虛擬現實技術在電力培訓中的應用

畢會靜 李兵 張紅艷 高峰 秦科源

摘要 在電力安全生產中，電力系統運行是重要環節之一，其安全性與可靠性對電力人員提出較高要求，不但要掌握理論知識，還要鍛煉操作技能、提高實踐能力，所以電力培訓一直都受到廣泛的重視。下面就對虛擬現實技術在電力培訓中的應用進行探究，幫助打造素質過硬的電力人才隊伍。

【關鍵詞】虛擬現實技術 電力培訓 應用

虛擬現實技術，就是根據計算機技術，將一種模擬環境有效地生成，然后運用各類傳感設備，引領用戶到計算機所創設的虛擬環境中，從而使虛擬環境與用戶直接的交互得以有效地實現，用戶在這個過程中，可以將環境中的各項先進功能的技術自由地進行運用。

1 簡述虛擬現實技術

1.1 概念及特點

1.1.1 虛擬現實的概念

虛擬現實就是利用計算機來將虛擬化的一種空間環境創造出來，有效運用多種傳感設備使用戶直接進入到有關的環境中，致使環境與用戶直接的交互得以有效地實現。虛擬化空間環境，就是由計算機獲取的具有表面色彩的立體化的圖像，既可以是憑空的構想，又可以將某種特定的現實空間真實地進行再現。在人與機器交互的過程中，需要應用數據手套和立體頭盔以及數據衣物等相關的設備，人要將這些設備穿戴上，才能夠將虛擬空間的交互得以有效地實現。

1.1.2 技術特點

（1）沉浸性。就是作為主導者的計算機操作者，沉浸在虛擬的空間之中，利用計算機創造的虛擬環境和多維方式，來將人與機器的交互有效地實現，致使參與者對計算機產生的三維虛擬環境能夠全方位地沉入其中，并且因此而將身臨其境的感覺形成。

（2）構想性。就是有效運用虛擬現實的技術，對于綜合集成環境中的相互結合進行定性和定量，致使人們能夠深度地認知概念，并且因此而有新的想法產生，充分地發揮出人創造性的思維。

（3）交互性。虛擬環境與操作人員遇到不同對象相互作用的能力，就是將人與機器和諧得以實現的核心要素。無論是目標對象可操作性，還是用戶環境中獲取的反饋程度，以及物體在虛擬環境中物理規律運行的程度等，交互性都包括了。

1.2 關鍵技術

1.2.1 實時生成三維立體圖像

從當前來看，這種技術手段已經非常成熟，已經廣泛應用于很多的領域之中，特別是制作動漫作品，非常普遍。在不影響圖像容量和質量的前提下，如何將刷新的頻率增強，是當前這項技術研究的難點和重點。

1.2.2 系統集成技術

在虛擬現實的系統中，無論涵括的感知型數據信息，還是模型，都非常龐大，所以，集成系統技術的價值和作用至關重要。系統集成技術中既包括模型標定和信息同步，又包括管理和數據轉換等相關技術的內容。

1.2.3 立體顯示和傳感技術

若想將虛擬現實技術得以有效地實現，底層核心技術至關重要，也就是傳感器和立體現實的技術。從當前來看，針對于虛擬現實系統構建的需求，現存虛擬的現實技術設備還很難滿足，所以，研發新型三維顯示技術還需要不斷地加強。

2 虛擬電力培訓系統的構建

2.1 虛擬電力培訓系統

針對于電系統而言，電自身的危險性就非常大，生產電力資源的各個環節，大量安全隱患問題都有可能存在，也并非現場的所有人都可以進入;電力設備一旦有安全事故出現，就會損失很大的經濟財產。有效運用虛擬現實技術，對培訓相關受訓人員的工作進行開展，既能夠將資金花費很大程度地降低，又能夠將危險性的因素有效地降低，還能夠更加緊密地將各個環節聯系起來，致使電力系統的培訓人員能夠全面地了解電力系統，針對于現實培訓中接觸不到的內容也能夠學習到。在培訓電力工作實際的過程中，可以將一套培訓電力系統設計出來，無論是電力系統的變壓器和斷路器，還是開關等相關系統的技術原理，都包括在這套培訓電力系統中。

2.2 構建三維場景模型

2.2.1 構建三維模型

人將外界信息進行獲取時，超出70%信息是由視覺獲取的。所以，構建真實場景是對虛擬現實系統進行構建的核心，無論是聲音，還是三維模型等都包括在內。

（1）若構建的模型比較簡單，可以運用3DS Max提供的基礎模型來構建2D和3D模型;構建的模型如果不規則，可以利用NURBS來構建細分曲面模型和曲面的模型。

（2）利用柔性選擇方式的那部分，應該先將頂點選取，在將頂點進行變換的過程中，致使柔和與光滑的作用得以有效地實現，尤其是比較復雜的構件模型，效果非常好。

（3）利用放樣建立模型時，放樣可以結合Twist、Scale、Bevel、Teeter以及Fit等各種方法共同進行應用，從而運用簡易放樣將復雜的模型構建出來，以免由于模型冗余而將較小的模型產生。

（4）在不同系統的元件之中，流動液體油的趨勢運用平面貼圖方法構建模型，可以有效運用Mesh來模擬編輯流動液體的趨勢，從而簡化粒子系統復雜的程度。

2.2.2 實現三維場景

構建三維模型以后，就可以用構建模型將三維場景生成。可以利用OPenGL，獲得各類模型數據，是其中主要的一項功能，三維物體模型數據不需要編寫成完全的固化格式。利用構建三維模型的軟件，來將電力系統元件模型進行構建，再運用OPenGL將三維場景生成，簡化處理構建模型的步驟也就實現了。

2.2.3 實現系統交互

將電力培訓系統進行構建，既要將三維場景模型建立起來，又需要人機界面將人機交互有效地實現，從而使培訓效果的目標得以實現。在培訓電力系統的過程中，應該應用可視化人機界面交互的形式來設計界面，對于操作三維場景模型的方式，應該在界面中，明確告知受訓人員。受訓人員不需要專業系統化地認識，也能夠操控場景的模型，從而使培訓目的得以實現。

3 總結

綜上所述，在教育培訓中，虛擬現實技術已經被廣泛地應用，該系統能夠將更大的便捷性提供給授課教師和培訓學員，從而使學員的技術水平有效地增強。

參考文獻

[1]江偉，虛擬現實技術在電力培訓中的應用[J].中國電力教育，2017 （11）： 54-55.

[2]呂有忠.虛擬現實技術在電力系統的應用[J].自動化與儀器儀表，2017 （05）：167-16 8+171.

[3]蔡怡挺，陳夢嫻，戴文博，陳法玉.虛擬現實技術在電力系統培訓中的研究及實踐價值[J].電力信息與通信技術，2017，15 （05）：27-32.

[4]剛家林.虛擬現實技術在電力培訓中的應用[J].科技創新導報，2016，13 （23）：102+104.

[5]陳奇朋，虛擬現實技術在電力安全培訓中的研究與應用[D].湖南大學，2013.