基于情景認(rèn)知的輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)模式與平臺(tái)研究

沈靈兵　吳寶貴　方玉群　張秋實(shí)

【摘 要】如何對(duì)從事輸電線路帶電作業(yè)人員開展規(guī)范、有效的專業(yè)技能培訓(xùn)，是促進(jìn)輸電線路帶電作業(yè)大規(guī)模推廣的關(guān)鍵問題之一。本文以“理論研究”為起點(diǎn)，針對(duì)輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)的實(shí)際需求，綜合利用現(xiàn)代教育方法、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，探索一種從“理論基礎(chǔ)->應(yīng)用能力->實(shí)操能力” 循序漸進(jìn)的專業(yè)技能培訓(xùn)模式，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套集 “多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)、VR沉浸式訓(xùn)練、現(xiàn)場(chǎng)操作錄播和培訓(xùn)管理”為一體的網(wǎng)絡(luò)技能培訓(xùn)平臺(tái)。實(shí)際運(yùn)行表明，輸電線路帶電作業(yè)技能網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)模塊化、層次化、開放式的輸電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)過程，為培養(yǎng)專業(yè)的人員的實(shí)際操作能力搭建起了理論與實(shí)踐的橋梁，對(duì)培養(yǎng)輸電線路帶電作業(yè)專業(yè)技能人員提供了全方位的理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】帶電作業(yè)；技能培訓(xùn)；培訓(xùn)模式；虛擬現(xiàn)實(shí)

Research on Network Training Model & Platform for Skills of Live Working

SHEN Ling-bing1 WU Bao-gui1 FANG Yu-qun2 ZHANG Qiu-shi3

（1.State Grid Electric Power Company Training Center； Zhejiang Hangzhou 310000， China；

2.State Grid Jinhua Electric Power Company， Zhejiang Jinhua 321000， China； 3.Shandong University， Shandong Jinan 250000， China）

【Abstract】How to carry out standardized and effective professional skills training for personnel engaged in live working is one of the key issues to promote the large-scale promotion of live working. According to the actual requirements of the skills training， the paper takes the theoretical research as the starting point， makes use of the advantages of modern education methods， computer network ， virtual reality and other technical， explores a step by step skill training model from "theoretical knowledge-> application ability-> operation ability"， designs and develops a network skill training platform， which includes "multimedia distance education， VR immersion training， on-site operating recording and training management". The actual operation shows that the skill training platform achieves modular， hierarchical， open-style distribution network skill training process， builds a bridge between theory and practice for the ability cultivation of the personnel engaged in distribution network live working， provides a full range of theoretical and practical guidance for the training of professional skills of power distribution network live working.

【Key words】Live working； Skills training； Training model； Virtual reality

隨著工業(yè)化進(jìn)程的日益加快以及人民生活水平的逐步提高，我國(guó)的電力需求日漸旺盛，電能輸送量以及供電質(zhì)量必須得到保證，這對(duì)我國(guó)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了越來(lái)越高的要求。配電線路是直接對(duì)用戶供電線路，停電后將直接影響到用戶正常的工作及生活，因此，保障輸電線路安全運(yùn)行，提高其供電可靠性顯得尤為重要。采用帶電作業(yè)方式對(duì)輸電線路設(shè)備進(jìn)行檢修的作業(yè)，可大幅度縮短線路停電時(shí)間、提高輸電線路設(shè)備運(yùn)行可靠性，是目前保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、提高供電可靠性的重要手段之一[1-2]。

為推廣并確保輸電線路帶電作業(yè)安全有效地開展，對(duì)輸電線路帶電作業(yè)項(xiàng)目的操作技能進(jìn)行有效的培訓(xùn)勢(shì)在必行。而傳統(tǒng)的帶電作業(yè)培訓(xùn)主要采用理論培訓(xùn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操，輔以仿真的方式進(jìn)行。其中，理論培訓(xùn)在形象性、直觀性、互動(dòng)性等方面有待改善，生產(chǎn)人員難以在短時(shí)間內(nèi)全面掌握培訓(xùn)內(nèi)容；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操在實(shí)際應(yīng)用中易受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境制約，且各地區(qū)實(shí)操項(xiàng)目開展過程中差異化明顯；仿真的方式雖然在培訓(xùn)有了初步應(yīng)用，但覆蓋面及應(yīng)用效果均有待提高。同時(shí)隨著不停電作業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)方法進(jìn)行快速、全面地推廣，缺少一條有利的途徑。因此，現(xiàn)有培訓(xùn)方式需進(jìn)一步提升和擴(kuò)展，以滿足當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)的迫切需要。endprint

