虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)企業(yè)電工安全作業(yè)培訓的研究

蔡俊

摘要：鑒于企業(yè)電工的特殊操作環(huán)境，操作不當，輕則導致設備故障，重則威脅生命。為提高電工技能、增強安全生產(chǎn)意識，傳統(tǒng)培訓模式的短板已不能適應現(xiàn)有電工安全培訓的發(fā)展需要，通過采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的培訓體系以滿足現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)電工安全培訓需求。基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)設備，對電工作業(yè)過程和相應結(jié)果進行模擬，使得作業(yè)人員在虛擬的工作環(huán)境下學習到崗位所需的作業(yè)技能、知識并感知風險操作的后果，進一步提高安全作業(yè)意識，從而保障企業(yè)的生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：安全培訓；虛擬技術(shù)；生產(chǎn)安全

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）技術(shù)是運用計算機技術(shù)虛擬出仿現(xiàn)實世界的場景，使人在虛擬世界中根據(jù)自己想法與物品進行交互操作。虛擬現(xiàn)實技術(shù)充分利用互動體驗設備，構(gòu)建事故過程體驗的安全培訓系統(tǒng)，使得培訓成本比傳統(tǒng)實訓更低，設備的重復使用率更高且不會在培訓中發(fā)生傷害，作為常規(guī)培訓的有力補充，便于高效開展安全培訓，增強電工安全意識，減少安全事故隱患。

二、傳統(tǒng)的電工安全培訓

傳統(tǒng)電工培訓分技術(shù)技能和電工作業(yè)培訓。前者主要以標準化作業(yè)為依據(jù)對作業(yè)流程進行培訓，后者主要對作業(yè)人員的行為加以規(guī)范，而傳統(tǒng)的這類培訓以可能發(fā)生危險的角度進行提煉，培訓人員沒有感官體驗，枯燥乏味、疏于演練且難于考核，只能靠死記硬背通過培訓，沒有達到應有的培訓效果。

三、電工作業(yè)培訓需求分析

事故分析是安全生產(chǎn)的重要方面，在虛擬現(xiàn)實的操作過程中，對安全事故的體驗得到強化，使電工培訓人員知曉不當操作可能會帶來的后果。對以往安全事故進行歸納分析總結(jié)出電工作業(yè)事故的成因，并在虛擬環(huán)境中給培訓人員帶來各類感觀上的體驗。要達到這樣的感觀體驗需使用可穿戴頭盔或眼鏡以獲得對仿真作業(yè)場景的認知。通過輸入設備比如手套、定位器等把培訓人員的操作行為轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)指令。反饋模塊模擬事故中摔落及觸電等感知體驗。同時考慮真實作業(yè)環(huán)境中的自然現(xiàn)象對作業(yè)的影響，配合環(huán)境風機及降水系統(tǒng)模擬自然環(huán)境。

四、電工作業(yè)培訓系統(tǒng)設計

主要包括任務流程、可視化、系統(tǒng)和場景設計。任務流程設計作業(yè)場景、作業(yè)目標、作業(yè)角色，作業(yè)裝備，作業(yè)內(nèi)容，以標準化作業(yè)流程為序演繹作業(yè)過程中的安全行為?？梢暬峭ㄟ^可視化來驗證對任務、工作場景、設備的理解，可以通過動畫的方式進行。系統(tǒng)設計包括數(shù)據(jù)、平臺、業(yè)務、用戶層面。使用三維技術(shù)構(gòu)建作業(yè)環(huán)境并由平臺根據(jù)具體的業(yè)務的指令來調(diào)用。角色庫通過計算機定義并根據(jù)具體事件觸發(fā)的角色。事故庫根據(jù)事故引發(fā)原因而設計，培訓人員在體驗中會觸發(fā)到相應的事故。行為庫用來模擬作業(yè)過程中的基本行為。模型庫用于角色、設備的行為動作。虛擬現(xiàn)實平臺，用于整合數(shù)據(jù)層的各類數(shù)據(jù)并發(fā)出相應控制信號，調(diào)用數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)并反饋對應信息。業(yè)務層以虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬電工作業(yè)環(huán)境和流程，通過平臺與用戶層設備交互。用戶層包括各類穿戴設備與交互系統(tǒng)。場景設計是指作業(yè)事故的虛擬場景制作，主要有環(huán)境、建筑、設備、人物模型，各作業(yè)場景中的人物、行為動作、設備可以統(tǒng)一建模用以復用。

五、電工作業(yè)培訓系統(tǒng)實現(xiàn)

通過硬件和軟件兩方面實現(xiàn)。由硬件集成與軟件交互功能對電工培訓人員觀感、方向、手腳運動位置等信息進行捕捉，由控制與應用服務器接收信號，實時控制模擬場景畫面，同時根據(jù)電工作業(yè)場景的事件對觸覺體驗系統(tǒng)發(fā)出控制信號，觸發(fā)或調(diào)整體驗系統(tǒng)，使得培訓人員感受到與模擬世界中對應事件的真實體驗。

由于傳統(tǒng)模式的電工安全作業(yè)培訓效果并不理想，安全操作意識與技能難應用于日常工作，會給企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來一定的隱患。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過安全事故案例、模擬事故操作過程，靈活生動的場景再現(xiàn)，更高的感知獲得，增強培訓者對電工作業(yè)安全行為的認識程度，能產(chǎn)生明顯的培訓效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是新興的輔助教學手段，有著無可比擬的優(yōu)勢，只要提高認識、熟練掌握、正確使用、不斷探索、勇于創(chuàng)新，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會在更多的安全生產(chǎn)培訓領(lǐng)域中得到更廣闊的發(fā)展。