簡(jiǎn)析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力應(yīng)急搶修演練中的實(shí)踐

文/國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力應(yīng)急中心 蔡進(jìn)

隨著人們的生活水平不斷的提高，各種電氣設(shè)備被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)生活與生產(chǎn)中，人們對(duì)電能的需求量不斷的增加，這給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來(lái)國(guó)家電網(wǎng)展開(kāi)了以電力應(yīng)急物資儲(chǔ)備、應(yīng)急組織體系等八項(xiàng)重點(diǎn)工作為主要內(nèi)容的電力應(yīng)急體系建設(shè)。但是傳統(tǒng)的應(yīng)急搶修演練的實(shí)際效果不甚理想，通過(guò)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在電力應(yīng)急搶修演練中，創(chuàng)建應(yīng)急預(yù)案仿真系統(tǒng)，能夠協(xié)助運(yùn)行、搶修、調(diào)度人員共同完成應(yīng)急處理任務(wù)。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)主要包括以下三個(gè)方面：其一，構(gòu)想性，構(gòu)想性的特點(diǎn)主要強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有非常廣闊的想象空間，其不僅能夠仿真現(xiàn)實(shí)存在的環(huán)境，還能夠拓寬人類(lèi)的認(rèn)知范圍，讓人類(lèi)以主觀的構(gòu)想不存在或者沒(méi)有發(fā)生的環(huán)境；其二，相互性，相互性指的是用戶(hù)對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作性以及從環(huán)境中獲得反饋的自然程度以及實(shí)時(shí)性，例如，在電力應(yīng)急搶修演練中搶修人員伸手去抓取虛擬的搶修設(shè)備，這時(shí)搶修人員手可以感受到物體的觸覺(jué)，甚至還能夠感受到物體的重量，被抓住的物體也會(huì)隨著搶修人員的移動(dòng)而發(fā)生相應(yīng)的移動(dòng)；其三，沉浸感，沉浸感指的是用戶(hù)以主角的身份在虛擬環(huán)境中的真實(shí)感，當(dāng)用戶(hù)處在虛擬環(huán)境中時(shí)，從嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等都和在真世界中一樣，很難辨識(shí)自己在真實(shí)環(huán)境中還是在計(jì)算機(jī)構(gòu)建的虛擬環(huán)境中。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力應(yīng)急搶修演練中的實(shí)踐應(yīng)用

（一）實(shí)例分析

本文以某110kV變電站的電力應(yīng)急搶修演練為例，該變電站為了提高應(yīng)對(duì)電力突發(fā)事故的應(yīng)對(duì)能力，在2012年引進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，展開(kāi)了假設(shè)變電站發(fā)生了“雷擊故障”的應(yīng)急搶修演練，通過(guò)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)建了真實(shí)的變電站和線路虛擬場(chǎng)景，進(jìn)行了從接收到應(yīng)急搶修信號(hào)、通知搶修部門(mén)、趕到事故現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)場(chǎng)勘查、填寫(xiě)應(yīng)急搶修單、制定搶修方案、準(zhǔn)備應(yīng)急搶修材料、進(jìn)行搶修以及消除故障及其現(xiàn)場(chǎng)清理的仿真演練。該次仿真電力應(yīng)急搶修演練過(guò)程中涉及到了安全人員、搶修人員、運(yùn)行人員、調(diào)度人員以及值班人員等，通過(guò)變電站所有工作人員的協(xié)力配合，共同完成了此次仿真電力應(yīng)急搶修演練。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力應(yīng)急搶修演練中實(shí)踐應(yīng)用的要點(diǎn)分析

1.構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。通過(guò)利用三維技術(shù)創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，僅僅只是模擬了真實(shí)物體的形狀，并不能夠模擬出真實(shí)物體的具體特性以及屬性。電力應(yīng)急搶修演練場(chǎng)景中的設(shè)備都具有特定的性能和功能，需要通過(guò)創(chuàng)建具體的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，模擬所有設(shè)備的具體功能特性，以此增強(qiáng)仿真系統(tǒng)的真實(shí)性。