隨著互聯(lián)網(wǎng)和各種技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程培訓(xùn)方式的研究進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，其核心是致力于借助新的現(xiàn)代教育技術(shù)和通信技術(shù)手段，為技術(shù)人員提供更加優(yōu)質(zhì)的教育資源和更好的教學(xué)服務(wù)歷程，已經(jīng)成為現(xiàn)代教育發(fā)展的趨勢(shì)[3]。因此，本文將專業(yè)教育理念和網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)技術(shù)引入電力運(yùn)維技能培訓(xùn)領(lǐng)域，基于米勒金字塔理論模型構(gòu)建遠(yuǎn)程輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)模式，充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)及多媒體技術(shù)，建立多樣化、多結(jié)構(gòu)、交互式的網(wǎng)絡(luò)技能培訓(xùn)平臺(tái)，通過最大限度地發(fā)揮學(xué)習(xí)者的自主性、積極性，實(shí)現(xiàn)教學(xué)信息的透明化和共享，對(duì)輸電線路帶電作業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)與技能進(jìn)行模塊化、層次化、開放式系統(tǒng)和規(guī)范培訓(xùn)。

1 培訓(xùn)模式構(gòu)建

1.1 技能培訓(xùn)視域

現(xiàn)階段的輸電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)過程主要在行為主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行作業(yè)技能訓(xùn)練，主要通過教師的引導(dǎo)整個(gè)培訓(xùn)過程的開展，將作業(yè)技能訓(xùn)練僅作為一個(gè)具體教學(xué)行為訓(xùn)練與修正的過程，而忽視了學(xué)員作為認(rèn)知主體的影響。本文提出輸電線路帶電作業(yè)作為一種專業(yè)性極強(qiáng)并存在高度風(fēng)險(xiǎn)的專項(xiàng)技能，其訓(xùn)練絕不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)?zāi)７潞托拚?，而?yīng)是一個(gè)學(xué)員主動(dòng)進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的認(rèn)知過程。學(xué)員不僅是在教師帶領(lǐng)下借助案例進(jìn)行學(xué)習(xí)，更應(yīng)主動(dòng)建構(gòu)自身的知識(shí)體系，整體培訓(xùn)的開展應(yīng)是一個(gè)教師主導(dǎo)和學(xué)員自主認(rèn)知有機(jī)結(jié)合的過程。

目前，國(guó)內(nèi)輸電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)領(lǐng)域在專業(yè)技能方面的模式和平臺(tái)研究方面，主要沿用傳統(tǒng)的技能訓(xùn)練、計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)的方式，具體如下：

1.1.1 技能訓(xùn)練

技能訓(xùn)練實(shí)質(zhì)上是以輸電設(shè)備為實(shí)際作業(yè)對(duì)象，按照師傅帶徒弟的方式進(jìn)行傳、幫、帶的訓(xùn)練過程，易受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境制約，培訓(xùn)周期較長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)性較大，具有明顯局限性。

1.1.2 計(jì)算機(jī)仿真

計(jì)算機(jī)仿真主要是通過二維或三維建模還原的方式還原現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)流程，對(duì)理論知識(shí)和作業(yè)方法進(jìn)行演示教學(xué)該方式將枯燥的理論學(xué)習(xí)變得直觀、形象，局限在于演示內(nèi)容是典型方法的示意，由于實(shí)際作業(yè)方法存在一定的差異性和靈活，無(wú)法對(duì)特定的案例進(jìn)行講解，且缺乏對(duì)學(xué)員的操作技能培訓(xùn)能力。

1.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)

近年來(lái)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，采用沉浸、交互方式不僅可以讓學(xué)員真實(shí)感受作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，而且通過對(duì)學(xué)員操作動(dòng)作的識(shí)別和轉(zhuǎn)換，可以讓學(xué)員獲得與真實(shí)操作一致的作業(yè)體驗(yàn)。因此，交互式體驗(yàn)方式為輸電不停地作業(yè)技能訓(xùn)練提供了一種新型有效的途徑。

