基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的觸電急救培訓(xùn)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

申康麗 申寶麗

摘要：隨著經(jīng)濟和各行各業(yè)的快速發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展也十分快速。觸電急救是電力從業(yè)人員必須掌握的一項基本技能，《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》中規(guī)定，作業(yè)人員“具備必要的安全生產(chǎn)知識，學(xué)會緊急救護法，特別要學(xué)會觸電急救?！痹陔姎庠O(shè)備檢修作業(yè)過程中，發(fā)生觸電后心臟跳動和呼吸驟停的概率較高，觸電者能否生還往往取決于能否得到及時、正確有效的急救。

關(guān)鍵詞：觸電急救;虛擬現(xiàn)實;安全培訓(xùn)

引言

隨著經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展也十分快速。安全是發(fā)展的紅線，安全培訓(xùn)是企業(yè)發(fā)展之本。觸電急救是電力從業(yè)人員必須掌握的一項基本技能，救護者的技能水平和心理素質(zhì)是能否救治成功的重要決定因素。虛擬現(xiàn)實觸電急救培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用是安全培訓(xùn)在培訓(xùn)技術(shù)、方式和方法上的創(chuàng)新，為培訓(xùn)學(xué)員提供視覺、聽覺等多感官體驗，提高培訓(xùn)的體驗效果。在以往的知識與技能培訓(xùn)外，融入情感和態(tài)度培訓(xùn)，增強學(xué)習(xí)體驗和促進知識遷移，提高觸電急救的培訓(xùn)效果，提升電力企業(yè)員工的互救能力和事故處置能力。

1系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的觸電急救培訓(xùn)系統(tǒng)，是包括電力行業(yè)常見場景（輸電、配電、變電、繼電保護、營銷、通信等專業(yè)作業(yè)環(huán)境）事故案例虛擬現(xiàn)實仿真還原、脫離電源、心肺復(fù)蘇、操作評分等功能的虛擬現(xiàn)實觸電急救培訓(xùn)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用C++語言編寫，使用UE4開發(fā)軟件進行開發(fā)，綜合了計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、人機接口技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)手段，結(jié)合HTCVIVE虛擬現(xiàn)實頭盔、心肺復(fù)蘇模擬人的培訓(xùn)系統(tǒng)。首次將虛擬現(xiàn)實與心肺復(fù)蘇模擬人實物進行連接，實現(xiàn)了操作者——虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)——心肺模擬人三方數(shù)據(jù)的交互。系統(tǒng)完成了電力作業(yè)及觸電急救場景建模、動畫設(shè)定、虛擬現(xiàn)實第一、第三人稱視角、觸電場景再現(xiàn)，是集教學(xué)模式、訓(xùn)練模式、考核模式于一體的觸電急救虛擬現(xiàn)實培訓(xùn)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過對觸電場景再現(xiàn)，為培訓(xùn)學(xué)員提供視覺、聽覺等多感官體驗，讓其身臨其境，使學(xué)員沉浸在虛擬現(xiàn)實中，提高培訓(xùn)的體驗效果。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)與傳感器進行人機數(shù)據(jù)交互，可以提供最真實的高處墜落、壓力反饋等感官體驗，提高培訓(xùn)的交互性。通過不同電力專業(yè)場景的選擇，有針對性的開展不同專業(yè)的觸電急救培訓(xùn)，提高現(xiàn)場體驗感和培訓(xùn)的針對性。通過情景式的學(xué)習(xí)，更好的幫助學(xué)員培訓(xùn)學(xué)員從理論知識的獲得到技能的遷移，提高培訓(xùn)效果。

2觸電事故的種類

1）電擊。電流直接通過人體的傷害稱為電擊。當(dāng)電流通過人體內(nèi)部后，可對人體器官造成損傷，破壞人體內(nèi)細胞的正常工作。主要表現(xiàn)為，引起麻感、針刺感、壓迫感、打擊感、痙攣、疼痛、呼吸困難、血壓異常、昏迷、心律不齊、窒息、心室顫動等癥狀。2）電傷。電流作用于人體表面的傷害稱為電傷。通常所說的，電傷主要是指當(dāng)人體觸電后，電流通過人體時，使電能轉(zhuǎn)換成熱能而對人體表面產(chǎn)生的電流灼傷。電傷主要有以下幾種。①電弧灼傷。由于電氣設(shè)備的操作原因或設(shè)備缺陷在分斷開關(guān)電路時，產(chǎn)生大量的電弧對人體的傷害，這種傷害通常有2種形式，一種是直接電弧燒傷，也就是帶電體與人體間發(fā)生的電弧;另一種是間接燒傷，包括電弧發(fā)生在人體附近對人體的燒傷或金屬受熱熔化產(chǎn)生的飛濺物對人體的傷害。②電熔印。電熔印是指人體與帶電體接觸的部位留下永久性斑痕，而所產(chǎn)生的斑痕處皮膚失去彈性，表皮壞死，失去知覺。③皮膚金屬化。由于電流的作用，其能量使得金屬融化而產(chǎn)生的微粒滲入人體的皮膚，使皮膚堅硬和粗糙而呈現(xiàn)特殊的顏色，皮膚金屬化大多是在弧光放電時發(fā)生和形成的，在一般情況下，此種傷害是局部性的。④機械性損傷。當(dāng)電流作用于人體時，由于人體的中樞神經(jīng)反射和肌肉強烈收縮等作用，導(dǎo)致人體機體組織斷裂、骨折等傷害。⑤電光眼。當(dāng)發(fā)生電弧時，由于電弧光所產(chǎn)生的紅外線、可見光、紫外線對人眼睛的傷害，主要表現(xiàn)特征為角膜炎、結(jié)膜炎等。

