虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的運(yùn)用

陶智強(qiáng) 龍航 馬小琴 陳章印 王雯茜 王穎

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱之為VR技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包括電子信息、計(jì)算機(jī)、仿真技術(shù)融合為一體，給人一種環(huán)境沉浸感。為解決學(xué)員在UPS巡檢作業(yè)中所面臨的問題，通過對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析，總結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的使用優(yōu)勢，認(rèn)識培訓(xùn)操作中存在問題，旨在通過專業(yè)作業(yè)培訓(xùn)技術(shù)的使用及研究，掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的使用方法，以便充分調(diào)研帶電設(shè)備的操作環(huán)境，建立具有高度沉浸感的虛擬三維空間。本文研究中，針對UPS巡檢作業(yè)的特點(diǎn)，總結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的使用價(jià)值，并結(jié)合構(gòu)建可容納多用戶的虛擬空間以及交互方案的內(nèi)容，展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的優(yōu)勢，全面提升電力系統(tǒng)作業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)性，為當(dāng)前電力系統(tǒng)的運(yùn)行及發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);UPS巡檢;培訓(xùn)

在電力系統(tǒng)運(yùn)行及發(fā)展背景下，由于系統(tǒng)操作專業(yè)技能升級，為提升技術(shù)人員操作水平，保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，UPS巡檢作業(yè)中的技術(shù)人員不僅需掌握專業(yè)知識，且也需具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力以及操作能力，在現(xiàn)場作業(yè)中遇到問題時(shí)，需及時(shí)、快速的發(fā)現(xiàn)解決策略，以提高故障巡查及診斷的有效性。因此，各行業(yè)應(yīng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用，積極構(gòu)建UPS巡查作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)，通過UPS巡查作業(yè)結(jié)構(gòu)以及程序的分析，提升專業(yè)人員技術(shù)操作的綜合能力，以實(shí)現(xiàn)UPS巡檢技術(shù)的穩(wěn)步運(yùn)行，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供支持。

1 概念分析

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)以及多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)等，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用中，計(jì)算機(jī)會建立一個(gè)模擬真實(shí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)虛擬、抽象以及復(fù)雜性計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的展示。結(jié)合當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)狀況，對其發(fā)展趨勢進(jìn)行總結(jié)：一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用過程中，可將VR技術(shù)作為核心，通過動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的運(yùn)用及時(shí)營造三維數(shù)據(jù)環(huán)境，以更好建立虛擬環(huán)境模型。二，三維圖形生成及現(xiàn)實(shí)技術(shù)。由于三維圖形的生成技術(shù)趨于成熟，需在不降低圖形質(zhì)量以及復(fù)雜程度提升刷新的頻率，以滿足不同系統(tǒng)通過操作使用需求，為全新三維圖形生成以及顯示技術(shù)的運(yùn)用提供參考。三，大型網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用中，通過網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)集合，可利用新型人機(jī)交互設(shè)備產(chǎn)生多維、適應(yīng)性的用戶體驗(yàn)?zāi)K，以保證虛擬場景現(xiàn)實(shí)的真實(shí)性[1]。

2 系統(tǒng)及功能構(gòu)架

2.1系統(tǒng)構(gòu)架

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析中，為提高UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)的有效性，通過學(xué)員信息、UPS場景狀態(tài)、巡查操作信息以及電池狀態(tài)的綜合性顯示，可實(shí)現(xiàn)學(xué)員之間數(shù)據(jù)空間交換、信息互聯(lián)網(wǎng)互通以及在線數(shù)據(jù)更新等，作業(yè)人員在這種模擬三維空間數(shù)據(jù)環(huán)境下，可掌握UPS巡查的具體方法，全面提升UPS巡查技能。

2.2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

在UPS巡檢作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其功能結(jié)構(gòu)包括以下部分。一，服務(wù)端配合CSCW技術(shù)原理，可交換并控制服務(wù)器中的信息。系統(tǒng)中的資源更新服務(wù)可為受訓(xùn)人員提供針對性的服務(wù)。場景服務(wù)中，可結(jié)合UPS巡檢作業(yè)的特點(diǎn)，模仿系統(tǒng)運(yùn)行狀況，使參與人員真實(shí)掌握場景信息，保證受訓(xùn)內(nèi)容與實(shí)際操作內(nèi)容一致性。在服務(wù)端中，系統(tǒng)運(yùn)行中也可實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制、資源更新服務(wù)以及場景服務(wù)的最終目的，提高UPS巡檢作業(yè)操作整體效率。二，學(xué)員端功能模塊分析中，包括虛擬現(xiàn)實(shí)模塊，通過UPS巡檢技能培訓(xùn)、UPS培訓(xùn)專家知識庫的建立等，建立三維場景信息、蓄電池三維場景信息以及UPS三維場景信息等。技術(shù)操作人員在作業(yè)培訓(xùn)中，可按照某些執(zhí)行請求，確定功能執(zhí)行的任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)作業(yè)培訓(xùn)方案的穩(wěn)步進(jìn)行[2]。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的運(yùn)用