本文將綜合以上三種方式的優(yōu)勢(shì)，利用真實(shí)的輸電線路帶電作業(yè)設(shè)備、工具、人員的數(shù)據(jù)，通過三維重建技術(shù)建立高精度模型，為輸電線路帶電作業(yè)過程的模擬提供有效的保證。同時(shí)，充分利用專業(yè)的教育理念和各種新型技術(shù)，構(gòu)建一種從“理論知識(shí)->應(yīng)用能力->技能操作能力” 循序漸進(jìn)的專業(yè)技能培訓(xùn)模式，基于網(wǎng)絡(luò)的輸電線路帶電作業(yè)理論知識(shí)學(xué)習(xí)和操作技能培訓(xùn)模式，為為形成輸電線路帶電作業(yè)專業(yè)技能人員培養(yǎng)的理論和實(shí)踐指導(dǎo)進(jìn)行有益的探索。

1.2 理論基礎(chǔ)

1.2.1 培訓(xùn)模式理論

理論是任何實(shí)踐活動(dòng)有序開展的基礎(chǔ)，輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)作為一種實(shí)踐性很強(qiáng)、并涉及專業(yè)知識(shí)的活動(dòng)，其培訓(xùn)模式的構(gòu)建必須要以豐富的教學(xué)理論作為參考，從不同視角來(lái)指導(dǎo)遠(yuǎn)程輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)模式的構(gòu)建過程。米勒金字塔模型[4]勾畫了一個(gè)專業(yè)人員的知識(shí)與能力的進(jìn)階過程和各階段目標(biāo)，本文基于米勒金字塔模型和輸電線路帶電作業(yè)人員專項(xiàng)能力的實(shí)際要求，提出了一個(gè)適用于輸電線路帶電作業(yè)專業(yè)的培訓(xùn)模式，其構(gòu)建過程考慮到從一個(gè)新人到一位帶電作業(yè)專家的四個(gè)發(fā)展階段：專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)觀摩、作業(yè)技能訓(xùn)練、反思提升到實(shí)際工作，如圖1所示。

（1）第一階段：專業(yè)知識(shí)

輸電線路帶電作業(yè)理論與知識(shí)的學(xué)習(xí)與了解階段，輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)模式中引入遠(yuǎn)程教學(xué)模塊，讓學(xué)員通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與了解帶電作業(yè)的基本理論知識(shí)和操作知識(shí)，學(xué)習(xí)過程擺脫時(shí)間、地點(diǎn)的限制。通過融合計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)的方式，讓教學(xué)素材變得生動(dòng)、易懂。

（2）第二階段：應(yīng)用能力

在對(duì)專業(yè)知識(shí)理解的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)學(xué)員對(duì)知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力的提升。遠(yuǎn)程培訓(xùn)中通過匯集各類現(xiàn)場(chǎng)操作視頻資源、遠(yuǎn)程作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)錄播、帶電作業(yè)專業(yè)遠(yuǎn)程教學(xué)指導(dǎo)等形式，讓學(xué)員在觀摩“別人怎么做”的過程中，結(jié)合自身的理論知識(shí)基礎(chǔ)，反復(fù)的揣摩和學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路帶電作業(yè)知識(shí)的理解和應(yīng)用。

（3）第三階段：實(shí)操能力

加強(qiáng)學(xué)員對(duì)知識(shí)和技能的重復(fù)再現(xiàn)能力的訓(xùn)練，主要通過在遠(yuǎn)程技能培訓(xùn)中引入VR沉浸式訓(xùn)練方式，讓學(xué)員親身體驗(yàn)真實(shí)的輸電不停地作業(yè)情景，通過交互操作方式進(jìn)行全流程的模擬操作訓(xùn)練。根據(jù)模擬操作情況由專家進(jìn)行實(shí)時(shí)點(diǎn)評(píng)，學(xué)員通過反思深化對(duì)作業(yè)方法和操作要點(diǎn)的理解和掌握。

（4）第四階段：工作表現(xiàn)

