 軟件制作環(huán)境。

①確認(rèn)制作模型單位尺寸，為最大限度減少虛擬空間中的比例誤差，應(yīng)建立相關(guān)的等比例角色參考放在場(chǎng)景中。

②確定貼圖尺寸。

③確定多維子材質(zhì)數(shù)量。

④布局模型UV 貼圖時(shí)，區(qū)分模型之間、模型與自身實(shí)際的對(duì)比主次關(guān)系。

⑤控制模型貼圖使用數(shù)量。

⑥控制整體場(chǎng)景模型面數(shù)，結(jié)合硬件性能加以控制。

⑦模型在制作過程中或者完成某個(gè)階段時(shí)進(jìn)行檢查，避免模型法線錯(cuò)誤。

⑧3D MAX 的幾何建模方法主要有多邊形（Polygon）建模、樣條曲線建模、細(xì)分曲面技術(shù)建模以及2D 建模，最終全部轉(zhuǎn)成Polygon 模型，以方便其他環(huán)節(jié)的讀取修改。

⑨模型制作完成后按照默認(rèn)格式FBX 導(dǎo)出。

⑩模型貼圖采用PHOTOSHOP 繪制，jpg 格式，需要透明貼圖的采用TGA 專屬格式。

1.1.2 簡(jiǎn)易3D 模型的建立方法

從外形上判斷，簡(jiǎn)單的電氣設(shè)備利用系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)模型“BOX，Cylinder”創(chuàng)建，模型效果如圖1所示。

圖1 “BOX，Cylinder”建模效果

同時(shí)根據(jù)前期調(diào)研，對(duì)測(cè)量所得的尺寸設(shè)置相應(yīng)計(jì)量單位，將“BOX，Cylinder”轉(zhuǎn)換成Polygon 模型，并加以編輯修改。

1.1.3 多邊形建模

多邊形建模技術(shù)采用小平面來模擬曲面，從而制作出各種形狀的三維物體，小平面可以是三角形、矩形或其他多邊形（實(shí)際中多是三角形或矩形）。模型效果如圖2 所示。

圖2 Polygon 建模效果

使用多邊形建?？梢酝ㄟ^直接創(chuàng)建基本的幾何體，再根據(jù)要求采用修改器調(diào)整物體形狀或通過使用放樣、曲面片造型、組合物體來制作虛擬現(xiàn)實(shí)作品，復(fù)雜模型的建模效果如圖3 所示。

多邊形建模快速，但難以生成光滑的曲面，故而其適用于構(gòu)造形狀規(guī)則的物體，如大部分的人造物體。同時(shí)，可根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的要求，通過調(diào)整所建立模型的參數(shù)可以獲得不同分辨率的模型，以適應(yīng)虛擬場(chǎng)景實(shí)時(shí)顯示的需要。

1.2 場(chǎng)景模型UVW Map 貼圖繪制

1.2.1 UV 坐標(biāo)展開方式

如圖4 所示，通常給物體紋理貼圖最標(biāo)準(zhǔn)的方法是以平面、圓柱、球形、方盒坐標(biāo)方式投影貼圖。

圖3 復(fù)雜模型Polygon 建模效果

圖4 不同方式投影效果

相比單個(gè)簡(jiǎn)單物體創(chuàng)建時(shí)默認(rèn)特定的坐標(biāo)，復(fù)雜物體的坐標(biāo)須指定某個(gè)面或某些面的編碼（Identity Document，ID），并把這些ID 和貼圖關(guān)聯(lián)，使每個(gè)貼圖和復(fù)雜坐標(biāo)的物體上的每個(gè)擁有ID的面相對(duì)應(yīng)。

1.2.2 UV 貼圖繪制

對(duì)模型UV 展開并完成合理分布后，即可把UV坐標(biāo)渲染輸出成圖片，并用PHOTOSHOP 打開，根據(jù)規(guī)范設(shè)置貼圖尺寸、分辨率，結(jié)合手繪版繪制相關(guān)內(nèi)容。

利用3D MAX 建立三維模型能夠?qū)⑻摂M物體與現(xiàn)實(shí)實(shí)體相互融合，可以為運(yùn)維人員提供全新的交互方式，讓運(yùn)維人員更容易掌握一些在實(shí)踐中難以認(rèn)知的知識(shí)細(xì)節(jié)。

