虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力系統(tǒng)培訓中的運用

周華

摘 要 本文利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建了變電站三維立體空間場景，以實現(xiàn)變電站的可視化操作，進而在此基礎(chǔ)上，利用動態(tài)交互技術(shù)完善可操作技術(shù)水平，從而增強員工對突發(fā)事件的處理能力，保證整體電力培訓效果。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 電力培訓 可視化操作

目前，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)拓展應用到電力系統(tǒng)培訓中已成為主流趨勢。對此，本文將綜合論述虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵與意義，簡要介紹基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力實訓系統(tǒng)開發(fā)與課程設(shè)計，力求全面發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)優(yōu)勢效能，增強電力系統(tǒng)培訓效果。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的核心理念

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指以計算機應用技術(shù)為核心所衍生的模擬環(huán)境，進而依靠各類遠程傳感設(shè)備將用戶引入模擬環(huán)境，實現(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境的交互。在此過程中，用戶可以靈活操控模擬環(huán)境中的各類技術(shù)，滿足多元化需求?，F(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)憑借其諸多優(yōu)勢被拓展應用搭配飛機駕駛艙與各類工程技術(shù)操作模擬中，其目的是引導技術(shù)操作人員在無壓力環(huán)境下反復練習各類機械設(shè)備，達到熟能生巧的目的。

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的模擬環(huán)境，其本質(zhì)是以計算機系統(tǒng)為媒介，生成一種完整、獨立的立體色彩圖形，帶給受眾無限的遐想空間。此外，為增強虛擬環(huán)境的感官效果，國際上相繼推出了一系列配套的傳感設(shè)備，如立體頭盔、手套與數(shù)據(jù)衣等。合理運用此類設(shè)備，可以充分滿足用戶的常規(guī)操作，如行走、拿東西等。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用價值

虛擬現(xiàn)實技術(shù)對電力系統(tǒng)培訓具有深遠的影響，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）解決變電站實物培訓的安全問題

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力培訓系統(tǒng)，具有全流程、全方位與全時段特征，整個培訓流程不需要依賴實地環(huán)境即可完成，由此，避免工作疲勞、玩忽職守、擅自離崗或責任感淡薄造成的培訓隱患，從根本上解決變電站實物培訓的安全問題。

（二）改善培訓環(huán)境，加強環(huán)境的生動性與可控性

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力系統(tǒng)培訓，合理運用場景建模與動態(tài)交互等技術(shù)，可增強員工的現(xiàn)場感與動態(tài)交互感，優(yōu)化調(diào)整培訓模式。且針對不同場景采取特定的培訓模式，如事故分析、事故處理與重大事故演練等，從而增強培訓效果。

（三）提高電力系統(tǒng)培訓效率

與傳統(tǒng)重理論、輕實踐的教學模式相比，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的智能化教學，可以增強員工的現(xiàn)場感，提升技術(shù)操作水平，激發(fā)員工的主觀能動性，進而強化培訓效果。與此同時，在一定程度上縮短培訓周期，節(jié)約培訓成本。再者，三維立體空間場景構(gòu)建技術(shù)與動態(tài)交互技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，可以維護電力系統(tǒng)培訓的綜合效益。

三、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力實訓系統(tǒng)開發(fā)

仿真實訓系統(tǒng)的核心在于構(gòu)建三維立體空間模型以及技術(shù)操作平臺，其設(shè)計思路與操作流程如下所述：基于現(xiàn)有的一體化開發(fā)平臺，運用3Dmax與M3G技術(shù)構(gòu)建三維立體空間模型，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備的安裝位置，進一步明確空間的相對坐標。同時，采用貼片技術(shù)，提高金屬的光澤度，增強模擬場景的仿真效果。之后，將接觸插件導入插件模型中，利用遠程傳感技術(shù)與輸入/輸出設(shè)備模擬視覺與聽覺，構(gòu)建高度方針空間，實現(xiàn)人機交互。

四、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力實訓課程設(shè)計

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力系統(tǒng)培訓，遵循客觀原則，將實訓課程劃分為四大模塊：實時性指導、透明化管理、私人指導與知識沉淀。以下作具體論述。

（一）實時性指導

針對實時性指導的系統(tǒng)培訓，首先，培訓者應將培訓文字、圖片與影音等多元化培訓信息錄入相應的軟件系統(tǒng)中，經(jīng)過進一步編輯與處理，將其運用到仿真培訓系統(tǒng)中。然后學員可以利用VR眼鏡等交互設(shè)備在虛擬場景中靈活操作設(shè)備。同時，智能語音提示也可以正確引導學生注意操作的規(guī)范性。且針對學員在虛擬環(huán)境中產(chǎn)生的觸碰感，可以依靠各類傳感設(shè)備將信息導入處理設(shè)備中，進而傳導至學員所處的虛擬環(huán)境中，以便實時化、動態(tài)化指導技術(shù)操作。

（二）透明化管理

針對透明化管理，主要依靠虛擬仿真系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)與人工智能技術(shù)加以實現(xiàn)。結(jié)合上述兩種虛擬交互技術(shù)，讓學員快速采集第一視角下的各類圖像，從而方便學員掌握細節(jié)，提出有針對性、有策略性的改進處理意見。與此同時，通過專項研究系統(tǒng)所采集的交互數(shù)據(jù)，引導學員客觀認知交互流程中極有可能出現(xiàn)的各類錯誤，從而增強學員的技術(shù)操作記憶力，形成良好的操作習慣。再者，基于后臺管理數(shù)據(jù)，引導學員從任意視角了解技術(shù)操作流程，以此為基準，優(yōu)化培訓課程，保證培訓工作的時效性。

（三）私人指導

通過虛擬培訓系統(tǒng)與現(xiàn)有培訓系統(tǒng)的有機整合，不僅可以引導原有的課程要求與技術(shù)操作逐步向標準化與規(guī)范化方向發(fā)展，還可以促使理論與實踐的疊加融合，擴充學生的理論知識儲備，增強技術(shù)操作感。此外，依靠虛擬仿真系統(tǒng)，還可以讓教員與學員融入同一虛擬場景中，以便教員系統(tǒng)化、實時化、標準化地指導學員操作技術(shù)。再者，結(jié)合上述內(nèi)容所提及的圖像呈現(xiàn)方式，學員可以更加全面、直觀地觀察教員的規(guī)范流程與標準動作，從而增強培訓工作的實效性，強化培訓效果。

五、結(jié)語

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的仿真培訓系統(tǒng)，不僅可以依靠虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建接近現(xiàn)實的虛擬場景，還可以通過還原工作場景，增強電力培訓效果，滿足多元化需求，因而我們應對此加強重視并加大研究力度，以此更好地推進電力系統(tǒng)的發(fā)展。

（作者單位為國網(wǎng)常熟市供電公司）

參考文獻

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