通過一定的理論知識(shí)和實(shí)操技能訓(xùn)練后，學(xué)員已經(jīng)掌握輸電線路帶電作業(yè)的技能要求，初步具備了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的作業(yè)能力?？梢栽谌粘Ｗ鳂I(yè)過程中通過與他人配合完成既定的作業(yè)任務(wù)，同時(shí)在作業(yè)中能夠提出新的問題。此時(shí)借助遠(yuǎn)程輸電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)平臺(tái)，可以不斷對(duì)輸電線路帶電作業(yè)的知識(shí)和技能進(jìn)行反思、交流，并不斷提出新問題，為作業(yè)方法和技術(shù)的發(fā)展提供持續(xù)的源動(dòng)力。

1.2.2 情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論

課堂學(xué)習(xí)到的知識(shí)和技能是抽象的、脫離背景的，不同于實(shí)踐者在生活中對(duì)技能與知識(shí)的運(yùn)用。員工能通過考試，但卻不能將同樣的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工作中。情境認(rèn)知理論研究表明，實(shí)際工作中發(fā)生的學(xué)習(xí)更高效，并能在需要應(yīng)用的場(chǎng)合應(yīng)用，而在課堂中學(xué)習(xí)的知識(shí)，很少能在日常需要的場(chǎng)合調(diào)動(dòng)出來(lái)。

情境認(rèn)知理論認(rèn)為[4]，知識(shí)在其中得到展開的活動(dòng)并不脫離學(xué)習(xí)與認(rèn)知，而應(yīng)是學(xué)習(xí)與所學(xué)知識(shí)整體的一部分，知識(shí)視為工具，通過真實(shí)事件中的活動(dòng)可促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)文化的適應(yīng)。真實(shí)與逼真的活動(dòng)，是指通過設(shè)置基于工作的、模仿從業(yè)者真實(shí)活動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，或者借助信息技術(shù)設(shè)計(jì)的逼真、仿真環(huán)境和虛擬實(shí)境來(lái)提高學(xué)習(xí)的有效性，并保證知識(shí)向真實(shí)情境的遷移。情境認(rèn)知教學(xué)模式是以情境認(rèn)知理論為指導(dǎo)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境，使學(xué)習(xí)者在這一學(xué)習(xí)情境中進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)，以更高的效率獲得知識(shí)和技能，情境可以是：（1）真實(shí)的工作場(chǎng)景；（2）高度的真實(shí)，或真實(shí)的工作環(huán)境的“虛擬”的代用品；（3）一種可停留的環(huán)境，如：影像或多媒體程序。endprint

因此，情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論為遠(yuǎn)程輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)提供了一個(gè)重要的理念基礎(chǔ)，是一種能有效促進(jìn)知識(shí)向真實(shí)工作情境轉(zhuǎn)化的重要學(xué)習(xí)理論。將情境認(rèn)知理論引入輸電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)中，進(jìn)行培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)方式的設(shè)計(jì)和開發(fā)，可以使員工獲得的安全知識(shí)在實(shí)踐中可以正確的遷移，將有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)培訓(xùn)中知識(shí)與能力脫節(jié)的問題，使員工能在真實(shí)、逼真的環(huán)境中獲得知識(shí)，提高分析問題、解決問題的能力。

1.3 培訓(xùn)模式架構(gòu)

為了形成一套行之有效的輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)方法，首先應(yīng)該了解該系統(tǒng)中各項(xiàng)核心要素以及相互之間的關(guān)聯(lián)性，而“模式”是解決某類問題方法的簡(jiǎn)化形式。本文提出以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、遠(yuǎn)程交流與協(xié)同技術(shù)、微格示教和P2P的視音頻直播技術(shù)、多傳感交互和高分辨顯示等技術(shù)為支撐，首先搭建網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)的技術(shù)環(huán)境；再基于米勒金字塔模型和情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論構(gòu)建輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)模式，體現(xiàn)遠(yuǎn)程培訓(xùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)和培訓(xùn)過程實(shí)現(xiàn)的技術(shù)支撐。

如圖2所示，輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)是該模式的核心目標(biāo)，對(duì)象認(rèn)定、內(nèi)容選擇、方式確定和反思評(píng)價(jià)是本模式的主要組成部分，分別表示培訓(xùn)應(yīng)用中相關(guān)聯(lián)的各環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程環(huán)境上的學(xué)員、實(shí)踐共同體、知識(shí)理論、教學(xué)課件等元素是各個(gè)環(huán)節(jié)中必不可缺的具體內(nèi)容和支持條件，各個(gè)組成內(nèi)涵與功能如下：

