文/墨茶
编辑/墨茶
前言
随着全球工业的发展，人类面临着严重的能源短缺与空气污染等问题，目前全球将近二十亿人面临着能源供应的压力。但近年来，可再生资源开发利用在不断的发展，而太阳能因其独特的优点备受瞩目。
太阳能能源有着无污染、价格低廉、可任意使用和资源无限等优点，具有巨大的发展潜力。而光伏电站是一种使用特定的物质，将太阳能转换为电能的发电系统，它属于最近几年，国家大力提倡的一种绿色电力开发能源项目。
而光伏组件是光伏发电站的重要组成部分，组件使用时间过长会产生老化，从而引起发电的功率衰减，甚至会导致电站整体运行失效，所以为了保证组件之间的稳定，有必要对光伏电站进行维护。
但是，由于光伏电站本身具有巨大的空间和大量的器件，其维修难度也很大，常规的运行检查方式已很难适应光伏电站运行检查的需要。
增强现实（AR）技术，作为一种新兴的将现实与虚拟信息完美融合的技术，正逐步被运用到电力工业中，为电厂的设备运行检测问题提供了新的思路，但是它大多是在变电站运行检测中使用的，而在光伏电站运行检测中使用的还很少见。
本文就以AR增强现实技术在光伏电站运行检测进行研究和分析。
1.AR增强现实技术简介
增强现实（AR）技术又名扩增现实，它是一种用来实现现实和虚拟信息相互融合和相互利用的一种新技术，它可以对现实生活中很难感受到的物理信息进行模拟和仿真，通过科技手段将虚拟的信息内容应用到现实生活中，该过程可以被人所感受到，从而实现了一种超越现实的感觉体验。
此外，AR技术不但可以真实的反映现实世界的内容，还可以将虚拟的信息内容呈现，相互补充、相互叠加，在可视化的AR中，用户可通过显示器将现实世界与虚拟图像重叠在一起。
AR的关键技术主要包括以下几项。
（1）追踪登记技术。要实现虚拟信息和现实场景的无缝重叠，就必须将虚拟的信息与现实的环境，在特定的三维空间位置上进行配准注测，具体内容包含了用户的空间定位跟踪和虚拟物体在现实空间中的定位两个方面。
而要实现图像的准确匹配，则要求摄像机与图像中的位置必须一致，因此必须采用追踪技术。
在追踪注册技术的第一步，就是要对需要增强的物体特征、轮廓等展开扫描，然后系统会在追踪物体特征点的基础上，自动的产生出2D或3D的坐标信息，这一技术的效果将会直接影响到AR系统的成败。
（2）显示技术。AR技术的显示系统也是AR的一个重要的组成部分，为了保证用户可以获得一个将现实与虚拟相融合的系统，从而得到一个良好的体验效果，使用颜色丰富的显示器是保证这个效果的重要依据。
其中，显示部分包含头盔显示、非头盔显示装置等，可为使用者提供相应的反向序列融合环境。
(3)虚拟物体生成技术。AR技术应用模板是将虚拟世界的有关内容在现实中进行重叠处理，并在利用高效算法程序的应用上，实现物体的动态操作。
(4)交互技术。AR技术将虚拟的物体展现在现实中，而互动技术则是为让这些虚拟的物体更好的展现在现实中而作好准备，所以它也是AR技术中的一个重要环节。
(5)合并技术。AR技术的目的就是要将虚拟信息与输入的现实场景紧密的融合在一起，从而提高AR用户的现实体验，所以这就对AR用户的真实体验提出了更高的需求，而要实现这一点，除了要对虚拟物体进行定位之外，还要对虚拟物体与真实物体之间的阻挡关系以及基本条件进行考量，以防止因为条件缺乏而造成AR效果不稳定。
2.AR增强现实技术在光伏电站运检中的应用意义
AR增强现实技术是利用电子计算机、智能终端等为操作平台，来实现对屏幕的阅读和判断，之后通过北斗、GPS、二维码等技术来对场景进行高效的识别和定位，并通过系统中的算法将运检项目明细、作业指南等信息传送到运检工作人员手中。
此外，还可以使用大数据分析功能、深度学习系统等功能，对运行检测得到的初步结果进行运算分析，对于一些系统不能解决的问题，可以使用“远程帮助”功能，请求有关高级技术人员对其进行在线帮助。
3.系统设计及关键技术实现
