基于AR技术的智能可穿戴设备在电力工程应用研究

基于AR技术的智能可穿戴设备在电力工程应用研究

摘要本文拟分析基于AR技术（增强现实技术）的智能可穿戴设备在电力工程中的应用价值、应用路径。探讨通过该技术，一批行业定制的智能可穿戴设备将改变施工作业形态，全面推动智能电网建设的技术创新、效率提升和效能优化。

关键词AR技术；智能可穿戴设备；电力工程

近年来，随着通信技术、物联网技术、大数据等新兴技术的融合式发展，智能可穿戴设备的技术研究和产品应用得到飞速发展，智能眼镜、智能头盔、智能腕带等新兴科技产品正在改变部分行业的工作业态。

1 AR技术及其应用价值

AR技术全称是Augmented Reality技术（虚拟现实技术），是一种可实时计算摄影机影像的位置、角度并加上相应图像的技术。该技术的目标是在屏幕上实现把虚拟图像叠加到真实世界画面之中并进行互动。

拟在电力工程中应用的基于AR技术的智能可穿戴设备是集摄像、存储传输、投影、操控功能于一身，以一种独立的、具有实时计算能力的设备，将真实世界影像与设备模拟影像合成在用户的视觉角度上，这种技术可以通过全息投影，在透明光学元器件中把电网信息叠加在现实世界的可视范围内，并且允许操作者与设备进行高效交互。其物理承载形式一般是智能头盔、智能眼镜等。

基于AR技术定制的电力工程行业产品，具有鲜明的应用价值，可对传统作业形态、施工组织方式带来革命性的影响。具体体现在：

第一，解放双手。目前，基于移动互联网技术所开发的具有类似功能的终端设备大多需要手持操作，但基于行业定制的电力智能可穿戴设备整合了现场工作人员繁杂的多种设备，可以帮助作业人员抛开手持终端限制，更加专注于作业本身。众所周知，在电力工程施工中，一线作业人员工作安全风险高、需要双手操作的施工环节多，解放双手对保障施工安全、减轻现场作业负担具有重要意义。

第二，高效交互。基于智能可穿戴设备，能够实现人机交互需求、数据实时传输。一是能够在操作者与设备之间进行高效交互，通过内置的传感器，通过声音、微肢体动作、面部表情动作等实现对设备的操控。设备能够通过全息投影，把虚拟信息叠加呈现在现实世界图像上，与操作者实现场景交互。二是能够实现前方与后方之间的高效交互。通过数据的实时传输，作业人员所面对的、所需要的内容能够传递到后方施工组织现场，及时获取专业的指导。

第三，辅助决策。通过应用云端大数据、云计算及与业务模块的深度连接，智能可穿戴设备还可提供工作业务支撑、辅助智能决策等功能，构建全方位智能

工作模式。具体体现在可基于国家电网公司具有积累多年的行业大数据和平台服务的优势下，结合现实场景和业务模块，对数据进行加工、分析，快速为用户提供智慧工作的解决方案，提示、协助作业人员完成规范作业，实现更智能、更高效地与业务系统进行交互，构建智能型电力单兵[1]。

2 基于AR技术的智能可穿戴设备在电力工程的应用策略

该技术应用形态应表现为施工人员所佩戴的基于位置服务的智能可视可持续交互前端设备。具体应用产品形态主要是智能头戴式设备，为用户提供一种全新的视觉呈现方式，联动人眼与现实世界，叠加业务数据影像，增强视觉呈现效果，实现数据实时传输，接受全息投影。一套完整的智能可穿戴设备应由硬件设备和软件系统两方面构成。

2.1 设备的功能要求

第一，设备集成高清广角摄像头可通过声音控制、微表情控制自动拍摄施工现场情况，并视觉呈现给用户，传输给后方施工组织现场、行业大数据平台。

第二，设备内置的增强现实模块能够立即识别摄像头所采集的图像，并在行业大数据平台检索和显示与图像相关的所需数据，叠加动态显示给用户，实现人机交互。

第三，后方施工组织现场能够实时接收数据，并通过声音、图像等数据回传实时指导作业人员操作，实现前后方交互。

第四，在全息投影技术等的支持下，下达指令引导用户开展施工操作。

第五，支持移动GIS地理信息数据，支持WIFI、4G、3G等数据连接方式，数据传输高效稳定。

2.2 设备的应用领域

第一，施工操作领域。主要是指可应用于指导施工人员完成组塔、架线、设备安装等施工操作工作。一线施工人员在佩戴智能可穿戴设备后，借助设备图像识别和增强现实技术，快速正确指引设备位置，及时通过大数据平台获取设备属性参数、内部结构、操作注意事项等，并叠加到现实图景中显示给施工人员，指导施工人员科学、准备地完成施工操作。在该领域的应用优势为可实现图景叠加，以视觉图像形式及时给予安全、技术指导。

第二，实时通讯领域。目前，电力施工现场工作人员主要依靠对讲机、手机等传统方式进行实时通讯，需要手持式操作，影响工作效率，存在安全风险。只能可穿戴设备通过整合多媒体技术、音视频通信技术，以可穿戴设备自身为媒介即可实现远程实时通讯，且通讯方式包括音频、视频、图像等多种方式，后台施工管理现场可以与前方施工现场同步共享现场图景，实现远程实时实景交互指

导，且全过程不影响一线施工人员双手操作，极大地提高了沟通效率和工作效率。

第三，路径规划设备导航领域。基于AR技术在智能穿戴设备上叠加GIS应用大数据，实现高精度定位，可应用于路径规划、设备导航，在开展线路定向、高空作业、飞艇作业等工作时，具有极强的应用价值。

第四，设备外观异常检修领域。基于AR技术的图像识别技术，智能可穿戴设备可实现对设备主要外观异常的检测、识别，及时检查线路、设备外观是否存在异常，并获取场景图像，对图像进行解析和识别，计算分析识别结果并反馈上报。

3 智能技术在电力工程应用中的讨论

建设智能电网是当前电网建设的重要方向。广泛采用智能技术、智能设备，是支撑智能电网建设的必由之路。AR技术在推进电力工程施工装备简化、工作智能化、作业便捷化等方面具有显著优势。与此同时，VR技术（虚拟现实技术）、MR技术（混合现实技术）在电力工程中也有具有显著应用价值。

例如，VR技术作为利用智能设备模拟产生的三维立体虚拟世界，为用户提供身临其境的视觉、听觉、触觉感官模拟。在开展高危环境、不可逆操作、高成本操作培训时，VR技术能够提供可靠、安全的培训效果，在沉浸式虚拟影像中实现仿真操作。

随着增强现实技术、虚拟现实技术等新技术的发展和应用，电力工程行业将面临强烈的创新驱动，一批行业定制的智能可穿戴设备将改变施工作业形态，全面推动智能电网建设的技术创新、效率提升和效能优化，把电力工程建设带入智能化时代。

参考文献

[1] 刘建明，施明泰，庄玉琳，等.增强现实、虚拟现实和混合现实技术在电力系统的应用研究[J].電力信息与通信技术，2017，（4）：4-11.