1.3.1 對(duì)象認(rèn)定

建立培訓(xùn)模式首先應(yīng)確定培訓(xùn)對(duì)象，該環(huán)節(jié)是確定后續(xù)培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)方式的重要前提，本文即從事輸電線路帶電作業(yè)工作的相關(guān)人員。在基于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程培訓(xùn)的形式中，學(xué)員的信息首先由相關(guān)單位指定，當(dāng)學(xué)員登入系統(tǒng)后，可以進(jìn)入自主培訓(xùn)過程。

1.3.2 內(nèi)容選擇

可以由學(xué)員自主選擇培訓(xùn)內(nèi)容，但其選擇范圍與自身的知識(shí)能力范圍相對(duì)應(yīng)，由系統(tǒng)制定的培訓(xùn)策略根據(jù)學(xué)員的層次進(jìn)行劃分，主要包括知識(shí)和理論（帶電作業(yè)的理論知識(shí)）、應(yīng)用能力（觀摩學(xué)習(xí)）和操作能力（模擬操作訓(xùn)練）。

1.3.3 方式確定

學(xué)習(xí)方式直接影響各內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果，與各項(xiàng)培訓(xùn)內(nèi)容對(duì)應(yīng)，也是本模式的核心環(huán)節(jié)。本模式中的知識(shí)和理論主要以多媒體資料、三維教學(xué)課件或?qū)＜抑v座視頻點(diǎn)播的形式開展。應(yīng)用能力主要借助三維仿真技術(shù)，以微格示教或案例點(diǎn)播的方式，讓學(xué)員在觀摩中構(gòu)建自身的知識(shí)應(yīng)用能力。操作能力主要借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)員通常開展沉浸式操作訓(xùn)練來(lái)鍛煉自身的操作技能。通過提供了自由選擇學(xué)習(xí)方式的極大靈活性，體現(xiàn)了以學(xué)員為主體和因人而異的教育原則。

1.3.4 反思評(píng)價(jià)

依據(jù)舍恩反思性實(shí)踐的思想，反思是指學(xué)習(xí)者以自己或他人的學(xué)習(xí)或操作過程為思考對(duì)象，對(duì)其所作行為、決策以及由此產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行審視和分析，通過提高自我認(rèn)知水平來(lái)促進(jìn)應(yīng)用技能提高和思想的轉(zhuǎn)變。本文主要針對(duì)作業(yè)方法的應(yīng)用與實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，整個(gè)學(xué)習(xí)過程應(yīng)該是一個(gè)不斷反思或相互交流與評(píng)價(jià)的過程，學(xué)員通過將平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)作為反思的參照，根據(jù)反思的結(jié)果可以促進(jìn)自己操作技能的提升。因此，反思評(píng)價(jià)是網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

1.4 支撐條件

培訓(xùn)模式是圍繞著一定的培訓(xùn)目標(biāo)和任務(wù)設(shè)計(jì)的，其有效應(yīng)用必須具備一定的支撐條件。本文涉及的支撐條件主要包括網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程環(huán)境、培訓(xùn)對(duì)象與內(nèi)容、培訓(xùn)方式和實(shí)踐共同體。

1.4.1 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程環(huán)境

本文基于瀏覽器/服務(wù)器（B/S）和瀏覽器/客戶端（C/S）的混合架構(gòu)、流媒體控制服務(wù)器（MCU）的配置、視音頻直播、VR沉浸式訓(xùn)練平臺(tái)的接入以及強(qiáng)大的數(shù)字資源庫(kù)的支持等為基礎(chǔ)構(gòu)建整個(gè)培訓(xùn)環(huán)境?？梢灾С謫挝粌?nèi)網(wǎng)上不同地域的信息連接，支持本地的視音頻現(xiàn)場(chǎng)直播、微格示教、VR模擬操作、學(xué)習(xí)過的記錄、多媒體教學(xué)課件的存取等功能，可實(shí)時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直播實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)的操作過程。

