應用VR 技術提升電網應急消防處置能力

許 飛 方 濤 彭永亮 蔣忠權

（1.國網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

隨著國民經濟和城鎮建設的快速發展，無論是優勢領跑的長三角珠三角渤海灣，還是如日中天的中西部，抑或箭在弦上的“一帶一路”國內段，用電負荷持續攀升。 全國的電網系統擔負著經濟運營的重要任務，起著保障經濟持續發展的重要作用。 電力電網系統的安全生產一直是重中之重。而消防安全則是安全生產各環節中的最重要的關注點之一。

1 VR 技術簡介

虛擬現實（VR）技術是指利用人工智能、計算機圖形學、人機接口、多媒體、計算機網絡及電子、機械、視聽等高新技術，模擬人在特定環境中的視、聽、動等行為的高級人機交互技術。VR 技術是近十年來發展的最新計算機技術。VR 技術的主要功能是實現仿真環境，其靈感來自歐美戰爭仿真設計[1]。VR 技術與消防技術的結合，可給我國消防發展帶來前所未有的動力。

2 傳統消防知識學習和演練體系

多年來，傳統的消防知識學習和演練體系持續為電網的安全生產保駕護航，居功至偉。

但以發展的眼光來看，傳統的消防知識學習方式依然存在著以下問題：

（1）靈活性欠缺。 參與演練的人員按照預先編排的步驟和指令執行演練計劃，顯得非常機械。

（2）成本憂慮。 傳統的消防知識學習不能在演練中直接操作部分消防設備器械。

（3）場景受限。 復合性災害具有范圍廣、情況復雜、規模大、損失嚴重等情況，實戰演練無法真實模擬全部災害場景，參與人員往往不能全情投入，也就無法完全實現演練效果。

3 VR 技術在電網消防學習演練中的角色定位

目前， 虛擬現實與教育項目相結合是國家戰略。2017 年教育部辦公廳發布《關于2017—2020 年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》， 闡述了今后在高校實驗教學改革和實驗教學建設的基礎上，加強和運用優質資源進行高等教育，提高高等教育質量，提高實踐教育水平的目標。 在實驗教學改革和高校實驗教學項目建設的基礎上，推進信息技術實驗教學與高等教育教學的深入融合。

引入虛擬現實（VR）技術實現電網應急消防處置的模擬仿真演練，可以對傳統應急演練進行最有效的補充和增強。 對于組織者而言，將VR 技術應用到應急演練中，可以降低組織難度和演練成本；對于參與者而言，將不便于在現實中呈現的事故現場進行真實模擬，更能好得提升演練效果，提高學習效率。

VR 技術應用于消防學習和演練具有以下特點。

3.1 仿真性

VR 消防學習演練以現實演練環境為基礎， 讓參與者在“真實”場景中。 現實中的火災多為突發狀況，具有難以預料性，而VR 消防演練可以模擬或隨機還原起火點、火勢及其他相關變動因素，讓參與者真切地看到甚至觸及火災本身，從而引起受眾的真實感受。

3.2 針對性

學習演練的目的在于提前了解，以便真正地面對顯示狀況臨危不亂、 從容應對， 將傷害降低至最小。VR 消防學習演練的很重要的一點在于提高參與者的安全意識，在應對各種突發狀況時，參與者通過接收的演練而內化于心，外化于行，真正將接收的演練體現出來，面對各種狀況能夠從容應對，而非自亂陣腳。實現應急處置能力的提升。

3.3 自主性

VR 消防學習演練可以方便各單位根據自身實際需求在任何時間、任何地點組織進行，相關單項學習和演練會快速取得演練結果，演練評估結果和改進及時可靠。參與者同時也可以根據自己的前次演練效果選擇重復演練，大大提升演練效果。

3.4 安全性

在VR 消防學習演練系統中，參與者可以在確保人身安全的情況下，卸去火災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，確保在今后實際操作中的人身與事故安全。

例如，讓參與者了解火勢及風向等重要因素或是了解電力設備在火災下的狀態反應，這些如果在現實中模擬具有較大的危險性，可能對人員及設備財產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 統一性

VR 技術的應用有助于進一步規范各級單位的消防學習演練的范圍、形式與步驟等，實現資源復用和場景聯動，推動標準化統一化進程。

VR 技術在電網消防學習演練中的角色定位并不是單純的競爭者和替代者，事實上也無法完全取代傳統方式。 利用VR 技術，應當使其盡可能與傳統消防學習演練方式產生互補效應，補齊短板，共同完善。

4 應用VR 技術提升電網應急消防處置能力

將VR 技術應用于電網消防學習演練，無疑能大幅度提高個人應對火災時的處理效果，進而推動電網整體應急消防處置能力的全面提升。

典型消防場景應急演練功能直面火災場景，要求用戶熟練掌握場景中設備的應用， 真實應對突發狀況。 圖1 為對于變電站主變的VR 消防演練流程為例。該流程可進行單人演練，也提供雙人協同配合；流程狀態節點可變， 考驗參與者的消防認知和應變能力；提供傳統演練中由于影響巨大（泡沫處理難度大）且成本高企（單次啟動成本數萬元）而往往不會觸及的SP 的操作互動； 提供傳統演練中無法實現的與消防救援隊伍的配合互動[2]。

圖1 對于變電站主變的VR 消防演練流程

綜上所述，電網消防與人們的生命財產安全密切相關，VR 技術與工程設計、消防、消防演練等相結合，創造了科學的安全訓練和消防救援訓練體系，能夠更有效地開展消防救援行動，減少危險，確保消防救援工作有序進行[3]。

5 VR 技術在電網安全生產中的應用展望

基于VR 技術的業務特性，其除了可以應用于電網消防學習演練之外，從橫向來說，對于電網安全生產的其他環節，如生產、檢修時的安全防護，事故隔離和人員施救，其他災變場景如防汛防潮防震等，都具有相同的作用和意義；從縱向來說，VR 技術非常有助于打造統一化的安全生產規范和體系，進一步降低電網事故發生率及其帶來的國民經濟損失。