淺談VR技術在電力安全生產培訓中的應用

陳衛華

摘要：電力生產是技術密集、人才密集、專業性強的一門復雜的系統工程，怎樣避免人為因素造成的生產事故，加強安全教育和培訓是解決這一難題最基本也是最有效的手段和方式。針對傳統電力安全培訓存在交互欠缺和體驗性弱的問題，基于沉浸式虛擬現實技術即VR技術設計了電力安全培訓VR系統，該培訓系統通過沉浸式視覺體驗和自然操作交互方式使培訓學員在逼真的虛擬培訓環境中，深刻體驗電力安全事故案例，從而提高培訓效果。基于此，本篇文章對VR技術在電力安全生產培訓中的應用進行研究，以供參考。

關鍵詞：VR技術;電力;安全生產培訓;應用分析

引言

電力企業在推動我國社會更好發展中發揮著不可替代的作用，社會的快速發展需要得到電能的保障。因此，電力企業需要明確自身肩負的責任，本身電力企業在發展過程中，就具備一定特殊性，針對安全生產管理工作要加強重視程度。通過安全生產培訓管理工作的落實，能夠及時發現在電力企業發展以及生產中存在的不同問題，并給出相應解決措施，盡量避免安全事故的發生，推動電力企業朝著更好方向發展。

1電力生產管理特點

（1）設備性質特點。電力生產過程中運用的設備較多，為保證設備的應用質量，保持設備的完整性是比較重要的。風電機組主要安裝于高空中，葉片直徑大，機組維護過程需要進入機艙，所以在設備維修管理屬于高空作業，工作人員必須擁有登高作業證。（2）生產環境惡劣。電力生產管理工作的開展面臨復雜多變的環境，為有效提升各項生產活動質量，需要積極應對惡劣的環境。有的風電場是建設在偏遠區域，在惡劣的環境下易發生地質災害;風機組分布在位置高的區域，管理維修難度大。（3）工作專業性。電力的生產管理面對的管理對象比較專業，各系統設備建設都有嚴格標準，隨著技術水平的提升，電力建設對管理提出更高要求，需要專業的管理人員參與其中，有助于生產管理工作有效開展，促進實際管理工作的有效落實。

2VR技術

虛擬現實是計算機模擬的三維環境。依據選擇的軟件設備、硬件設備的差異，一般將虛擬現實系統劃分成沉浸式VR系統與桌面VR系統。沉浸式VR系統通常需借助不同硬件裝置提供沉浸感，但成本高，大部分應用于航天、軍事領域。桌面VR系統通過個人PC機與工作站完成仿真，將PC機屏幕當成參與者觀察虛擬世界的工作，將鼠標與鍵盤當成交互裝置完成對虛擬狀態下電力安全生產中不同動作的控制，這種方式在工程領域中被廣泛應用，本研究選用該方式。采用上述方式時，需借助WebVR系統，該系統是通過網絡延伸獲取的，把VR技術應用于互聯網，可把傳統二維網頁轉換成三維場景。WebVR系統通過三維建模、三維展示和交互，并發布部分過程。VR系統中最重要的是虛擬現實建模語言，其通過文本信息描述電力施工現場三維場景，實現三維建模，同時支持交互。虛擬現實建模語言通過場景圖數據結構對電力施工現場三維實景進行描述，可代表全部三維世界靜態特征節點等級，例如材質、幾何變換、光纖、紋理以及視點等。

3電力安全生產培訓存在的問題

第一，部分企業對教育培訓的重視程度不夠。目前，還有部分企業對安全生產教育培訓工作意識淡薄，缺乏教育培訓投入保障。在這方面，重點監管的危化品企業和煙花爆竹等高風險以及規模以上企業做得比較好，而一些7人以下小微企業，雖然名義上是公司企業，但還是采取家庭經營，安全生產管理比較落后，對安全生產教育培訓工作不夠重視，成為安全生產事故的高發領域。還有一部分企業，教育培訓流于形式，為了應付安全生產監督管理部門檢查，“紙面培訓”“照片培訓”頻出，未將安全生產教育培訓真正落到實處。第二，缺少完整的教育培訓系統和資源。企業安全培訓部門在組織培訓時，需要準備培訓內容、培訓場地，安排培訓時間，這需要花費大量的人力物力是培訓內容比較單一，缺乏創新性。很多企業的培訓教材專業性不強，內容比較單一，不能根據工藝、技術等的更新進行及時調整。第三，未建立教育培訓效果評估體系。現階段對教育培訓的效果評估方式主要有：一是對受試人員進行考試考核;二是執法監督部門對教育培訓進行抽查，隨機抽取現場作業人員，隨機抽取教育培訓資料;三是看本企業事故發生概率。如果事故發生率明顯降低，那么說明教育培訓有一定效果。這幾種方式都有一定的合理性，但都有自己的弊端，比如考試考核，紙面考試不能有效反映作業人員操作規程等現場類作業的培訓效果;執法檢查抽查對企業來說具有被動性，而且不能全面評估。事故概率評估違背了教育培訓的根本目的。因此，需要探索建立完整有效的評估體系，從而對安全生產教育培訓工作進行有效指導。

4VR技術在電力安全生產培訓中的整合應用分析

4.1增強現實實操培訓

增強現實技術（AugmentedReality，簡稱AR）包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術與新手段。增強現實將LBS（基于位置服務）、Marker（特征標識）、SLM（時定位與地圖構建）等技術進行融合。把原本在現實世界的一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息（視覺信息、聲音、味道、觸覺等）通過電腦等科學技術，模擬仿真后再疊加，如增加安全培訓中的觸電、灼燒、跌落等交互體感，將虛擬的信息應用到真實世界，人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。AR電力培訓能夠讓還未進入工作崗位的人員身臨其境地體會到工作中問題出現的不確定性，利用AR技術還能通過模擬實現運檢作業引導，識別目標操作設備，將生產運行指令以可視化操作指導，讓操作人員按規程、按步驟完成工作。受訓人員可以通過VR設備身臨其境地置身作業現場，通過崗前培訓，提高安全意識。

4.2智能MR交互培訓系統

混合現實（MixedReality，簡稱MR）交互系統（MIS），混合現實是物理世界和數字世界的混合，開啟了人、計算機和環境之間的自然且直觀的3D交互。這種新的技術基于計算機視覺、圖形處理、顯示技術、輸入系統和云計算的進步，MR技術虛擬現實VR和AR技術的更深一層次的發展，該技術通過在現實場景中呈現虛擬場景的信息，在現實世界、虛擬世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強用戶體驗的真實感。感知智能MR互相交流系統不需借助任一屏幕等多個介質，就可以將2D/3D圖像造影技術呈現在空中，觀看人員用眼睛就能看到前方非常真實的三維圖像，不需要利用立體眼鏡或是VR頭盔等一些輔助設施。系統還設置了人機互相交流的功能，觀看人員可以以圖像進行交流互動，再次提了系統的趣味化以及實用化。

結束語

總而言之，基于VR技術的電力安全生產培訓的應用，將VR技術應用于電力生產培訓中，突破了時間與空間上的限制，實現了更多操作功能。為改善電力安全控制提供一定的參考價值。

參考文獻

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