1.4.2 培訓(xùn)對(duì)象與內(nèi)容

在遠(yuǎn)程輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)提供的開放式培訓(xùn)環(huán)境中，培訓(xùn)對(duì)象可涵蓋很多方面的人員，主要是系統(tǒng)內(nèi)輸電不停電檢修相關(guān)崗位的在職人員、新人、管理人員、專家等。每個(gè)培訓(xùn)對(duì)象是實(shí)踐共同體的成員之一， 在培訓(xùn)中可以進(jìn)行交流與互動(dòng)，分享知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。培訓(xùn)內(nèi)容是培訓(xùn)的支撐，本文根據(jù)米勒模型對(duì)輸電線路帶電作業(yè)的內(nèi)容進(jìn)行了具體劃分，包括帶電作業(yè)知識(shí)和理論（帶電作業(yè)的基本原理、帶電作業(yè)材料的機(jī)電特性、帶電作業(yè)的安全技術(shù)與防護(hù)、帶電作業(yè)工具的試驗(yàn)及使用管理、帶電作業(yè)人員條件及有關(guān)要求）、應(yīng)用能力（工具檢查、絕緣遮蔽、更換絕緣子、安全技術(shù)等）和操作能力（四類33項(xiàng)目輸電線路帶電作業(yè)項(xiàng)目）。

2 培訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)

輸電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)對(duì)象主要是本專業(yè)的職工和系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)人員，該類培訓(xùn)對(duì)同一批次受訓(xùn)人員集中進(jìn)行，易于建立局域網(wǎng)，因此，公司內(nèi)部采用C/S模，此模式將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通信開銷。信息的發(fā)布、交流、遠(yuǎn)程培訓(xùn)等還得依賴于外網(wǎng)，這就使得基于內(nèi)部局域網(wǎng)的C/S模式無(wú)法在整個(gè)電力系統(tǒng)范圍內(nèi)使用，而基于Web服務(wù)器的B/S模式則能夠方便地實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)中心內(nèi)外互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)信息共享。此外，系統(tǒng)還采用P2P技術(shù)，來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)傳輸和處理海量信息時(shí)的負(fù)載均衡和信息共享問題。根據(jù)上述分析，本文以公司內(nèi)的局域網(wǎng)和公共的互聯(lián)網(wǎng)為傳輸通道，以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的技術(shù)支撐，采用以C/S為主B/S為輔的混合模式構(gòu)架組建輸電線路帶電作業(yè)遠(yuǎn)程培訓(xùn)平臺(tái)[5]，包括數(shù)據(jù)層，應(yīng)用層和視圖層，如圖3所示。該架構(gòu)可以提高層與層之間的獨(dú)立性，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集中管理，增強(qiáng)系統(tǒng)各組件的可移植性、重用性和擴(kuò)展性。

1）視圖層：提供系統(tǒng)的一個(gè)工作界面，使用戶進(jìn)行登錄、查詢和操作。C/S模式采用C#.NET以Windows窗體的形式顯示，主要提供網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上輸電線路帶電作業(yè)項(xiàng)目的仿真操作。B/S模式采用基于ASP.NET的瀏覽器方式呈現(xiàn)。endprint

2）應(yīng)用層：進(jìn)行應(yīng)用邏輯處理、數(shù)據(jù)分析等工作。在C/S模式開發(fā)中，應(yīng)用層在System.Data命名空間下，通過ADO.NET中主要的類，運(yùn)用C#語(yǔ)言編寫數(shù)據(jù)庫(kù)管理驅(qū)動(dòng)程序，為客戶端提供一個(gè)與底層數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系的接口。在B/S模式開發(fā)中，應(yīng)用了ASP.NET將HTML語(yǔ)言與ActiveX組件組合共同創(chuàng)建了Web應(yīng)用程序。IE用戶向應(yīng)用層發(fā)送HTTP服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，該程序一方面與網(wǎng)絡(luò)變量交換信息，另一方面客戶端通過瀏覽器執(zhí)行服務(wù)器中的ASP.NET文件，ADO.NET使數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行SQL語(yǔ)句，Web服務(wù)器能快速有效的把數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)，并將執(zhí)行結(jié)果返回給客戶端。

3）數(shù)據(jù)層：作為系統(tǒng)的核心管理層，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，完成應(yīng)用層提交的查詢；進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)同數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的通信。