1.3 已完成建模的典型對(duì)象

如圖5、圖6 所示，按照上述建模的流程、方法，可對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)維過程中的電氣設(shè)備、附屬設(shè)施、生產(chǎn)建筑等進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)虛擬物體與現(xiàn)實(shí)實(shí)體相互融合，為運(yùn)維人員提供全新的交互方式，幫助運(yùn)維人員更加專注于解決現(xiàn)場(chǎng)問題和提高服務(wù)質(zhì)量。

圖5 配電房整體外觀

圖6 配電房變壓器和低壓柜

2 基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)搭建

2.1 系統(tǒng)開發(fā)

將低學(xué)習(xí)成本的混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入配電網(wǎng)運(yùn)維后，通過在各生產(chǎn)運(yùn)維環(huán)節(jié)應(yīng)用該技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，能夠簡(jiǎn)化運(yùn)維人員操作流程，提升運(yùn)維效率，達(dá)到降本增效的目的。

系統(tǒng)基于硬件HoloLens 開發(fā)，采用三層架構(gòu)模式，如圖7 所示。

圖7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)后端與硬件數(shù)據(jù)對(duì)接，將參數(shù)接入數(shù)據(jù)層，通過數(shù)據(jù)庫直接將需要呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)流向具體的應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)經(jīng)過應(yīng)用的解析，根據(jù)運(yùn)維人員制定的呈現(xiàn)方式將數(shù)據(jù)通過HoloLens 渲染，實(shí)現(xiàn)可視化。

該系統(tǒng)包括配電房三維立體展示、運(yùn)維培訓(xùn)、巡檢輔助、遠(yuǎn)程協(xié)同。開發(fā)面向配電網(wǎng)運(yùn)維的混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，不僅能節(jié)省資金，降低風(fēng)險(xiǎn)，還能使運(yùn)維各環(huán)節(jié)聯(lián)系更加緊密，運(yùn)維人員得以深入設(shè)備內(nèi)部，梳理運(yùn)維流程，對(duì)工作要求理解更加深刻。

2.2 介入配電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)維的流程

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)介入配電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)維的具體流程包括6 個(gè)步驟：

1）運(yùn)維人員穿戴混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備，開啟應(yīng)用，首先看到啟動(dòng)畫面，顯示logo、“配電網(wǎng)運(yùn)維混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)”等標(biāo)題性文字。

2）初始畫面結(jié)束，運(yùn)維人員面前出現(xiàn)主菜單面板。菜單面板始終面向運(yùn)維人員，柔性跟隨運(yùn)維人員視野。菜單面板內(nèi)容如圖8 所示，程序共分為4 個(gè)功能模塊：三維配電房、運(yùn)維培訓(xùn)、巡檢輔助、遠(yuǎn)程協(xié)同，每個(gè)功能模塊對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

3）運(yùn)維人員可點(diǎn)擊左側(cè)菜單，查看右側(cè)窗格對(duì)該模塊的功能簡(jiǎn)介和操作指引；點(diǎn)擊下方 “進(jìn)入場(chǎng)景”按鈕，開啟模塊內(nèi)容。

4）每個(gè)模塊要求的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境均有不同。當(dāng)運(yùn)維人員的啟動(dòng)環(huán)境不匹配時(shí)，系統(tǒng)將彈出錯(cuò)誤提示。

5）進(jìn)入巡檢輔助等場(chǎng)景中后，運(yùn)維人員可看到身邊有一個(gè)藍(lán)色發(fā)光的“菜單球”跟隨，可隨時(shí)點(diǎn)擊菜單球呼出菜單，點(diǎn)選“返回主菜單”。

6） 運(yùn)維人員使用凝視方式觸發(fā)按鈕或操作，若視野停留在目標(biāo)物體上，視野中心可見圓形進(jìn)度條變化，進(jìn)度條旋轉(zhuǎn)填滿后，觸發(fā)交互內(nèi)容；運(yùn)維人員也可直接使用點(diǎn)擊手勢(shì)進(jìn)行點(diǎn)擊。對(duì)于部分模擬操作內(nèi)容，需要運(yùn)維人員與目標(biāo)物體距離較近時(shí)，方可進(jìn)行點(diǎn)擊或凝視交互。