2.創(chuàng)建虛擬的三維場(chǎng)景。仿真電力應(yīng)急搶修演練需要?jiǎng)?chuàng)建包含所有電力設(shè)備裝置的虛擬三維場(chǎng)景，幾乎是真實(shí)的模擬現(xiàn)實(shí)中的場(chǎng)景。因此，創(chuàng)建的虛擬三維場(chǎng)景應(yīng)該包括現(xiàn)實(shí)中的電力設(shè)備、變送電的線路、電廠、變電站等，通過(guò)創(chuàng)建了逼真的三維場(chǎng)景，能夠?yàn)橐院蟮碾娏?yīng)急搶修演練提供便利。雖然在創(chuàng)建三維場(chǎng)景的過(guò)程中會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間以及金錢(qián)，但是通過(guò)創(chuàng)建逼真的三維場(chǎng)景，讓所有的電力工作人員都參與到電力應(yīng)急搶修演練中，能夠掌握電力應(yīng)急搶修的整個(gè)流程以及相關(guān)的操作，及時(shí)、準(zhǔn)確的將電力故障消除，這對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及降低電力事故造成的損失等具有至關(guān)重要的作用。此外，當(dāng)創(chuàng)建了虛擬的三維場(chǎng)景之后，即使現(xiàn)實(shí)的街道、線路開(kāi)關(guān)設(shè)備、母線、變壓器以及變電站等出現(xiàn)了變化，僅僅需要調(diào)整某一個(gè)或者某一個(gè)場(chǎng)景，以及投入少量的修改資金，就能夠重新恢復(fù)對(duì)現(xiàn)實(shí)的模擬，便于電力工作人員進(jìn)行仿真演練。

3.實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。當(dāng)創(chuàng)建了虛擬的三維場(chǎng)景之后，電力工作人員進(jìn)入到虛擬的三維場(chǎng)景中，場(chǎng)景中的設(shè)備、人物等都可以用虛擬技術(shù)或者真實(shí)的人和設(shè)備來(lái)扮演，并且不同的場(chǎng)景、不同的工種的操作存在差異，因此在設(shè)置具體場(chǎng)景的過(guò)程中應(yīng)該為不同的工種人員創(chuàng)建不同的動(dòng)作函數(shù)庫(kù)，然后由真人在虛擬的環(huán)境中完成自身角色承擔(dān)的任務(wù)或者工作，這些任務(wù)或者工作可以是回答問(wèn)題，也可以是一些操作，應(yīng)該根據(jù)具體的場(chǎng)景以及協(xié)助其他角色進(jìn)行共同工作，這種真實(shí)的感受能夠讓電力工作沉浸在虛擬的場(chǎng)景中，同時(shí)，在演練的過(guò)程中，還會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間為電力工作人員提供相應(yīng)的提示信息，例如：當(dāng)某個(gè)操作發(fā)生之后，接下來(lái)可能發(fā)生的操作動(dòng)作的信息提示，保證電力工作人員不至于不知所措，讓整個(gè)演練過(guò)程能夠順利的進(jìn)行下去，并得出最合理的結(jié)果。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高速發(fā)達(dá)的年代，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)被研發(fā)和應(yīng)用在社會(huì)各界中。通過(guò)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在電力應(yīng)急搶修演練中，為電力工作人員提供一個(gè)虛擬的演練場(chǎng)景，讓電力工作人員在非常逼真的場(chǎng)景中進(jìn)行演練，這種突破了時(shí)間和空間限制的新型技術(shù)，對(duì)提高電力應(yīng)急搶修演練的效果以及保證電力系統(tǒng)的安全具有至關(guān)重要的作用。

[1] 張楊,李天宇.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力應(yīng)急搶修演練中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī),2013,36(17):71-72.

[2] 徐良軍,章建,蔣毅,姚建剛等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電力安監(jiān)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2010,19(11):162-164.