探索增强现实、虚拟现实和混合现实技术在电力系统的应用

系统的应用

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为进一步提升我国电力系统的自动化程度，本文介绍了增强现实、虚拟现

实和混合现实技术的理论研究以及将其应用于电力系统中的方法研究，以期对当前电力作业的过程、服务等内容加以创新，提升相关工作人员的服务效率与水平，希望能够给读者带来启发。

2017年中共中央办公厅、国务院办公厅下发的《关于促进移动互联网健康有序发展的意见》中指出，为进一步加快我国

前沿性技术的发展步伐，相关部门应当加快对虚拟现实、增强现实等技术的布局。现阶段，随着新一代电力系统的不断发展，增强现实、虚拟现实和混合技术将会在电力系统中发挥更为重要的作用。

1 增强现实、虚拟现实和混合现实技术的理论研究

近年来，随着科学技术的不断进步，以智能眼镜为代表的一类新型科技产品以其“解放双手、高效交互、辅助决策”的生产理念，受到了人们的广泛关注。1.1 增强现实、虚拟现实和混合现实技术的概念

增强现实（Augmented Reality，简称为AR）是一种独立的设备，具备实时计算能力，可以将现实世界与模拟影像加以合成，并将其展示到观众的眼前。从电力系统的角度来说，增强现实技术是一种可以通过全息投影，将电网信息与现实世界进行叠加，并允许操作人员与设备间进行交互的技术。虚拟现实（Virtual Reality，简称为VR）技术是一种利用计算机仿真系统对三维动态视景与实体行为进行系统仿真创建，并令用户对虚拟世界加以体验的技术。从电力系统的角度来说，相关工作人员可以利用虚拟现实技术对电力系统加以仿真，确保使用户可以在人造空间中对系统产生交互体验。混合现实（Mix Reality，简称为MR）技术是一种将虚拟现实技术与增强现实技术加以融合产生的技术，可以将现实世界与虚拟世界加以合并，并

产生新的可视化环境，将混合现实技术应用于电网系统中，可以是使电网系统的相关工作人员对现实世界与数字对象进行实时互动。

1.2 我国增强现实、虚拟现实和混合现实技术的发展情况

尽管增强现实、虚拟现实以及混合现实技术传入我国的时间相对较晚，但由于上述技术具有极强的适应性与发展能力，现阶段，这些技术已经被广泛应用于能源、医疗、教育等行业当中。但需要注意的是，由于我国与增强现实、虚拟现实以及混合现实相关的技术相对比较薄弱，国内应用这些技术的产品仍停留在快消领域，并没有建立有效的可迭代化产品生产体系。近年来，随着外国索尼、三星等品牌与我国腾讯、百度、阿里巴巴等本土品牌相继进入虚拟现实市场，一场围绕虚拟现实、增强现实以及混合现实的竞争已经在我国悄然打响。

2 增强现实、虚拟现实和混合现实技术在电力系统中的应用方法研究

尽管当前我国的增强现实、虚拟现实与混合现实技术已经得到了一定的发展，但从整体上来说，以上技术正处于研发的起步阶段，本文主要依据增强现实、虚拟现实和混合现实技术的工作原理，提出了将这些技术应用于电力系统中的一些思路，以期进一步提升电网系统的工作效率，促进新一代智慧电网的有效发展。2.1 增强现实技术的应用研究

一个完整的增强现实系统主要由一组联结紧密、实时工作的硬件设备以及与之相关的软件系统共同组成，其产品的主要形态包括眼镜、头盔等，当用户佩戴相关设备后，增强现实技术可以以一种新型的视觉呈现方式，将业务数据影像进行叠加，并使用户的眼睛与现实世界相互联动，及时将所需要的信息提供给用户。

（1）单兵作业领域

对于当前电力系统来说，在电力工作人员进行电力抢修、巡查等单兵作业领域，应用增强现实技术，首先可以使工作人员通过智能可穿戴设备中的图像识别功能，迅速直观的发现电力系统中的故障点；其次使工作人员可以从云端业务大数据中，获取故障点附近的设备的相关属性及其历史运行参数，比方说，设备内部的结构、曾经替换过的设备零件图等内容；再次通过智能可穿戴设备中的光学显示器，将故障点附近的信息加以显示并上传；最后在专业分析的指引下，工作人员对电网中可能存在的故障加以排除，确保电网系统能够正

ELECTRONICS WORLD・技术交流常工作。在当前电力系统中将单兵作业与增强现实技术融合起来，可以提升电力企业与现场工作人员间沟通效率，进而加快现场工作人员的工作效率，保障工作人员的工作质量，确保电力系统能够更好地满足电力用户的需求。