2.2 系統(tǒng)功能構(gòu)成

輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)主[6]要由數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層、表現(xiàn)層等四大部分組成，以數(shù)據(jù)層建設(shè)為基礎(chǔ)，以軟件技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為支撐，以應(yīng)用功能為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，如圖4所示。

從系統(tǒng)應(yīng)用功能角度劃分，本文所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)主要由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和培訓(xùn)管理平臺(tái)構(gòu)成。

2.2.1 培訓(xùn)管理平臺(tái)

培訓(xùn)管里平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)的中樞，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)各項(xiàng)功能和資料的控制與管理，主要包括培訓(xùn)管理（學(xué)員信息管理、培訓(xùn)內(nèi)容和方式的確定、多媒體教學(xué)的控制）、考核管理、資源管理以及平臺(tái)與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的信息通信等功能。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)[7]由多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)、VR沉浸式訓(xùn)練、現(xiàn)場(chǎng)操作錄播等培訓(xùn)支撐平臺(tái)組成。多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、直播教室、計(jì)算機(jī)等各種多媒體設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識(shí)的課程點(diǎn)播、案例教學(xué)、專家講座、考核評(píng)價(jià)、信息交流、現(xiàn)場(chǎng)錄播回放等功能，可以為學(xué)習(xí)者在同一時(shí)間提供多項(xiàng)不同的培訓(xùn)內(nèi)容，是網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的主體之一。VR沉浸式訓(xùn)練平臺(tái)采用三維虛擬現(xiàn)實(shí)引擎技術(shù)、多通道視頻輸出技術(shù)、虛擬人驅(qū)動(dòng)技術(shù)、體感交互和漫游技術(shù)構(gòu)建專業(yè)的交互是培訓(xùn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)輸電線路帶電作業(yè)項(xiàng)目的全流程交互模擬操作訓(xùn)練和作業(yè)環(huán)境的沉浸式體驗(yàn)功能?，F(xiàn)場(chǎng)操作錄播從多個(gè)角度實(shí)時(shí)記錄作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵操作情況，實(shí)時(shí)傳輸至多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)形成視頻文件保存，為現(xiàn)場(chǎng)錄播回放提供數(shù)據(jù)來(lái)源，供瀏覽播放、交流討論使用。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 P2P技術(shù)

P2P[8-9]是Pear to Pear的簡(jiǎn)寫，即“對(duì)等網(wǎng)絡(luò)”。P2P改變Internet現(xiàn)在的以大型網(wǎng)絡(luò)為中心的狀態(tài)，系統(tǒng)中沒有明確的服務(wù)器和客戶機(jī)之分，每個(gè)主機(jī)既是服務(wù)器也可作為客戶機(jī)，如圖5所示。通過使Internet上的計(jì)算機(jī)相互平等的連接，可以讓網(wǎng)絡(luò)中的信息數(shù)量、成本資源都向互聯(lián)網(wǎng)上各點(diǎn)均勻分布，客戶端之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)緩存的共享，從而減少對(duì)服務(wù)器的訪問，減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，降低了系統(tǒng)發(fā)生瓶頸的可能性。本文采有P2P技術(shù)構(gòu)建輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)，在網(wǎng)絡(luò)資源利用率、消除服務(wù)器瓶頸等方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[10]是通過三維圖形仿真、多傳感交互控制以及高分辨顯示等技術(shù)生成逼真的虛擬環(huán)境，得到一個(gè)可以看到、聽到甚至觸摸到的虛擬環(huán)境，用戶通過實(shí)時(shí)交互、感知和操作虛擬世界中的各種對(duì)象，可以獲得身臨其境的感受和體會(huì)[]。本文借助Oculus頭盔顯示器和Leap Motion控制器建立VR沉浸式訓(xùn)練硬件平臺(tái)，通過頭戴式眼鏡顯示器觀察視景，實(shí)現(xiàn)輸電線路帶電作業(yè)過程的沉浸式體驗(yàn)；通過建立基于手勢(shì)的輸電線路帶電作業(yè)體驗(yàn)交互控制方法，采用手勢(shì)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行作業(yè)過程的交互控制，將學(xué)員的動(dòng)作實(shí)時(shí)反映到虛擬系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)工器具操作、作業(yè)點(diǎn)選擇等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的互動(dòng)操作，提升操作訓(xùn)練的自由度和培訓(xùn)效果。

