三維仿真技術(shù)在電力安全應(yīng)急演練的運用

楊西銀，劉 江，田 鋒，陳曉平

(國網(wǎng)寧夏電力公司寧東供電公司，寧夏 靈武 750411)

三維仿真技術(shù)在電力安全應(yīng)急演練的運用

楊西銀，劉 江，田 鋒，陳曉平

(國網(wǎng)寧夏電力公司寧東供電公司，寧夏 靈武 750411)

分析了三維仿真技術(shù)在模擬演練中的應(yīng)用的意義及其關(guān)鍵技術(shù)點，描述了主要場景應(yīng)急模擬仿真的思路以及重要工作。通過仿真模擬技術(shù)，降低了應(yīng)急演練的成本，提高了培訓效果，產(chǎn)生的演練數(shù)據(jù)為應(yīng)急評估與決策提供了用力的支撐。

三維仿真；電力安全；應(yīng)急演練；虛擬仿真

0 引言

目前，我國電力工業(yè)發(fā)展已進入大電網(wǎng)、高電壓、長距離、大容量階段，促使各電力企業(yè)設(shè)立專門的管理部門及制定相應(yīng)的管理制度，但還是無法杜絕電力安全事故的發(fā)生。電力安全事故的發(fā)生，除了自然災(zāi)害因素，還存在人為因素。針對自然災(zāi)害，需要做好應(yīng)急預(yù)案；針對人為因素，在做好各種應(yīng)急預(yù)案的同時，還需分析產(chǎn)生原因，完善安全管理制度。

在電力安全應(yīng)急演練中，利用三維仿真技術(shù)，能夠豐富應(yīng)急演練的方式，降低應(yīng)急演練的組織成本，并且使模擬演練更貼近實際，從而提高演練的效果。通過各種形式的應(yīng)急演練，可以檢驗應(yīng)急預(yù)案的合理性，并且通過追溯處置行為完善電力安全相關(guān)的各種規(guī)章制度。

1 運用三維仿真技術(shù)的意義

三維仿真技術(shù)運用在電力安全應(yīng)急演練中：一方面可以模擬各種自然災(zāi)害給電力安全帶來的影響，通過虛擬環(huán)境中的應(yīng)急演練，在實際環(huán)境中有事故發(fā)生時，能及時、準確地作出判斷，提供應(yīng)急救援方案，降低損失；另一方面，通過在規(guī)定場景下，模擬各種人為活動，分析其造成的后果，從而制定全方位的應(yīng)急預(yù)案，并且通過完善安全管理制度，規(guī)避人為因素的影響。

2 三維仿真關(guān)鍵技術(shù)點

三維仿真又稱虛擬現(xiàn)實，是一項綜合集成技術(shù)，涉及領(lǐng)域有計算機圖形學、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等。它用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當裝置，自然地對虛擬世界進行體驗和交互作用。使用者進行位置移動時，電腦可以通過復(fù)雜的運算，立即將精確的3D世界影像傳回，產(chǎn)生臨場感。該技術(shù)集成了計算機圖形(CG)技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理技術(shù)等最新發(fā)展成果，是一種由計算機技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。三維仿真關(guān)鍵技術(shù)點如下。

(1) 是一種可視化界面技術(shù)，可以有效地建立虛擬環(huán)境，主要集中在2個方面：一是能夠精確表示物體的狀態(tài)模型；二是環(huán)境的可視化及渲染。

(2) 是計算機系統(tǒng)設(shè)置的一個近似客觀存在的環(huán)境，為用戶提供逼真的三維視感、聽感、觸感和嗅感，是硬件、軟件和外圍設(shè)備的有機組合。

(3) 用戶可通過自身的技能以6個自由度在仿真環(huán)境里交互操作。

(4) 傳感技術(shù)是三維仿真的關(guān)鍵。

(5) 三維仿真離不開視覺和聽覺的新型可感知動態(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)?？筛兄獎討B(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)與文字識別、圖像理解、語音識別和匹配技術(shù)關(guān)系密切，并需結(jié)合高速的動態(tài)數(shù)據(jù)庫檢索技術(shù)。

(6) 需要結(jié)合人工智能、模糊邏輯和神經(jīng)元技術(shù)。三維仿真不僅是計算機圖形學或計算機成像生成的畫面，更重要的是人們可以通過計算機和各種人機界面與其交互，使人在精神感覺上進入環(huán)境。

