應(yīng)用VR 技術(shù)提升電網(wǎng)應(yīng)急消防處置能力

許 飛 方 濤 彭永亮 蔣忠權(quán)

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司，浙江 杭州 310000；2.上海久壬信息科技有限公司；上海 201615）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)建設(shè)的快速發(fā)展，無(wú)論是優(yōu)勢(shì)領(lǐng)跑的長(zhǎng)三角珠三角渤海灣，還是如日中天的中西部，抑或箭在弦上的“一帶一路”國(guó)內(nèi)段，用電負(fù)荷持續(xù)攀升。 全國(guó)的電網(wǎng)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)的重要任務(wù)，起著保障經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要作用。 電力電網(wǎng)系統(tǒng)的安全生產(chǎn)一直是重中之重。而消防安全則是安全生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中的最重要的關(guān)注點(diǎn)之一。

1 VR 技術(shù)簡(jiǎn)介

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)是指利用人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口、多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電子、機(jī)械、視聽(tīng)等高新技術(shù)，模擬人在特定環(huán)境中的視、聽(tīng)、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)。VR 技術(shù)是近十年來(lái)發(fā)展的最新計(jì)算機(jī)技術(shù)。VR 技術(shù)的主要功能是實(shí)現(xiàn)仿真環(huán)境，其靈感來(lái)自歐美戰(zhàn)爭(zhēng)仿真設(shè)計(jì)[1]。VR 技術(shù)與消防技術(shù)的結(jié)合，可給我國(guó)消防發(fā)展帶來(lái)前所未有的動(dòng)力。

2 傳統(tǒng)消防知識(shí)學(xué)習(xí)和演練體系

多年來(lái)，傳統(tǒng)的消防知識(shí)學(xué)習(xí)和演練體系持續(xù)為電網(wǎng)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，居功至偉。

但以發(fā)展的眼光來(lái)看，傳統(tǒng)的消防知識(shí)學(xué)習(xí)方式依然存在著以下問(wèn)題：

（1）靈活性欠缺。 參與演練的人員按照預(yù)先編排的步驟和指令執(zhí)行演練計(jì)劃，顯得非常機(jī)械。

（2）成本憂慮。 傳統(tǒng)的消防知識(shí)學(xué)習(xí)不能在演練中直接操作部分消防設(shè)備器械。

（3）場(chǎng)景受限。 復(fù)合性災(zāi)害具有范圍廣、情況復(fù)雜、規(guī)模大、損失嚴(yán)重等情況，實(shí)戰(zhàn)演練無(wú)法真實(shí)模擬全部災(zāi)害場(chǎng)景，參與人員往往不能全情投入，也就無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)演練效果。

3 VR 技術(shù)在電網(wǎng)消防學(xué)習(xí)演練中的角色定位

目前， 虛擬現(xiàn)實(shí)與教育項(xiàng)目相結(jié)合是國(guó)家戰(zhàn)略。2017 年教育部辦公廳發(fā)布《關(guān)于2017—2020 年開(kāi)展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》， 闡述了今后在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)和運(yùn)用優(yōu)質(zhì)資源進(jìn)行高等教育，提高高等教育質(zhì)量，提高實(shí)踐教育水平的目標(biāo)。 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的基礎(chǔ)上，推進(jìn)信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與高等教育教學(xué)的深入融合。

引入虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)應(yīng)急消防處置的模擬仿真演練，可以對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)急演練進(jìn)行最有效的補(bǔ)充和增強(qiáng)。 對(duì)于組織者而言，將VR 技術(shù)應(yīng)用到應(yīng)急演練中，可以降低組織難度和演練成本；對(duì)于參與者而言，將不便于在現(xiàn)實(shí)中呈現(xiàn)的事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行真實(shí)模擬，更能好得提升演練效果，提高學(xué)習(xí)效率。

VR 技術(shù)應(yīng)用于消防學(xué)習(xí)和演練具有以下特點(diǎn)。

3.1 仿真性

VR 消防學(xué)習(xí)演練以現(xiàn)實(shí)演練環(huán)境為基礎(chǔ)， 讓參與者在“真實(shí)”場(chǎng)景中。 現(xiàn)實(shí)中的火災(zāi)多為突發(fā)狀況，具有難以預(yù)料性，而VR 消防演練可以模擬或隨機(jī)還原起火點(diǎn)、火勢(shì)及其他相關(guān)變動(dòng)因素，讓參與者真切地看到甚至觸及火災(zāi)本身，從而引起受眾的真實(shí)感受。

3.2 針對(duì)性

學(xué)習(xí)演練的目的在于提前了解，以便真正地面對(duì)顯示狀況臨危不亂、 從容應(yīng)對(duì)， 將傷害降低至最小。VR 消防學(xué)習(xí)演練的很重要的一點(diǎn)在于提高參與者的安全意識(shí)，在應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況時(shí)，參與者通過(guò)接收的演練而內(nèi)化于心，外化于行，真正將接收的演練體現(xiàn)出來(lái)，面對(duì)各種狀況能夠從容應(yīng)對(duì)，而非自亂陣腳。實(shí)現(xiàn)應(yīng)急處置能力的提升。