基于AR技术在光伏发电设备运行检测系统，主要分为两部分，分别是AR移动端和主服务器端。在这些设备中，AR移动端的作用是对现场设备进行识别，对运检工作相关流程和操作进行显示和记录，并利用无线信息传输功能，实现与主服务器端的实时数据交换。
而主服务器端最重要的工作，就是对AR移动端传送过来的数据信息展开实时的识别和处理，之后会把处理后的结果以及有关的处理流程，及时的反馈到AR移动端，以便让运营商在后续的工作中更加方便。AR技术的实现涉及到如下内容。
3.1数据服务器及其数据接口
数据服务器是AR增强现实技术智能运检系统的光伏电站智慧中心，它除了要负责对该系统的标准化模型进行存储之外，还要负责分发运检质量，收集运检过程中的各类数光伏电站据，对数据进行分析处理等工作。
而智能化运检系统，则是将整个光伏电站的运检工作进行规范化，以此为基础，利用辅助技术，尽可能的消除光伏电站中人为因素对运检活动造成的影响，从而实现智能运检的光伏电站目的。具体实施方法如下。
(1)运检模型的建立。服务器通过有关系统，综合运检的整个线路、范围、时间、类型，以及运检过程中出现的异常状况判断依据等信息，构建一套规范化的流程模型，并将电厂中的光伏模块也构建出相应的图像模型。
(2)运检数据呈现。使用服务器所设计的流程和有关模型，按照时间和计划，配置相应的服务程序，并与光伏电站的运检监督系统相配合。
在AR移动端接到运检指令之后，可以按照所计划好的路径图，抵达待检设备的周围，收集设备的实时数据以及运检指令等信息，之后再通过无线通信功能，将这些数据发送到服务器，从而完美的呈现出一个价格场景。
运检工作人员可以按照系统的运检指示，进行相应的操作，防止漏检、漏记等现象发生，并以运检监控的实时数据为依据，对运检设备的工况进行判定，最终将各种判定结论以及收集到的数据保存到AR移动端，并将其上传到服务器。
光伏电站的数据服务器可以实时接收AR移动端收集到的各种数据，并通过系统的深度学习，软件对收集到的数据进行分析和处理。该方法可以从海量的光伏模块关联信息中，迅速提取出现异常或损伤的光伏模块。
随后，数据界面会将识别的结果传递给AR移动端运检端软件，工作人员可以按照这个信息对两个组之间的关系进行处理，并显示处理的结果。
3.2AR移动端及其运检客户端软件
AR移动端和与之相匹配的运检客户端都属于智慧运检系统的执行端，在AR智能终端上运行的运检客户端软件，可以将已有的运检信息转化为标准的可视化运检流程数据，并将其传送到工作人员的AR智能双眼上，借助增强现实技术，指导运检工作人员按照系统所制定的标准化流程，进行相应的运检工作。
AR手机使用的是Android系统，可以安装基于Android系统的各种智能软件。AR移动端的光硬件一般使用的是以平面和偏振光合成为例，也可以使用曲线和离轴合成为例，可以实现虚拟图像在透镜上的精确投影。
在调节视角的同时，保证了人的眼睛与虚拟图像的完美结合。AR智能光伏电站运检过程中，AR移动端会接收到服务器信息，将巡检指令、设备信息、实时数据等信息以文字、图像以及视频等形式投影到用户的AR眼镜上。
AR增强现实技术应用于光伏电站的智能运行检测时，其关键问题是：在实际环境中，如何精确捕获被检测的装置，并在软件中创建装置的数字坐标，并利用3D显示技术实现装置的关联。
3.3数据分析系统
AR增强现实技术在被应用到光伏电站运检的时候，利用大数据分析、人工智能等手段来进行数据分析，它可以实时的完成数据的检查、过滤、分析和处理。
有关技术人员可以在该系统的客户端上看到历史及实时的运检资料，也可以向在该系统中的工作人员进行技术指导及即时帮助，以便让管理者可以对运检工作进行及时的了解，让运检工作变得透明化、规范化。经过对运行检验资料的分析与二次扩充，可以形成一套完备的检验与维护文件。
4.光伏电站AR技术的功能设计
4.1异常识别
光伏发电组件是太阳能电池板的核心，也是整个光伏发电系统中最有价值的一部分，它的作用是将太阳的辐射能转化为电能，并将电能输送到蓄电池中进行储存，或者是用来推动负荷工作。