在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用Unity3D三維引擎系統(tǒng)，交互技術(shù)作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容，可引導(dǎo)系統(tǒng)有更好的操作技能。在Unity3D引擎系統(tǒng)中，通過交互技術(shù)使用，可保證3D虛擬場景數(shù)據(jù)分析的真實(shí)性。一般情況下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的運(yùn)用中應(yīng)該確定以下方案[3]。

3.1碰撞檢測

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的碰撞檢測中，設(shè)置障礙物時(shí)，可更好模擬物理反應(yīng)，物理操作技術(shù)無法得到繼續(xù)運(yùn)行，為更好、更快解決沖突探測對虛擬場景的沖突，應(yīng)合理確定碰撞檢測的執(zhí)行方案，操作人員在靠近物體時(shí)，系統(tǒng)會按照碰撞探測的檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?，進(jìn)行檢測對象的尺寸選擇，以提升碰撞檢測方案執(zhí)行的有效性。在Unity3D配備物理引擎之后，物體碰撞以及重力會發(fā)生一定的物理效應(yīng)，更好的進(jìn)行仿真數(shù)據(jù)的模擬，以保證虛擬交互場面數(shù)據(jù)分析的真實(shí)性[4]。

3.2場景漫游互動模塊

通過這一模塊的分析，在場景漫游過程中，可結(jié)合UPS巡檢作業(yè)特點(diǎn)，構(gòu)建系統(tǒng)性項(xiàng)目培訓(xùn)方法。一，在Unity3D導(dǎo)入之后，應(yīng)導(dǎo)入碰撞體模型，并按照仿真虛擬場景的運(yùn)行特點(diǎn)保證項(xiàng)目操作的虛擬化、環(huán)境的交互性。在互動捕捉設(shè)備操作中，可對訓(xùn)練者的肢體運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行捕捉，以得到準(zhǔn)確性的數(shù)據(jù)運(yùn)動軌跡。二，在Unity3D設(shè)備運(yùn)用中，培訓(xùn)人員應(yīng)通過場景漫游活動狀況的分析，確定UPS機(jī)房運(yùn)行狀態(tài)，以保證定位轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確性。三，在選擇定位移動目的地的互動模塊選擇中，通過直觀拋物線選擇機(jī)制的確定，選擇簡單性的運(yùn)動學(xué)程式，提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)整的整體價(jià)值，滿足場景漫游互動模塊的檢測需求。四，在訓(xùn)練區(qū)域構(gòu)建中，可避免走出邊界。

4 結(jié)束語

總而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中，為提升作業(yè)培訓(xùn)巡查的整體質(zhì)量，應(yīng)在三維虛擬仿真平臺中，進(jìn)行UPS虛擬場景的構(gòu)建，提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)培訓(xùn)的有效性，全面提升操作人員的專業(yè)技能，以節(jié)約人才培訓(xùn)的成本，保證系統(tǒng)運(yùn)行以及作業(yè)系統(tǒng)操作的流程性。且，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與以及協(xié)同技術(shù)結(jié)合的狀況下，能夠提高技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)，通過動態(tài)化、效果性的數(shù)據(jù)整合，降低人才培訓(xùn)的成本，強(qiáng)化學(xué)員的操作技能，提升學(xué)員日常工作中的專業(yè)水平以及心理適應(yīng)能力，縮短上崗適應(yīng)時(shí)間，充分展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在UPS巡檢作業(yè)培訓(xùn)中的核心價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 傅駿， 陳庚， 米憲儒. 應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升工科實(shí)訓(xùn)效果探索與實(shí)踐[J]. 無線互聯(lián)科技， 2018， 15（19）：83-84.

[2] 吳慧思. 初探虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國教育領(lǐng)域的發(fā)展[J]. 傳播與版權(quán)， 2019， 068（01）：174-176.

[3] 畢會靜， 李兵， 張紅艷. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力培訓(xùn)中的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2018（13）：138-138.

[4] 王勇， 戚浩金， 周震杉，等. 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)電力系統(tǒng)信息機(jī)房巡視仿真培訓(xùn)平臺設(shè)計(jì)[J]. 中國高新區(qū)， 2018（12）：27-28.

作者簡介：

陶智強(qiáng)（1989-），男，工程師，本科，研究方向?yàn)殡娏π畔⑾到y(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)安全;

龍航（1987-），男，工程師，碩士，研究方向?yàn)殡娏π畔⑾到y(tǒng);

馬小琴（1981-），女，高級工程師，碩士，研究方向?yàn)殡娏π畔⑾到y(tǒng);

陳章?。?988-），女，工程師，本科，研究方向?yàn)殡娏π畔⑾到y(tǒng);

王雯茜（1996-），女，本科，研究方向?yàn)殡娏π畔⑾到y(tǒng);

王穎（1996-），女，本科，研究方向?yàn)殡娏π畔⑾到y(tǒng)。

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