3.3 自主性

VR 消防學(xué)習(xí)演練可以方便各單位根據(jù)自身實(shí)際需求在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)組織進(jìn)行，相關(guān)單項(xiàng)學(xué)習(xí)和演練會(huì)快速取得演練結(jié)果，演練評(píng)估結(jié)果和改進(jìn)及時(shí)可靠。參與者同時(shí)也可以根據(jù)自己的前次演練效果選擇重復(fù)演練，大大提升演練效果。

3.4 安全性

在VR 消防學(xué)習(xí)演練系統(tǒng)中，參與者可以在確保人身安全的情況下，卸去火災(zāi)及電力事故隱患的包袱，盡可能地參與到演練中，從而大幅度提高自身的技能水平，確保在今后實(shí)際操作中的人身與事故安全。

例如，讓參與者了解火勢(shì)及風(fēng)向等重要因素或是了解電力設(shè)備在火災(zāi)下的狀態(tài)反應(yīng)，這些如果在現(xiàn)實(shí)中模擬具有較大的危險(xiǎn)性，可能對(duì)人員及設(shè)備財(cái)產(chǎn)造成意想不到的損害；而在VR 演練中，這一切都是易于模擬，且百分百安全可靠的。

3.5 統(tǒng)一性

VR 技術(shù)的應(yīng)用有助于進(jìn)一步規(guī)范各級(jí)單位的消防學(xué)習(xí)演練的范圍、形式與步驟等，實(shí)現(xiàn)資源復(fù)用和場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一化進(jìn)程。

VR 技術(shù)在電網(wǎng)消防學(xué)習(xí)演練中的角色定位并不是單純的競(jìng)爭(zhēng)者和替代者，事實(shí)上也無(wú)法完全取代傳統(tǒng)方式。 利用VR 技術(shù)，應(yīng)當(dāng)使其盡可能與傳統(tǒng)消防學(xué)習(xí)演練方式產(chǎn)生互補(bǔ)效應(yīng)，補(bǔ)齊短板，共同完善。

4 應(yīng)用VR 技術(shù)提升電網(wǎng)應(yīng)急消防處置能力

將VR 技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)消防學(xué)習(xí)演練，無(wú)疑能大幅度提高個(gè)人應(yīng)對(duì)火災(zāi)時(shí)的處理效果，進(jìn)而推動(dòng)電網(wǎng)整體應(yīng)急消防處置能力的全面提升。

典型消防場(chǎng)景應(yīng)急演練功能直面火災(zāi)場(chǎng)景，要求用戶熟練掌握?qǐng)鼍爸性O(shè)備的應(yīng)用， 真實(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。 圖1 為對(duì)于變電站主變的VR 消防演練流程為例。該流程可進(jìn)行單人演練，也提供雙人協(xié)同配合；流程狀態(tài)節(jié)點(diǎn)可變， 考驗(yàn)參與者的消防認(rèn)知和應(yīng)變能力；提供傳統(tǒng)演練中由于影響巨大（泡沫處理難度大）且成本高企（單次啟動(dòng)成本數(shù)萬(wàn)元）而往往不會(huì)觸及的SP 的操作互動(dòng)； 提供傳統(tǒng)演練中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的與消防救援隊(duì)伍的配合互動(dòng)[2]。

圖1 對(duì)于變電站主變的VR 消防演練流程

綜上所述，電網(wǎng)消防與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全密切相關(guān)，VR 技術(shù)與工程設(shè)計(jì)、消防、消防演練等相結(jié)合，創(chuàng)造了科學(xué)的安全訓(xùn)練和消防救援訓(xùn)練體系，能夠更有效地開(kāi)展消防救援行動(dòng)，減少危險(xiǎn)，確保消防救援工作有序進(jìn)行[3]。

5 VR 技術(shù)在電網(wǎng)安全生產(chǎn)中的應(yīng)用展望

基于VR 技術(shù)的業(yè)務(wù)特性，其除了可以應(yīng)用于電網(wǎng)消防學(xué)習(xí)演練之外，從橫向來(lái)說(shuō)，對(duì)于電網(wǎng)安全生產(chǎn)的其他環(huán)節(jié)，如生產(chǎn)、檢修時(shí)的安全防護(hù)，事故隔離和人員施救，其他災(zāi)變場(chǎng)景如防汛防潮防震等，都具有相同的作用和意義；從縱向來(lái)說(shuō)，VR 技術(shù)非常有助于打造統(tǒng)一化的安全生產(chǎn)規(guī)范和體系，進(jìn)一步降低電網(wǎng)事故發(fā)生率及其帶來(lái)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失。