圖8 菜單面板

2.3 基于混合現(xiàn)實(shí)的運(yùn)維模式架構(gòu)

基于混合現(xiàn)實(shí)的配電網(wǎng)運(yùn)維模式如圖9 所示。基于混合現(xiàn)實(shí)的運(yùn)維模式由云端數(shù)據(jù)管理和遠(yuǎn)程指導(dǎo)兩大環(huán)節(jié)構(gòu)成。云端數(shù)據(jù)管理是基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)維模式的后臺(tái)支撐總成，包括專家音視頻協(xié)同管理、智能搜索、數(shù)據(jù)和資源管理等模塊。遠(yuǎn)程指導(dǎo)環(huán)節(jié)包括專家端、現(xiàn)場(chǎng)端和知識(shí)圖譜。知識(shí)圖譜通過數(shù)據(jù)訓(xùn)練、智能歸集建立，包含配電網(wǎng)設(shè)備信息、地理信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、巡視檢修和試驗(yàn)記錄及其歷史記錄。知識(shí)圖譜的建立由健全的閉環(huán)管控機(jī)制提供管理保障，以應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)網(wǎng)架、設(shè)備、環(huán)境、技術(shù)條件等因素的變化。

數(shù)據(jù)、資源管理為文檔、圖紙、工單、模型等各類數(shù)據(jù)提供基于PC 網(wǎng)頁端訪問、云端儲(chǔ)存、管理、分享等功能。這些數(shù)據(jù)、資源整合于供電企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)并生成知識(shí)圖譜，供運(yùn)維人員智能搜索和快速訪問。

混合現(xiàn)實(shí)穿戴設(shè)備可以為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員提供友好的門戶界面，運(yùn)維人員應(yīng)用門戶界面快速檢索多種文件類型的后臺(tái)數(shù)據(jù)。如有需要，可語音連線技術(shù)專家，后臺(tái)與前端共享視野，技術(shù)專家針對(duì)性地進(jìn)行畫面標(biāo)注和推送指導(dǎo)文件。

圖9 混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)介入配電網(wǎng)運(yùn)維模式

3 基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)維優(yōu)化策略

基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)維優(yōu)化策略包括地理信息引導(dǎo)、配電設(shè)備操作指引、設(shè)備結(jié)構(gòu)全景展示、歷史運(yùn)維數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、后臺(tái)專家支持等。

3.1 地理信息引導(dǎo)

一方面，配電房地理位置和環(huán)境較為惡劣，對(duì)其定位嚴(yán)重依賴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)運(yùn)維人員而言存在定位難、到位慢等痛點(diǎn)。另一方面，隨著自動(dòng)化、智能化設(shè)備的配置，配電網(wǎng)設(shè)備逐漸增加，對(duì)配電房內(nèi)設(shè)備進(jìn)行日常巡視的工作量和難度都在不斷提高，對(duì)運(yùn)維人員的素質(zhì)也提出了更高要求。

配電房位置導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電房以及房內(nèi)設(shè)備位置的定位功能，使用者通過佩戴Hololens 實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景和現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的虛實(shí)結(jié)合，帶來更具實(shí)用性的輔助方案。

對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行全場(chǎng)景建模，虛擬場(chǎng)景中的模型設(shè)備和配電房依據(jù)真實(shí)尺寸進(jìn)行1∶1建模。運(yùn)行系統(tǒng)加載出配電房虛擬模型后，通過設(shè)置中心錨點(diǎn)的位置將虛擬場(chǎng)景和現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景重疊在相同的空間位置中，將虛擬場(chǎng)景的空間位置保存在Hololens 中，下次開啟時(shí)設(shè)備將自動(dòng)識(shí)別空間信息，當(dāng)空間信息與上次保存的信息相匹配時(shí)，虛擬場(chǎng)景空間位置會(huì)自動(dòng)與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的空間位置重合。在虛擬場(chǎng)景中打開設(shè)備列表，進(jìn)行定位，虛擬空間中將出現(xiàn)指示箭頭標(biāo)注設(shè)備的位置，而房間內(nèi)虛擬空間和現(xiàn)實(shí)空間是重合的，所以虛擬指示箭頭標(biāo)識(shí)的位置即為實(shí)際設(shè)備的真實(shí)位置。