3預(yù)防觸電措施

3.1虛擬現(xiàn)實與觸電急救培訓(xùn)相結(jié)合

將心肺復(fù)蘇模擬人程序重新編輯，與虛擬現(xiàn)實場景相結(jié)合，開發(fā)一套數(shù)據(jù)互傳的插件，保證所有產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能準確的傳送給虛擬現(xiàn)實場景當(dāng)中并轉(zhuǎn)換成事件，通過事件進行判斷和下一步的動畫以及其他互動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)與觸電急救培訓(xùn)相結(jié)合。主程序通過虛擬現(xiàn)實將影像與聲音數(shù)據(jù)傳輸給操作者，操作者通過對手柄和模擬人的操作，將動作信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)傳輸給主程序，主程序通過運行和判斷再將信息反饋給操作者，形成操作閉環(huán)，同時培訓(xùn)教師可通過第三人稱視角（影音輸出）指導(dǎo)操作者操作，觀摩者也可對其操作進行觀摩。觸電急救中參與救助者往往不只受救治的技能水平所限，同時還存在救治時難以克服的心理障礙。系統(tǒng)創(chuàng)造的高沉浸性、交互性環(huán)境可以讓培訓(xùn)學(xué)員體驗在更加真實的事故場景中，第一視角下的虛擬世界最大限度的挑戰(zhàn)培訓(xùn)學(xué)員的心理極限，使其克服心理障礙，在以往的知識與技能培訓(xùn)外，融入情感和態(tài)度培訓(xùn)，達到增強學(xué)習(xí)體驗和促進知識遷移的目的。

3.2預(yù)防直接觸電措施

1）用絕緣材料將帶電體與可能的觸電體隔斷。例如，電工在帶電操作時穿絕緣鞋、戴絕緣手套、使用絕緣鉗。2）在帶電體周圍加裝屏護裝置。例如，在變壓器四周建立柵欄;家用電器帶有絕緣外殼。3）帶電體與其它物體之間保持一定的間距。例如，高壓輸電線與建筑物之間應(yīng)有最小垂直距離和水平距離。4）在易觸電之處，設(shè)立“高壓危險”、“止步”等安全警示牌。

3.3迅速脫離電源

對于低壓觸電者，當(dāng)發(fā)生觸電事故后，現(xiàn)場的作業(yè)人員應(yīng)就近及時采取果斷的處理措施，若開關(guān)電源在附近可立即拉斷開關(guān)。如果導(dǎo)線搭在觸電者身上可采用木桿、木板等絕緣材料將帶電導(dǎo)線挑開;若觸電者倒在帶電體上可采用木板等絕緣材料將其撬開;如果沒有麻電感，可用手拽拉觸電者的雙肩，將其從帶電體部位拉開，但是不可拖拉觸電者的鞋。

3.4基于學(xué)員操作行為糾正的反饋式教學(xué)及綜合評價

系統(tǒng)針對虛擬現(xiàn)場環(huán)境的學(xué)員操作行為進行記錄和監(jiān)控，并與正確操作比對，對操作過程進行評估，幫助培訓(xùn)師了解培訓(xùn)學(xué)員的行為過程，在授課和指導(dǎo)過程中提供精準的數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)對每個學(xué)員在心肺復(fù)蘇過程中按壓深度、頻率、次數(shù)進行記錄，每5-10名學(xué)員操作后，培訓(xùn)師調(diào)取統(tǒng)計數(shù)據(jù)，及時了解學(xué)員操作情況，并有針對性的進行個體輔導(dǎo)和集體糾正，提高培訓(xùn)的針對性和有效性。

結(jié)語

電能的應(yīng)用給人類的生產(chǎn)、生活帶來了極大的便利，但是如果發(fā)生人身觸電，電流可能直接流過人體的內(nèi)部器官，安全是發(fā)展的紅線，安全培訓(xùn)是企業(yè)發(fā)展之本。虛擬現(xiàn)實觸電急救培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用是安全培訓(xùn)在培訓(xùn)技術(shù)、方式和方法上的創(chuàng)新，有效的提高了觸電急救的培訓(xùn)效果，提升了電力企業(yè)員工和全民的互救能力、事故處置能力。

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