而光伏模块则是将一块块的太阳能电池用并联或串联的方法连在一起，然后进行组装。而关于光伏组件常见的问题主要是外观上，包括光伏电池板热斑、积灰、鸟粪等污染物。
AR移动端的相机可以拍摄到光伏组件各个角度的画面，再由无线系统传送到服务器，借助服务器的大数据分析功能以及深度学习系统，自动对这些信息进行辨识，从中找出有可能出现异常状况的影像，并以增强现实重叠标记的方式，将这些影像呈现在运检工作人员的视线范围之内。
这样就可以指导运检工作人员，对这些重要的区域和部位展开观测和检测，同时将判断结果以及收集到的有关数据上传到服务器，并将这些数据保存下来。
4.2位置引导
但是，现在国内大多数的集中式光伏电站所占据的区域都很大，工作人员使用光伏电站CAD的图和微型定位的方法来判断出异常光伏板的位置，会给工作人员带来很多不便。
而AR增强现实技术，能够提供给GPS、北斗卫星德国地理信息定位系统，可以对AR移动端的位置进行定位，并以精确的方式将异常数据链的路径叠加在检测人员的视线中，检测人员可以根据AR移动端的指引，迅速找到异常组件的精确位置。
4.3实时指导
以AR技术为基础的智能运检系统，可以在发现并确定了故障的精确位置和具体问题之后，通过智能系统和工作辅助系统，将所需的维护事项列出，并使用AR的移动端，将作业指导书迅速的重叠到运检工作人员的视线中，保证了工作人员即使不能完全熟悉操作说明书，也可以根据标准的操作流程进行操作。
4.4透明管理
AR移动端利用文字、图片、视频、地理位置等多种形式，将这些信息保存到服务器中，管理人员可利用对应的客户端来随时访问这些信息，并对其进行分析和利用，从而实现了对运检过程的透明化管理。
5.基于AR技术的光伏电站运检系统应用
基AR技术的光伏电站运检系统应用范围具体如下。
- 实务识别。主要是对设备实体识别算法展开研究，以达到对不同物体、不同角度扫描的需要，进而构建出3D立体识别物体效果。
- 信息叠加。通过AR智能技术，将与实体相关的信息与实体进行重叠，实现了对实体的实时匹配。
- 工作指引。运用该系统，对运检员的作业状况进行判定与监控，并以该系统的推送方式指导员工按作业程序进行相应的作业。
- 实时通信。不管是终端装置还是服务器均可在无线通讯方式下实现资料的传送，以保证资料收集后可即时传送至服务器内。此外，本装置具有蓝牙功能，可实现脱机实时传送。
- 数据管理。AR增强现实智能运检系统还可以实时的对工作人员的基本信息、工作流程、操作状态以及设备信息等数据进行记录和管理，以方便随时调取和查看。
在戴上AR智能眼镜，登陆之后就可以阅读到要完成的目标任务，在收到了任务之后，系统就会告诉工作人员，让他们去准备所需的工具和装备。
在运行检查期间，也可以利用该系统的即时通讯能力，将现场的装置状况传送至伺服器的终端机，并请求业界的专业人士给予技术指引。
监控端可以在该平台的终端上，对整个运行过程中的所有情况进行实时的观察，从而实现对运行过程中的实时捕捉，并根据实际情况对其进行相应的标记，从而为运行人员提供操作依据。
结语
利用光伏电站AR技术在图像识别、信息叠加、实时通信等方面的优点，它可以在光伏电站运检过程中，完成对异常进行自动排查、工作指引、运检数据实时保存及管理等众多功能，从而可以对光伏电站运检工作的效率进行有效提升，同时还可以减少出错率，从而保证了光伏电站稳定运行。
与此同时，光伏电站AR增强现实技术的应用，还对运检的操作过程进行了有效的规范，从而实现了对企业管理的科学性、智能化和监管的自动化，因此它具备了较高的应用价值。
参考文献：
- 增强现实(AR)技术在电网培光伏电站训中的运用.光伏电站重庆电力高等专科学校学报
- 基于改进CNN的增强现光伏电站实变压器图像识别技术.光伏电站现代电子技术
- 增强现实技术在电力仿光伏电站真培训中的应用.福建电脑
- AR增强现实技术在商业展示空间中光伏电站的应用研究.工业设计
- 虚拟现实与增强现实技术在电力场景中的研光伏电站究与应用.北京:华北电力大学