3.2 配電設(shè)備操作指引

配電網(wǎng)運(yùn)維的過程中，為保障人身和設(shè)備安全，供電企業(yè)制定了一系列組織、技術(shù)安全措施，其中組織措施需要付出大量管理成本以確保生產(chǎn)流程中的各環(huán)節(jié)零差錯(cuò)。然而，誤入帶電間隔、誤操作等惡性事件仍偶有發(fā)生。

基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備操作指引。運(yùn)維人員在選擇工單后，使用導(dǎo)航功能，在配電房內(nèi)根據(jù)全息影像引導(dǎo)提示，前往并識(shí)別工單對(duì)應(yīng)的配電房設(shè)備，確保操作對(duì)象無誤。

運(yùn)維人員進(jìn)入正確間隔后，HoloLens 以全息影像直觀標(biāo)記操作孔位置和操作方向。同時(shí)，運(yùn)維人員可參照與實(shí)體設(shè)備結(jié)合的3D 模擬動(dòng)畫，進(jìn)行開關(guān)柜停送等工單操作，完成回單指令。

3.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)全景展示

常規(guī)的配電網(wǎng)運(yùn)維局限于設(shè)備表象，在獲得環(huán)境檢測(cè)、電氣設(shè)備帶電測(cè)試數(shù)據(jù)后，難以將獲取的結(jié)果與設(shè)備內(nèi)部建立聯(lián)系。而一旦設(shè)備發(fā)生故障，缺乏設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造資料的支撐，會(huì)使得故障定位時(shí)間長、定位準(zhǔn)確性低。

利用設(shè)備結(jié)構(gòu)全景展示對(duì)常規(guī)運(yùn)維進(jìn)行優(yōu)化。采用基于配電設(shè)備內(nèi)部模塊構(gòu)成的方式，對(duì)設(shè)備進(jìn)行建模，然后輔以操作流程動(dòng)畫來模擬設(shè)備的操作方法。建模過程的精度控制在元件級(jí)，對(duì)設(shè)備內(nèi)部的重要子原件進(jìn)行分布拆分，將所有子原件進(jìn)行組裝成為完整的設(shè)備模型。將拆分的過程通過三維軟件開發(fā)工具進(jìn)行腳本流程控制，加入可逆邏輯控制，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組裝和拆分，并可制定對(duì)與指定元件設(shè)備的細(xì)節(jié)展示?；谠?jí)別虛擬建模的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可在虛擬場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)操作流程的模擬。除了真實(shí)還原現(xiàn)實(shí)情況外，還可以解決某些內(nèi)部元件無法操作的缺陷，虛擬模型操作沒有任何物理限制，極大方便了對(duì)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的展示和操作。

3.4 歷史運(yùn)維數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

運(yùn)維數(shù)據(jù)在經(jīng)過滾動(dòng)更新之后，形成的歷史數(shù)據(jù)將有力支撐對(duì)設(shè)備的狀態(tài)檢修。但在當(dāng)前常規(guī)的運(yùn)維模式之下，數(shù)據(jù)的采集、整理、分析周期長，采集數(shù)據(jù)的行為發(fā)生在現(xiàn)場(chǎng)一線，而數(shù)據(jù)的處理分析則發(fā)生在事后或者間隔較長的時(shí)間跨度。

基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線上數(shù)據(jù)收集和分析。配電房巡視包含了工單派發(fā)、數(shù)據(jù)錄入與回執(zhí)3 個(gè)過程。運(yùn)維人員戴上設(shè)備登錄自己的賬號(hào)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)推送工單任務(wù)清單。當(dāng)運(yùn)維人員到達(dá)需要檢查的設(shè)備地點(diǎn)后，打開該設(shè)備的檢查工單操作，系統(tǒng)根據(jù)需要檢查的內(nèi)容數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成并顯示表單，并與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比。根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況，將巡檢信息逐條錄入系統(tǒng)。錄入完成后，檢查核對(duì)巡檢結(jié)果，確認(rèn)后選擇提交，系統(tǒng)自動(dòng)將檢查結(jié)果上傳到服務(wù)器。

