孙效华，张绳宸，Jan Dornig

(同济大学，上海 )

摘要:目的 分析运用增强现实技术支持物联网数据呈现与交互的应用方式，并归纳其技术实现所需要的支持，为进一步的研究与应用提供思路和方法。方法 根据增强现实技术应用于物联网数据呈现与交互的适用特性，对其应用可能进行分析描述。结论 增强现实技术在物联网数据呈现、数据关联、数据交互、数据模拟、远程增强与协同操作等方面均有广阔的应用空间，能够提高数据呈现与交互过程中的直观程度、降低认知负担、支持更多样的呈现与交互形式，帮助建立更加智能与易用的物联网系统。

关键词:增强现实;物联网;数据呈现与交互

物联网已经广泛进入诸多产业的应用，无时无刻不在感知和采集大量的数据。大型物联网系统多包含众多模块，每个模块又由多个物联网设备提供多样化的信息，使得传统形式的LED、仪表、显示屏等数据呈现方式无法胜任对大量设备的异常值检测、综合分析、性能评估、问题定位等的支持，也无法自由地切换不同细粒度的信息呈现，给数据的监测、分析与设备的维护带来了挑战，亟需通过一种用户友好的方式支持物联网数据的呈现与交互。与此同时，增强现实(Augmented Reality，AR)技术具有极强的将虚拟内容叠加在现实上的能力。在此种情况下，探索使用AR 技术优化与拓展物联网数据呈现与交互的必要性应运而生。本文结合相关的最新实践，从 AR 技术的特点和优势出发，对其在物联网数据呈现、关联、交互、模拟、远程增强与协同操作等方面可能的应用方式进行了分析。文章也对在物联网设备环境中支持AR技术进行空间识别的方法以及支持应用实现的必要辅助信息进行了描述。

在使用 AR 技术辅助物联网数据的呈现与交互方面，目前国内外已有一定的探索。Dongsik Jo 和Gerard Jounghyun Kim 认为，物联网和AR 技术是互补关系，两者相互促进对方的作用发挥，并试图建立可扩展的AR 物联网交互框架[1];Rambach等人研究使用物体追踪来提高 AR 用于物联网设备信息交互的效用[2];Wehle，Mainzer，Ilic等人也从工业4.0应用[3]、大规模智能物联网设备观测[4]、AR 设备类型对语境敏感的物联网服务交互的影响等不同方面，提出了AR 技术应用于物联网的可能与方法。刘立等提出利用AR 本地计算的特点，还可以实现跨地域的远程协同[5]。Alexander等指出，智能手机逐渐成为运用 AR进行物联网数据呈现与交互的重要方法[6]。Apple(iOS)和 Google(Android)均在近期发布了相应平台的 AR 开发工具[7-8]，大幅提升了应用 AR技术的便利性。同时，Hololens等专用设备也推出了大量对物联网数据可视化应用支持的工具集[9]。

关于如何在物联网环境中对 AR的实现提供支持，也有相关研究指出通过添加识别标记[10]和提供辅助信息[11]等方法，提升 AR 在现实物体上精准叠加虚拟内容的性能。这些方式已经被许多运行在智能手机或专用设备上的应用所采用。

AR 通过对周边空间的识别能力，为物联网数据的信息呈现引入了一个重要的维度，即距离。传统的物联网数据呈现形式将所有数据以层级方式或并列方式呈现，消解了其中的空间因素，因此在直观性、检索速度、不同细粒度的信息呈现能力等方面有所欠缺。通过引入信息的距离这一变化的维度，基于AR的物联网信息呈现能够在保证信息细粒度的同时，基于距离因素对呈现信息进行动态的筛选、综合、调整呈现方式，提供更小的认知干扰。同时，AR 具有多样的信息呈现方式，除传统的数据、图表形式外，AR 支持使用色彩叠加、动态元素等非数据化、图表化的语义化直观形式呈现数据。通过选择适用的呈现形式，将可以大幅降低物联网数据的阅读、分析与操作中的认知负担与操作难度。

2.1.1 远距离物联网数据呈现

1)呈现设备信息概览。较远距离下的视野范围决定了视野中将容纳更多设备，周边环境也将同时处于可见状态，因此，远距离下的物联网数据信息呈现，适用于呈现可视范围内通过物联网数据分析得出的设备的状态概览，并能够呈现设备与数据、设备与环境间的关联性，见图1。

2)空间导航信息。在有既定目标的情况下，通过在视野中叠加空间位置信息、导航信息、指向标记、提示符号等信息，将能够加速目标设备、目标信息的定位，有效地提高相关操作的直观性和检索速度。

文章来源：《物联网技术》 网址: http://www.wlwjszz.cn/zonghexinwen/2020/0726/483.html

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