基于虛擬現實技術的觸電急救培訓系統的研究與應用

王 博 耿 斌 沈碩堯 宋嘉鵬 逯沙鷗 周 琳

1.國網吉林省電力有限公司培訓中心 吉林 長春 130000

2.國網吉林省電力有限公司 吉林 長春130000

正文：

1. 引言

觸電急救是電力從業人員必須掌握的一項基本技能，《國家電網公司電力安全工作規程》中規定，作業人員“具備必要的安全生產知識，學會緊急救護法，特別要學會觸電急救。”在電氣設備檢修作業過程中，發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。

2. 系統介紹

系統是基于虛擬現實技術的觸電急救培訓系統，是包括電力行業常見場景（輸電、配電、變電、繼電保護、營銷、通信等專業作業環境）事故案例虛擬現實仿真還原、脫離電源、心肺復蘇、操作評分等功能的虛擬現實觸電急救培訓系統。

系統采用C++語言編寫，使用UE4開發軟件進行開發，綜合了計算機圖形學、仿真技術、人機接口技術、傳感器技術等多種技術手段，結合HTC VIVE虛擬現實頭盔、心肺復蘇模擬人的培訓系統。首次將虛擬現實與心肺復蘇模擬人實物進行連接，實現了操作者——虛擬現實系統——心肺模擬人三方數據的交互。系統完成了電力作業及觸電急救場景建模、動畫設定、虛擬現實第一、第三人稱視角、觸電場景再現，是集教學模式、訓練模式、考核模式于一體的觸電急救虛擬現實培訓系統。

系統通過對觸電場景再現，為培訓學員提供視覺、聽覺等多感官體驗，讓其身臨其境，使學員沉浸在虛擬現實中，提高培訓的體驗效果。通過虛擬現實技術與傳感器進行人機數據交互，可以提供最真實的高處墜落、壓力反饋等感官體驗，提高培訓的交互性。通過不同電力專業場景的選擇，有針對性的開展不同專業的觸電急救培訓，提高現場體驗感和培訓的針對性。通過情景式的學習，更好的幫助學員培訓學員從理論知識的獲得到技能的遷移，提高培訓效果。

3. 項目特點

3.1 虛擬現實與觸電急救培訓相結合

將心肺復蘇模擬人程序重新編輯，與虛擬現實場景相結合，開發一套數據互傳的插件，保證所有產生的數據能準確的傳送給虛擬現實場景當中并轉換成事件，通過事件進行判斷和下一步的動畫以及其他互動環節，實現虛擬現實技術與觸電急救培訓相結合。主程序通過虛擬現實將影像與聲音數據傳輸給操作者，操作者通過對手柄和模擬人的操作，將動作信息轉換為數據傳輸給主程序，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，同時培訓教師可通過第三人稱視角（影音輸出）指導操作者操作，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。系統創造的高沉浸性、交互性環境可以讓培訓學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培訓學員的心理極限，使其克服心理障礙，在以往的知識與技能培訓外，融入情感和態度培訓，達到增強學習體驗和促進知識遷移的目的。

3.2 基于學員操作行為糾正的反饋式教學及綜合評價

系統針對虛擬現場環境的學員操作行為進行記錄和監控，并與正確操作比對，對操作過程進行評估，幫助培訓師了解培訓學員的行為過程，在授課和指導過程中提供精準的數據支持。系統對每個學員在心肺復蘇過程中按壓深度、頻率、次數進行記錄，每5-10名學員操作后，培訓師調取統計數據，及時了解學員操作情況，并有針對性的進行個體輔導和集體糾正，提高培訓的針對性和有效性。

系統提供了教學模式、訓練模式、實戰模式和考核模式等多種操作模式供培訓使用。在教學模式下，以第三人視角對整個操作過程進行示范，可用于演示示范教學；在訓練模式下，以第一人視角進行脫離電源、檢查傷者情況、胸外按壓、人工呼吸等單項操作訓練；在實戰模式下，以第一人視角進行單人、雙人全過程觸電急救；在考核模式下，以第一人視角進行單人、雙人全過程觸電急救考核，考核結束后系統前端可根據設定的評分標準自動評分。

4.項目成效

系統開發安裝完畢后，已在國網吉林省公司培訓中應用，完成2018、2019年各類崗位輪訓，總計2384人·天。培訓效果受到參培人員的一致好評。系統的應用提高了觸電急救的培訓效果，最大程度提高觸電救治成功率，為國網吉林公司樹立良好的社會形象、保障國網吉林公司電力安全生產提供了堅強支撐。

2015～2017年觸電急救模塊課程培訓共計3772人·天，根據觸電急救考核標準（百分制），考核分數達到90分及以上占23.3%，考核分數80～60分占72.6%，考核分數60分以下占4.1%。系統投入使用后考核分數達到90分及以上占42.6%，考核分數80～60分占56.3%，考核分數60分以下占1.1%。

系統應用后考核分數90分及以上的學員數量增加了83%，72.3%的學員在使用系統培訓后考核成績可以達到80分及以上，培訓效果顯著提升。

5.結論

安全是發展的紅線，安全培訓是企業發展之本。虛擬現實觸電急救培訓系統的開發和應用是安全培訓在培訓技術、方式和方法上的創新，有效的提高了觸電急救的培訓效果，提升了電力企業員工和全民的互救能力、事故處置能力。