基于AR技术的动能设备在线巡检系统的设计

基于AR技术的动能设备在线巡检系统的设计

王霄霄,艾建,张迪

河南中烟工业有限责任公司漯河卷烟厂

摘要  针针对卷烟厂的动力设备巡检模式存在检测效率低，故障识别率低，系统智能化低等问题，引入互联网思维，建立三维可视化综合性平台，运用3D建模、AR技术（Augmented Reality Technolog，增强现实技术）、移动互联、物联网传感器以及高精度定位等手段，设计一套基于AR技术的动能设备在线巡检系统的设计系统，包含硬件执行层、信息传输层和数据分析层等，以提高设备的检测效率和故障识别率，从而高效获取硬件监测的数据业务和虚拟现实数据，对各监测点区的数据进行分析和汇总，并按照监测点和3D可视化场景模型的整合，从而实现可视化、智能化巡检的目标。

关键词  AR技术 移动互联  智能化巡检

1 AR技术在动能设备智能巡检中的意义及现状

当前，工业企业无时无刻不需要“水、电、气、汽”能源，一旦动能系统出现问题，就会给企业生产带来极大的影响。随着社会的发展，企业对各种能源的需求量不断地增加，生产建设的规模也越来越大，在动能设备的运行过程中，可能会发生一些设备安全事故，进而造成大量的能源浪费。因此，加强动能设备的巡检工作及巡检质量十分重要。

动能设备巡检是整个生产系统中的一个重要环节，能够确保动能设备的平稳运行，随着卷烟生产规模的不断扩大，动能设备巡检的工作量也相应的增加。当前动能设备巡检中，主要依靠运维人员的工作经验进行故障的判定。传统信息系统的监控制度难以适应当前的信息化发展速度，当前信息系统越发复杂，在巡检的过程中更依赖巡检工作人员自身的主动性，因此往往难以及时的发现故障问题及隐患。因此，AR技术运用于动能设备智能巡检系统中，能够实现对设备的智能化巡检，随时对大功率动能设备的运性状况进行检测、分析，并判断动能设备系统的未来发展及运行状况。

2 AR在线巡检系统搭建

依据现代动能设备巡检需求为基础，构建相应的操作模型，其中包括了异常数据判定模型、巡检流程以及设备、仪表等计算机识别图形模型。异常数据判定模型以及巡检流程是动能设备巡检中基础性流程，能够指导巡检人员根据相应的操作流程开展工作，确保工作人员以及动能设备的安全性。设备及仪表等计算机识别图形模型主要是为了便于远程工作人员在AR智能巡检平台中进行自动识别，可以直观的显示设备状态信息如温度、转速、震动、噪音、设备信息、异常报警信息、电流电压信息及部分实时视频图像信息，并将设备运行状态采用3D图形化的界面直观的呈现出来。图2-1为设备 数据 空间三位一体化管控。

图2-1 设备 数据 空间三位一体化管控

AR在线巡检系统可以分为数据采集与AR监测画面两大部分，组态过程利用各种3D 模型实现各种工业现场的再现，运行部分把三维可视化场景模型文件（组态画面）调到运行平台，仿真虚拟场景，并通过数据库实现与现场设备的数据点连接，同时利用相应的虚拟现实交互技术实现与现场设备的交互，如通过键盘、鼠标等，实现场景的漫游、对象的拾取、开关的控制等，从而达到控制工业现场设备的目的，对危险的工业现场操作人员的培训能够提供更加真实地虚拟环境，图2-2为AR在线检测系统图。

图2-2 AR在线检测系统图

3  AR在线检测系统与3D结合

3.1三维模型结构介绍：

三维可视化前端展现：3D客户端应用程序、3Dweb端（webgl）、监控大屏；

三维可视化的功能组件：三维可视化交互展现（UI 层）、设备、环境、温湿度传感器、定位、视频监控等（三维可视化功能层）；

数据采集服务器（上位机）：后台服务器、数据库、数据采集器、数据网管或者PLC采集Modlbus等协议；

对接的外部系统：视频监控系统、智能在线系统、硬件传感器等；

图3-1 AR在线检测系统的三维模型结构

3.2  AR在线巡检与3D结合

AR技术的应用是将传统动能巡检和信息技术（IT）结合，以提高生产效率。在使用AR智能模块，能在设备出现预警或者设备运行放慢1秒时立刻发现问题在哪里，有效缩短维修人员检修设备的时间并修理机器的指导意见。AR智能模块能够基于足够的运行数据预测设备可能出现的状态及问题，及时发出智能语音预警通知，真正做到提前维护和检修设备。

图3-2 AR智能巡检

图3-3 3D虚拟环境下巡检路径

4 总结及展望

通过对目前卷烟厂动能设备的调查分析可知，在日常工作中，操作人员、维修人员巡检工作主要是巡查设备、管网的“跑、冒、滴、漏”，而真正影响设备的性能参数却无法在传统巡查过程中及时掌握。为此，本文探索动能设备智能巡检系统，在遵循设备原理基础上，重点巡检容易造成设备发生故障最重要的内部参数指标，建立基于AR技术的在线巡检系统，并采用计算机方法对该系统方案进行仿真模拟，以验证本方案的有效性。随后，将该智能系统应用在设备的智能化系统中，通过生产实践得到有效验证。