3 三維紡真的工作思路及要點

3.1 主要思路

3.1.1 自然災(zāi)害模擬

自然災(zāi)害主要包括臺風、雷暴、洪澇、大風等，根據(jù)各種類型自然災(zāi)害的特點，分別進行建模，并自定義相關(guān)參數(shù)，按照算法構(gòu)建復(fù)雜動態(tài)模型，以獲得各種事件逼真的模擬效果。系統(tǒng)建設(shè)以最為常見的自然災(zāi)害影響下的電力安全事件為基礎(chǔ)模型，更多類型的事件可通過擴展包補充完善。

3.1.2 人為因素模擬

模擬各種典型作業(yè)場景，制定標準化作業(yè)流程，以各種作業(yè)關(guān)鍵點作為安全因子，并設(shè)定安全閾值，系統(tǒng)通過設(shè)定安全因子的缺失和安全閾值的變化，模擬各種可能引起電力安全問題的事件。

3.1.3 突發(fā)事件模擬

模擬社會上突發(fā)電力安全事件，定義各種場景，模擬突發(fā)事件在各種場景下引起的連鎖反應(yīng)，例如事件突發(fā)時，周邊人的數(shù)量和交通便利情況等。

3.1.4 危險源模擬

對各種重點關(guān)注的電力安全危險點進行模擬仿真。系統(tǒng)可根據(jù)參數(shù)的變化，模擬因各種因素造成的電力安全事件對電力安全的影響，從而有針對性地制訂全面的應(yīng)急預(yù)案。

3.1.5 應(yīng)急演練評估模擬

系統(tǒng)記錄所有應(yīng)急演練參與人員在電力安全事故發(fā)生過程中的處置行為，為評估專家提供了大量的數(shù)據(jù)支持。評估專家組成員可對應(yīng)急處置響應(yīng)時長、應(yīng)急處置效率等數(shù)據(jù)進行評估，并可編寫評估總結(jié)報告。

3.2 重點工作

(1) 完善各種應(yīng)急預(yù)案，快速準確地對電力安全逐步排查，找到關(guān)鍵點，及時、準確地完成搶修救援，使電網(wǎng)快速恢復(fù)運行。

(2) 制定演練計劃，并監(jiān)督計劃執(zhí)行情況，將演練成效納入考核。

(3) 應(yīng)急演練步驟大致可分為6個階段：傳送信息、前期的處理、發(fā)送預(yù)警、應(yīng)急處理、應(yīng)急演練停止和善后處置。

(4) 應(yīng)急演練結(jié)束后，要對演練情況及時準確地進行總結(jié)與評估。

4 結(jié)束語

建設(shè)應(yīng)急演練體系能產(chǎn)生以下幾種積極作用。

(1) 可以隨時隨地進行演練，提高培訓效果。應(yīng)急演練可隨時開展，不受時間、地點限制，通過高頻度練習，讓人員熟悉預(yù)案內(nèi)容，并通過在虛擬場景中的體驗式學習，寓教于樂，提高演練的培訓效果。

(2) 模擬演練，定制場景，降低成本。通過各種數(shù)據(jù)模型模擬真實環(huán)境，不受場景限制，最主要的是可通過模型模擬實現(xiàn)無法實際演練的場景。在虛擬環(huán)境下演練，節(jié)省組織演練的費用，且不會占用大量的時間進行演練的組織工作，時間成本和資金成本均可大幅度降低。

(3) 通過演練數(shù)據(jù)分析，為決策提供支持。系統(tǒng)通過采集各角色在模擬演練中的應(yīng)急處置操作記錄，為評估專家提供了大量數(shù)據(jù)，使評估工作可量化處理，確保評估結(jié)論的嚴謹性，也給相關(guān)決策提供支持。

1 莫廷昭．電力生產(chǎn)安全管理工作優(yōu)化探索[J]．技術(shù)與市場，2014，25(4):185-186.

2 吳聲聲．電力企業(yè)人因安全的研究與應(yīng)用[D]．北京：北京交通大學，2013.

3 張 嵐，蒲小瓊．CREATOR與VEGA技術(shù)的虛擬場景優(yōu)化技術(shù)及研究[J]．計算機應(yīng)用及軟件，2007，24(5):116-118.

2016-06-07。

楊西銀(1983-)，男，助理工程師，主要從事變電安全管理工作，email：yangxiyin@139.com。

劉 江(1976-)，男，助理工程師，主要從事電力安全管理工作。

田 鋒(1982-)，男，工程師，主要從事電力安全管理工作。

陳曉平(1984-)，男，工程師，主要從事輸電安全管理工作。