智能提醒模塊在運(yùn)維人員登錄自己的賬號(hào)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)推送工單任務(wù)清單。如遇到需要排除故障的任務(wù)，系統(tǒng)會(huì)立即推送故障清單，幫助運(yùn)維人員響應(yīng)，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到指定的地點(diǎn)開展任務(wù)的排查和處理。處理完成后，將處理的結(jié)果上傳到中心服務(wù)器。如遇設(shè)備故障處理工單，任務(wù)指派人員通過系統(tǒng)可以將設(shè)備故障的詳細(xì)信息連同故障信息工單一同發(fā)送，為運(yùn)維人員提供更多設(shè)備故障信息。

3.5 后臺(tái)專家支持

為解決運(yùn)維人員在日常巡檢和事故處理過程中遇到一些復(fù)雜狀況而無法現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理的問題，引入混合現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)。遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)支持雙向語音溝通和視頻傳輸?shù)膮f(xié)作環(huán)境，專家端實(shí)時(shí)查看一線人員工作場(chǎng)景，可標(biāo)注現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景工作文檔并傳送到一線工作端。

在配電網(wǎng)業(yè)務(wù)的日常巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常而無法判斷原因和給出解決方案時(shí)，可通過遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)通話列表找到領(lǐng)域?qū)＜摇４_認(rèn)專家處于在線狀態(tài)時(shí)，通話一鍵呼叫即可發(fā)送視頻或語音通話請(qǐng)求，專家端通過瀏覽器、手機(jī)等方式接受通話請(qǐng)求同意之后即可建立通話過程。運(yùn)維人員佩戴Hololens，采用語音和手勢(shì)等自然操控方式，解放雙手的同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境、語音、圖片，文字等多類實(shí)時(shí)互動(dòng)。

4 配電網(wǎng)運(yùn)維場(chǎng)景應(yīng)用

以運(yùn)維人員日常巡視為例，對(duì)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)維中的應(yīng)用做說明，混合現(xiàn)實(shí)便攜式穿戴設(shè)備為HoloLens。

4.1 遠(yuǎn)程協(xié)同及巡檢輔助功能說明

1）專家管理。統(tǒng)一管理內(nèi)外部專家信息，根據(jù)需求幫助運(yùn)維人員快速查詢和匹配最相關(guān)專家，進(jìn)行一鍵遠(yuǎn)程呼叫，快速與專家實(shí)現(xiàn)語音視頻對(duì)接。

2）遠(yuǎn)程協(xié)同。支持雙向語音溝通和單向視頻傳輸?shù)膮f(xié)作環(huán)境，專家端實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)端工作場(chǎng)景，通過截屏標(biāo)注的方式為運(yùn)維人員提供技術(shù)支持。

3）遠(yuǎn)程指導(dǎo)標(biāo)定。通過遠(yuǎn)程服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)快速標(biāo)定、跨地域指導(dǎo)。

4）混合現(xiàn)實(shí)操作輔助?；贖oloLens 可實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)同時(shí)呈現(xiàn)，專家可通過后臺(tái)操作平臺(tái)對(duì)運(yùn)維人員進(jìn)行遠(yuǎn)程輔助操作。

5）MR 巡檢輔助。基于HoloLens，運(yùn)維人員在機(jī)房內(nèi)可開啟配電房巡視記錄單窗口，以手勢(shì)點(diǎn)選巡檢記錄，并可進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)的自動(dòng)獲取。

4.2 實(shí)現(xiàn)過程

運(yùn)維人員佩戴HoloLens，在配電房內(nèi)點(diǎn)擊或凝視身邊跟隨的菜單球，執(zhí)行呼叫專家、巡檢輔助等功能。

1）運(yùn)維人員在菜單球點(diǎn)擊“巡檢輔助”條目，可呼出一個(gè)動(dòng)態(tài)跟隨巡檢記錄單。

巡檢記錄單窗口右上角附加“最小化”按鈕，點(diǎn)擊后，收縮至一個(gè)菜單條目大小，橫插在菜單球旁邊。運(yùn)維人員可隨時(shí)放大、縮小記錄單，避免影響視野。