圖6 Oculus頭盔顯示器和Leap Motion控制器

2.4 平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用

本文基于以上內(nèi)容進(jìn)行輸電線路帶電作業(yè)技能網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)的開發(fā)和應(yīng)用，借助“多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)、VR沉浸式訓(xùn)練、現(xiàn)場(chǎng)操作錄播和培訓(xùn)管理”為一體的網(wǎng)絡(luò)技能培訓(xùn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、應(yīng)用能力學(xué)習(xí)、操作技能訓(xùn)練、交流反思評(píng)價(jià)等培訓(xùn)應(yīng)用功能，如圖7所示。該平臺(tái)在某省電力公司范圍內(nèi)進(jìn)行示范應(yīng)該，通過開展以“前期準(zhǔn)備—〉技能—〉協(xié)作反思與評(píng)價(jià)”的網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)過程，實(shí)現(xiàn)了讓學(xué)員達(dá)到知識(shí)和技能的深度理解和牢固掌握的雙重目標(biāo)。

3 結(jié)論

本文從現(xiàn)階段輸電線路帶電作業(yè)技能培訓(xùn)的實(shí)際需求出發(fā)，綜合利用現(xiàn)代教育方法、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，探索了一種循序漸進(jìn)的專業(yè)技能培訓(xùn)模式，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套模塊化、層次化、開放式的網(wǎng)絡(luò)技能培訓(xùn)平臺(tái)，為培養(yǎng)專業(yè)的人員的實(shí)際操作能力搭建起了理論與實(shí)踐的橋梁。

（1）以米勒金字塔模型和情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，提出了一種從“理論知識(shí)->應(yīng)用能力->技能操作能力”的循序漸進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)模式，為有效卡在輸電線路帶電作業(yè)的技能培訓(xùn)工作奠定了基礎(chǔ)。

（2）綜合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、遠(yuǎn)程交流與協(xié)同技術(shù)、微格示教和P2P的視音頻直播技術(shù)、多傳感交互和高分辨顯示等技術(shù)，構(gòu)建了集 “多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)、VR沉浸式訓(xùn)練、現(xiàn)場(chǎng)操作錄播和培訓(xùn)管理”為一體網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、應(yīng)用能力學(xué)習(xí)、操作技能訓(xùn)練、交流反思評(píng)價(jià)等培訓(xùn)應(yīng)用功能，可以對(duì)輸電線路帶電作業(yè)專業(yè)技能人員提供了全方位的理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

圖7 培訓(xùn)應(yīng)用功能圖

本文所建立模式和平臺(tái)在滿足現(xiàn)階段輸電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)需求的同時(shí)，還為培訓(xùn)需求的發(fā)展提供了極大的發(fā)展空間，為我國(guó)輸電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)工作的推進(jìn)進(jìn)行了有益的探索。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張冬.淺談電纜不停電作業(yè)技術(shù)[J].現(xiàn)代制造，2014（30）：99-100.

[2]胡毅，劉凱，彭勇，等.帶電作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展與趨勢(shì)[J].高電壓技術(shù)，2014， 40（7）：1921-1931.

[3]林銳.淺談我國(guó)電力企業(yè)人力資源管理[J].中國(guó)電力教育，2008（S3）：115-116.

[4]劉義，高芳.情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論與情境認(rèn)知教學(xué)模式簡(jiǎn)析[J].教育探索，2010， 2010（6）：88-89.

[5]陳建明，張星，冶艷艷.基于B/S與C/S相結(jié)合的500kV變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2014（2）：89-92.

[6]張炳達(dá)，張瀑.虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)平臺(tái)在變電站仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)， 2008，34（2）：338-341.

[7]尹合棟.數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)微格教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2012（5）：69-75.

[8]丁慧.基于P2P網(wǎng)絡(luò)的視頻直播系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].安徽工程大學(xué)，2010.徐遠(yuǎn)鵬.配電帶電作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究[D].華北電力大學(xué)（北京）華北電力大學(xué)，2013.

[9]周劍輝，丁芳.基于網(wǎng)絡(luò)的微格教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2007，17（1）：62-64.

[10]孟遂民，陰酉龍，張雪峰，等.輸電線路帶電作業(yè)三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].水電能源科學(xué)，2014（09）：183-185+177.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint