国家电网报:虚拟现实技术在电网领域大有可为
2016-09-23   来源:国家电网报  浏览次数:

  国网能源研究院企业战略研究所  孙艺新  程嘉许  王悠子

    《国家电网报》2016年9月20日第8版

    现实篇:VR、AR技术促进企业变革与创新

  虚拟现实(VR)与增强现实(AR)技术被认为是移动互联网之后与生产、生活高度融合的新一代综合应用平台。近日印发的《国家创新驱动发展战略纲要》将自然交互与虚拟现实研究作为重要战略任务。VR、AR技术在电网规划、建设、运维、营销等各个环节应用潜力巨大。

  VR与AR主要是通过综合运用多领域前沿IT技术(如计算机图形学、人工智能、大数据等),借助适当装备对复杂数据进行处理与展现,形成具有交互式体验功能的多维信息空间系统。

  VR技术侧重构建虚拟场景,能够模拟出视觉、听觉、触觉等人体感官功能,在用户体验上注重激发使用者的沉浸感、交互性与想象力,在个人娱乐、培训、教育、设计等方面的商业化应用较为成熟。

  AR技术可实现真实环境与虚拟信息实时叠加功能,注重用户与真实环境的交互操作,对环境、状态数据的实时采集、定位、分析要求高。目前,AR技术处于试验探索阶段,在医疗、教育、会议、设计、石油、化工、电力、建筑、仓储物流和安全管理等企业级应用领域均有良好前景。

  多家权威机构认为,VR、AR技术有望成为继移动互联网之后与生产、生活高度融合的新一代综合应用平台,其终端设备及周边产业全球市场空间高达6740亿美元。国内外科技巨头如谷歌、三星、阿里巴巴、腾讯等均已制定了详细发展计划。传统工业企业如GE、波音公司分别在深海石油勘测、飞机复杂装配制造等方面开展应用探索。

  随着配套软硬件技术发展,VR、AR技术与企业生产、消费方式融合更为紧密,使信息的表现更加真实、丰富、具体,将极大改善现有通信、协作、分工、社交和生活的体验与效率,并促进运营管理模式变革与商业模式创新孵化。

    潜力篇:VR、AR技术在电网领域价值巨大

  VR、AR技术在电网领域的应用潜力与价值巨大。在电网运维检修、现场施工作业、复杂装配等方面,可大幅提高运营效率。根据美国电科院(EPRI)相关研究认为,VR、AR技术将使整体工作效率提升25%,设备运行时间延长20%,误操作减少30%,并降低作业风险。在研发应用中可带动信息采集、展示、交互、分析等全方位的技术升级,提高整个产业链的智能化、精益化水平,并实现运营管理模式推广与技术装备产品输出。

  目前,美国电科院将智能头盔与数据建模技术结合,并应用到变压器检修业务。一个AR头盔相当于照相机、摄像机、对话机、红外测温仪、测距仪、手机、移动作业设备等一系列设备,通过AR设备开展变压器检修,已实现输变配设备状态信息全景展示与运行维护操作动态交互,一方面通过可视化的路径规划,能提高检修维护的标准化操作水平,大幅降低安全生产的隐患;另一方面通过远程实时通讯与即时后台咨询,可显著提高检修的工作效率。

  未来,虚拟现实技术在电网中将大有作为。

  首先,在电网运维检修中提升标准化作业效率,降低操作风险。

  在输变电维护、巡视、检修中,佩戴AR头盔等装置,可实现运检作业引导,自动识别目标操作设备,将生产运行指令以可视化方式提示,并智能监督操作人按规程、按步骤完成工作。

  在设备抢修环节,实现抢修路线规划导航、故障配电设备信息查阅等,并对故障信息进行实时互动,运用后台技术力量实时协商及时排除故障。

  在调控运行环节,对于大量无人值守的变电站、换流站,可以将各类设备的状态变化、图像、环境数据在统一场景进行复制还原,并通过辅助设备进行远程监控与操作,提高设备调控水平。

  第二,在电网规划设计、施工方案中提高直观效果与效率。将VR技术与3D建模技术结合,利用地理信息数据,搭建电网规划三维空间模型,提供贴合实际、可灵活比选的方案,提高设计效率。

  第三,在安全生产、应急管理中发挥模拟演练和仿真培训作用。运用VR技术,模拟1000千伏、500千伏等不同电压等级的真实运行环境,开展智能仿真培训和模拟操作,提高应急演练效果与安全保障水平。

  第四,在营销服务与新兴业务拓展中提升用户体验。将VR技术与互联网、移动终端结合,可向用户实时直观展示营业厅服务功能;在电子商城、房地产酒店销售等业务中,还可以为用户提供立体式服务体验,提高用户满意度。

  第五,在复杂装备制造上提高质量与效率。综合运用VR与AR技术,开展交互式设计、虚拟展示、虚拟装配等,实时获取头戴式设备内外部虚拟三维模型和零件装配步骤、位置指引,并对制造、装配精度进行校核,修正产品设计缺陷。

   未来篇:人机交互、多人互动或为发展趋势

  目前,虚拟现实技术离真正的大规模工业化应用还有一定距离,但前景十分广阔,市场价值巨大。

  国网全球能源互联网研究院等科研单位已经搭建了VR、AR技术实验室环境,开展了初步研究和探索。该院与国外知名高校、研究机构建立合作,成功搭建VR、AR技术实验室环境,并利用国家电网海外研究院的平台优势,开展多人互动、人机交互技术和智能头盔、眼镜技术的研发。同时,国网联研院面向变电站运维、检修的作业支持系统,开展信息化、科技项目等基础性和前瞻性技术攻关。

  未来,若想将虚拟现实技术与电网工作融合并激发潜能,进一步跟踪技术发展趋势、业界动态以及VR、AR企业级应用的成功案例,制定差异化的技术研发策略是必经之路。把握虚拟现实技术发展的关键点,十分必要。对于整体头盔技术集成与产品组装,可充分发挥集成创新优势,以自身为主,联合研发;在软件、工具、内容方面,可采取内外部合作的方式,吸引国内外高校、实验室、企业共同参与;对于AR设备的玻璃组件等关键部件,由于目前不具备国产化条件,还需加强引进合作。

  虽然目前虚拟现实技术离真正的大规模工业化应用还有一定距离,但前景是光明的。未来,国家电网公司可系统开展VR、AR技术在电网领域应用的需求分析与可行性评估,对重点领域超前开展技术储备和试点应用;在AR智能头盔、可视化作业等优势领域加大研发投入,带动发明专利、技术标准的输出,积极占领科技制高点;对实时采集、处理、分析条件较好的优质数据资产进行标准、接口的统一管理,促进设备运行、维护、地理信息等数据融合。

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