（2）实时通讯领域

现阶段，在现场维修人员与电力企业进行沟通的过程中，主要采用对讲、手机等设备，这种通讯工具在某些时候不能充分的将现场维修人员的意见表达清楚，进而造成现场维修人员与电力企业间的沟通困难。然而，随着科学技术的不断发展，增强现实技术中融入了多媒体技术、音频以及视频通讯技术，若在电网维修过程中，现场维修人员利用智能可穿戴设备与电力企业进行沟通，不但可以使电力企业更加清楚地了解到维修现场出现的问题，还可以使现场工作人员的双手解放出来，提升工作效率，节约沟通时间。举例来说，某电力企业通过为现场维修人员配备AR智能眼镜的方式，加强现场维修人员与后台之间的沟通，并且在现场维修人员遇到相对困难的问题时，利用AR眼镜中的视频、语音交互功能，做到与专家进行实时远程交互，提升维修的整体效果。2.2 虚拟现实技术的应用研究

虚拟现实技术可以利用相应的智能计算设备生成一个的虚拟世界，并通过为用户提供与视觉、听觉、触觉等感官模拟的方式，为用户提供切实的感官体验。随着增强现实技术对各行各业的推动，人们对虚拟现实技术的关注度也在不断提升，在现实生活中，当涉及到与高危极端环境、不可及或不可逆操作相关的训练时，虚拟现实技术因其可以为训练人员提供安全可靠的训练环境受到了人们的广泛欢迎。以变电站为例，虚拟现实技术将会在变电站工作领域发挥极为重要的作用，首先，变电站可以通过虚拟现实技术构建变电站的三维动态模型；其次，以智能可穿戴设备为核心，通过将视觉、听觉以及触觉融为一体的方式，营造特定范围内的变电站虚拟环境；最后，确保变电站相关工作人员可以在立体展示平台上，利用手动操作或是ART跟踪交互系统对虚拟环境中各类对象产生影响，进而达到身临其境的效果。

（1）立体全站展示

在利用虚拟现实技术对相关工作人员进行训练的过程中，对于变电站来说，利用智能可穿戴设备，可以使相关工作人员的眼前出现变电站的三维立体全景投影，为提升相关工作人员对场景认知的真实感，变电站方面可以运用计算机中的多媒体、图像处理技术，对虚拟场景进行特效处理，确保在虚拟现实专用投影设备将变电站的三维场景展现在3D屏幕上时，相关工作人员因偏光角度的原因，其左右眼同时观看到的景象有所差别。此外，变电站方面可以通过对场景特效进行叠加的

方式，帮助相关工作人员对晴天、雨天等变电站可能出现的真实环境场景加以体验，从而为未来的工作打下良好的基础。

（2）手动模拟操作

为加强变电站员工对变电站设备内部结构、设备工作原理等内容的理解，变电站方面可以通过引入虚拟现实技术的方式，引导相关工作人员利用智能可穿戴设备，以沉浸式的方式对变电站内的设备进行拆解和组装，从而提升其对变电站设备知识的掌握程度，令相关工作人员可以更好的适应自身的工作需要。比方说，某变电站利用虚拟现实技术构建了一个变电站安全培训系统，以便令变电站内的员工可以在虚拟沉浸式影像中，开展各类更好地掌握安全操作技能，通过将电力系统与虚拟现实技术加以融合的方式，降低了电力工作的难度，提升了相关工作人员的工作效率。

（3）电力事故演练

在电力系统运行过程中，电力事故不可避免，为提升相关工作人员对电力事故处理的熟练程度，变电站可以通过引入虚拟现实技术的方式，鼓励相关工作人员通过不断练习的方式，提升自身对电力事故的预判能力，进而保障电力设备运转的安全稳定。具体来说，变电站方面可以利用虚拟现实技术对可能出现的电力事故加以仿真，并要求多名工作人员利用虚拟现实设备以多人会商的形式，同时进入设备模拟出的事故现场，以沉浸式交互体验对事故进行协同处理，从而帮助相关工作人员体会更为真实的事故环境，确保相关工作人员在遭遇电力事故时可以采用科学正确的方式对其加以处理，在保障自身人身安全的基础上，降低电力事故可能造成的损失。2.3 混合现实技术的应用研究

混合现实指的是现实与虚拟世界相融合产生的新型可视化环境，在这一环境中，各类物理数字对象能够实现互动共存。利用混合现实技术人们可以通过在虚拟环境中添现实示信息的方式，加强用户、现实世界与虚拟世界间的交互反馈，提升用户使用的真实感。

由于利用混合现实技术可以在空间建模、三维GIS以及空间GIS等技术的基础上，对电网资源数据进行叠加，所以，相关工作人员通过全息投影的方式将电网资源进行投影，并且利用手势操作等方式，对电网的资源进行漫游互动展示。在某种程度上说，混合现实技术是增强现实技术与虚拟现实技术的融合发展，因此这种技术未来的应用发展可以集中在电网资源三维展示等方面，以便更好地完成电力系统的全网资源查询、定位、调配等工作。

结论：近年来，我国不断加大电网建设的投资力度，为保障电网的规模能够满足当前消费者的需求，更是建立了一批远距离输电网络，在这一情况下，各地电力公司为提升电力系统的供应效率，开始尝试将增强现实、虚拟现实以及混合现实技术应用于电力系统当中，确保电网系统工作朝着智能化方向发展。

作者简介：李刚(1975—)，男，湖北武汉人，大学本科，高级工程师，研究方向：电力系统电网运行及设备检修工作。

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