徐州地铁运营有限公司 221000
摘要：随着城市化建设的步伐日益加快，使得城市公共交通的压力逐渐增大，各大城市都通过地铁工程的建设来缓解公共交通所带来的压力，对于地铁而言，机电设备则是其关键的组成部分。因此，地铁的机电设备维护既是其运营管理的重要环节，也是安全运营的保障。如何最大程度提高机电设备的可用性、安全性是地铁维护管理中非常重要的内容。基于此，本文因此本文主要通过地铁机电设备维护为研究的突破口，运用增强现实技术，更好的进行设备维护。
关键词：增强现实; 地铁机电设备;维护
通过增强现实技术将大量数据信息在运营维护的活动中变得更加可视和直观。在预先设定大量数据的基础上运用增强现实技术，从而可以将维护信息实时的展示实现出来。增强现实技术的应用不但将设计人员的思想在现场得以充分表现，有利于工作人员的相互理解与沟通，而且将增强现实中完备的信息在运营维护阶段得以有效地展示，进一步提高了效率，让使用者的操作更加高效。
1、增强现实在地铁机电设备维护中的应用价值
应用增强现实技术将大量数据信息在运营维护相关活动和任务中实现可视化、直观化，通过大量预设数据信息，将三维虚拟信息叠加到真实的世界，并根据追踪到标记的不同，不断更新虚拟信息，实现实时的展示。
（1）用于辅助维修
维修培训是一个关于设备知识和设备维修技能学习的教学过程[33]。为操作者创设有效地训练情景，在现实环境中对操作者所需了解的技能和知识通过虚实结合的方式不断巩固、强化，是改善传统培训模式的发展趋势[34]复杂的机电设备维护的特点：零件多样认知困难、操作程序繁杂。首先在被维修的地方需要维护员工的注意力集中；其次维护员工一次性集中地接收大量信息也是不合理的。这两个问题使得在机电设备的维护维修领域方面使用增强现实技术成为了最佳的选择。增强现实技术增加了培训人员身临其境的感觉，在采用增强现实技术对操作者进行培训时[33]，操作者可以：（1）操作者能够接触到传统培训中无法接触到的东西，可以任意进入各个培训步骤深入理解其中的要点； （2）节省培训系统硬件投资，同时，由于操作者是在虚实融合的环境中通过操作提示熟悉并操作各种复杂设备，不会对贵重设备造成损失，减少操作时危险事故的发生。 目前，大量企业都有需要进行设备维修培训，并有改善传统意义上的人工维修带来的培训成本高、效率低下等问题、改进现有培训模式的需求。把增强现实技术应用于培训领域中就显得具有更加重要的意义。
（2）用于引导装配
现在的机电设备制造过程复杂，结构多样化，拆装涉及的工艺知识和技术较多。虽然这些资料都能够在电子手册中查询，但操作者在翻阅电子手册的同时，注意力需要在拆装设备和手册之间频繁切换，工作效率势必会被影响，容易产生错误装配。虚拟装配技术的产生就是为了克服传统产品装配过程中的缺陷。虚拟装配一般由两个部分组成，即由虚拟现实软件内容和虚拟现实外设设备，两者协同工作，缺一不可[35]。 伴随着 AR 技术的不断发展，大量科研人员的研究使得增强现实环境下的装配操作更加成熟，使得能够运用显示设备，虚拟诱导信息叠加在真实拆装场景中，展现虚拟模型与设备构件实体原型虚实结合的场景，操作者一边与虚拟构件进行交互，另一边操作真实构件[34]，解决了虚拟现实的场景真实感不足的问题，大大提高了操作者对周围真实场景的直接感知能力和交互体验。通过将构件名称、维修装配信息、维修装配步骤以动作情景的形式叠加到现实维护环境中，为指导操作者完成维修装配活动实时提供了大量所需信息，尤其是大型复杂设备，因此大大简化了维修的难度，使得操作者能够较快获得装配维护经验，熟练掌握装配过程，从而避免装配失误，提高了装配效率及质量[37]。增强现实在设备维护上的应用仍然是全新的研究领域，基于增强现实的维修装配技术还远未成熟，需要更多的去探索和研究。
2、基于增强现实的地铁机电设备维护应用框架设计
设计该应用框架，是为了利用现代化的技术手段辅助运营管理，将大量的三维数据信息运用到维护管理的现场中来，借助 BIM、增强现实技术减少装配作物，提高维修质量，从整体上提高运营效率。 为了使应用框架在现场能够方便的进行数据共享，框架采用无线网络作为媒介传输数据，通过系统服务器的使用来访问 PC 端和移动端的数据。根据运营维护的功能需求，将该应用框架按模块进行划分，通过对模块的操作来实现对运营维护阶段的管理，划分的模块分别为：维修辅助模块、装配引导模块、二次设计模块三大模块。系统数据库信息、模型库信息和定位信息经处理后形成了三大模块需要的数据信息。二次设计模块的功能是在已有的 BIM 模型基础上按照运营维护所需要的维修装配信息进行二次处理更新，负责对模型进行信息完善，整理出装配、维修培训所需要的操作构件进行打包。装配引导模块的功能是根据运营维护现场的装配任务需求，向系统申请装配引导应用，同时维护工程师将装配构件需求及流程发送至设计方进行二次设计。维修辅助模块则通过不同维修培训方案生成的任务情境，通过便携式智能终端设备进行机电设备跟踪、维修方案学习以及进行维修操作，同时，通过数据转换接口，将完善好的模型信息导入运营维护管理系统中，方便后期调用。服务器与各数据库及三大模块在框架中的关系如图1 所示。
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图1
作为应用框架的核心，系统服务器负责处理机电设备模型信息的输出和输入，对存储在框架中涉及到的所有数据进行管理，同时，处理模块的系统请求并满足三大模块对信息库的需求[40]。例如运营维护过程中，需要时常对一设备进行装配或维修，则维护管理人员提交维修方案及所涉及到的 BIM 构件，则该服务器会将数据传输到设计方，有设计人员在模型中更新并打包整理出需要的构件，与维护人员对接，创设出符合装配或维修过程的增强现实动作情景，存储入装配或维修案例库。同时，通过无线网络，数据传输在后台服务器与模块自身的网络接口之间进行，各模块的网络接口由系统服务器提供。
3、结语
由于地铁机电设备维护具有时效性、复杂性、重要性等特点，机电设备维护的质量必须要保证。目前，设备维护缺乏信息化管理，无法对信息进行有效的集成和管理，维护人员维修管理水平不高，种种因素影响到设备维护的效果。所以该研究尝试引入增强现实技术实现现代信息化管理的这块短板。增强现实技术的虚实显示功能加之 BIM 技术强大的信息功能、可视化功能，则可以完全实现设备运营维护管理的各项任务，以供参考。
参考文献
[1] 诸葛华锋．地铁车站机电设备运营维修管理模式的分析与探讨．城市建设理论研究(电子版)，2014，35(27) ：52
[2] 梁健生．探究机电设备管理的信息化技术应用．山东工业技术，2013，15
[3] 于征．机电设备维护维修与管理的创新与发展．中国交通信息化，2010，5