巡檢記錄單分四欄顯示： 配電房安健環(huán)、開關(guān)柜、變壓器、低壓設(shè)備。點(diǎn)擊分欄活頁夾，可切換至分欄頁面。

2）巡檢記錄單上側(cè)設(shè)有一個(gè)“自動(dòng)填寫”按鈕。運(yùn)維人員可點(diǎn)擊按鈕，自動(dòng)填寫日期、配電房名、班組（部分內(nèi)容可由本地配置文件預(yù)設(shè)并修改），以及系統(tǒng)獲取的各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)（可獲取主要設(shè)備的溫度、電流等）。

3）配電房安健環(huán)一欄中，每個(gè)檢查條目為一個(gè)小窗格。運(yùn)維人員手勢(shì)點(diǎn)擊小窗格，可自動(dòng)切換填寫本窗格內(nèi)容，包括“有／無”“是／否”等?！皞渥⑿畔ⅰ贝案裨O(shè)有錄音按鈕，虛擬鍵盤手動(dòng)輸入，運(yùn)維人員還可點(diǎn)擊錄音按鈕直接錄音備注。

4）開關(guān)柜、變壓器、低壓設(shè)備三欄中，運(yùn)維人員可通過“自動(dòng)填寫”功能，獲取多數(shù)數(shù)值；“是／否”或“有／無”類檢查條目，同樣采用點(diǎn)擊切換方式記錄；其他巡檢需填寫內(nèi)容，運(yùn)維人員可通過虛擬鍵盤輸入，下拉菜單選擇，或錄音記錄。

5）根據(jù)實(shí)際巡檢情況，可設(shè)置部分巡檢單填寫內(nèi)容為下拉菜單選項(xiàng)，或自動(dòng)繼承上次填寫內(nèi)容。

6）運(yùn)維人員可點(diǎn)擊巡檢記錄窗口的“提交記錄”按鈕完成巡檢。點(diǎn)擊提交時(shí)，系統(tǒng)將檢查漏填項(xiàng)，并提示運(yùn)維人員補(bǔ)填。

4.3 應(yīng)用效果

如圖10 所示，室外導(dǎo)航指引運(yùn)行人員抵達(dá)指定配電房，室內(nèi)導(dǎo)航指引運(yùn)維人員抵達(dá)指定操作間隔，并采用虛擬懸浮箭頭標(biāo)識(shí)每一步操作部位，避免走錯(cuò)配電房、帶電間隔及誤操作等問題。

圖10 地理信息引導(dǎo)應(yīng)用效果

如圖11 所示，巡檢輔助功能提供設(shè)備狀態(tài)記錄和上送功能。當(dāng)系統(tǒng)接收到某配電房的作業(yè)任務(wù)后，自動(dòng)生成作業(yè)表單，運(yùn)維人員到達(dá)指定位置，觀察、測(cè)量得到設(shè)備狀態(tài)信息，調(diào)出電子表單對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行勾選填寫，加快后臺(tái)獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的速度，提高對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解程度和關(guān)鍵時(shí)刻的應(yīng)急處理能力。

圖11 巡檢輔助效果

5 結(jié)語

提出面向配電網(wǎng)運(yùn)維的混合現(xiàn)實(shí)建模方案，引入混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)運(yùn)維新模式。針對(duì)典型設(shè)備和環(huán)境討論建模流程，所建模型良好地適應(yīng)了配電網(wǎng)運(yùn)維涉及的應(yīng)用場(chǎng)景，可以實(shí)現(xiàn)配電房三維展示、運(yùn)維培訓(xùn)、巡檢輔助、遠(yuǎn)程協(xié)同等功能?；旌犀F(xiàn)實(shí)穿戴設(shè)備充當(dāng)配電網(wǎng)運(yùn)維的門戶界面，而后臺(tái)對(duì)海量數(shù)據(jù)做整合、分析，運(yùn)維人員在現(xiàn)場(chǎng)無縫獲得所需信息，工作效率進(jìn)一步提升，安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低?；诨旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)維囊括最新的通信、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，具備了未來運(yùn)維模式的雛形，將有力支撐一流配電網(wǎng)的建設(shè)。