淺談VR技術在電力安全生產(chǎn)培訓中的應用

安迪

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川蒼溪，628400)

電力生產(chǎn)是技術密集、人才密集、專業(yè)性強的一門復雜的系統(tǒng)工程，怎樣避免人為因素造成的生產(chǎn)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(tǒng)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(xiàn)實技術即VR技術設計了電力安全培訓VR系統(tǒng)，該培訓系統(tǒng)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(huán)境中，深刻體驗電力安全事故案例，從而提高培訓效果。

1 虛擬現(xiàn)實技術概述

虛擬現(xiàn)實技術(VirtualReality，簡稱VR)是20世紀發(fā)展起來的一項全新的實用技術。虛擬現(xiàn)實技術結合虛擬化信息技術、圖像處理技術、網(wǎng)絡技術等構造出一個逼真的虛擬世界，使體驗者獲得視覺、聽覺和觸覺等感官的模擬體驗，囊括計算機、電子信息、仿真技術于一體，其基本實現(xiàn)方式是計算機虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感[1]?；赩R技術的諸多優(yōu)勢，受到了很多行業(yè)的關注和應用，其中在電力安全生產(chǎn)培訓中的應用，可有效提升培訓效果和培訓質量，本文對VR技術在電力安全生產(chǎn)培訓中的應用進行探討。

2 VR技術在電力生產(chǎn)企業(yè)職工教育培訓中的優(yōu)勢

目前大多數(shù)電力生產(chǎn)企業(yè)開展的安全培訓項目普遍以傳統(tǒng)的培訓方式進行，講師在課堂向學員面授課程，配合二維圖片或視頻進行講授，培訓內(nèi)容是從講師到學員的單向輸送方式，培訓效果不能得到及時反饋且形式單一。應用VR技術進行電力安全生產(chǎn)培訓，具有顯著的優(yōu)勢。

2.1 豐富職工教學內(nèi)容和方式

VR安全體驗培訓系統(tǒng)能對事故場景進行模擬，參與的學員可以通過視覺、觸覺和聽覺，實現(xiàn)三位一體的感官體驗，融合VR硬件、移動端、實體設備和一體機等多終端的管理平臺，從第一視覺親身感受違規(guī)操作后產(chǎn)生的后果，效果逼真，感受也更深刻。場景模擬更加真實完整，能真實反映學員在遇到突發(fā)狀況時的臨場反應，根據(jù)參培人員選擇的專業(yè)信息等，系統(tǒng)可自動分配或選擇有針對性的培訓項目開始培訓，系統(tǒng)根據(jù)學員的應急處置操作，自動記錄學員在每臺設備上的學習時長、考試成績，生成培訓檔案。

2.2 加強職工電力安全培訓效果

VR系統(tǒng)軟件內(nèi)容根據(jù)真實事故畫面模擬，電力現(xiàn)場實景還原，利用功能模塊，配合虛擬仿真場景，觸電事故、物體打擊、高空墜落、設備起火等模擬事故場景，仿若親身體驗。讓員工身臨其境感受事故發(fā)生過程，從而在內(nèi)心深處對事故產(chǎn)生敬畏心理，樹立安全第一的思想意識，從而增強培訓效果。

2.3 降低培訓成本

VR虛擬體驗區(qū)不需要重復搭建實體體驗區(qū)，大大減少了不必要的建設成本和拆除成本，可重復使用，并且按照培訓需求的增加，可在硬件設備中增加開發(fā)拓展其他安全培訓項目，更加經(jīng)濟高效和環(huán)保。

3 VR技術在電力安全培訓教學的幾種整合

3.1 增強現(xiàn)實實操培訓

增強現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)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，被人類感官所感知，從而達到超越現(xiàn)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(xiàn)的不確定性，利用AR技術還能通過模擬實現(xiàn)運檢作業(yè)引導，識別目標操作設備，將生產(chǎn)運行指令以可視化操作指導，讓操作人員按規(guī)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(yè)現(xiàn)場，通過崗前培訓，提高安全意識。

3.2 VRHMD虛擬實操培訓系統(tǒng)

VRHMD虛擬實操培訓系統(tǒng)，即HMD(頭戴式顯示器)，可以看作是眼前的增強式顯示屏。這些產(chǎn)品和設備通常綁定到個人電腦、智能手機或其他類型的計算平臺，需集成一個或多個圖像傳感器、無線連接、當然還有非常高的分辨率顯示屏(高幀速率和寬廣的視野)，以提供極具真實感的圖像和身臨其境的培訓體驗。VRHMD虛擬實操培訓系統(tǒng)是一種完全陶醉式立體視覺體驗培訓，將教學、虛擬實操以及科學分析整合在一起，設置出滿足于平時教學培訓要求的虛擬實操培訓平臺。其結合頭部以及手部的方位，開展虛擬現(xiàn)實的立體交流互動，與現(xiàn)實環(huán)境分開，擁有較強的新奇特性質，比較適合人多大空間范圍中使用[2]。

3.3 智能MR交互培訓系統(tǒng)

混合現(xiàn)實(MixedReality，簡稱MR)交互系統(tǒng)(MIS)，混合現(xiàn)實是物理世界和數(shù)字世界的混合，開啟了人、計算機和環(huán)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(tǒng)和云計算的進步，MR技術是虛擬現(xiàn)實VR和AR技術的更深一層次的發(fā)展，該技術通過在現(xiàn)實場景中呈現(xiàn)虛擬場景的信息，在現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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，再次提高了系統(tǒng)的趣味化以及實用化[2]。

4 結語

近年來，VR技術在電力培訓系統(tǒng)中有了一定的運用，在設備認知、培訓管理等領域中均有試點，并取得了良好的口碑。但VR技術在電力生產(chǎn)培訓中的運用范圍有待擴大，參與使用的人數(shù)及頻率仍然較低[3]。相信隨著虛擬現(xiàn)實技術的普及和發(fā)展，VR技術設施成本也隨之降低，VR技術將會給電力生產(chǎn)培訓行業(yè)帶來更加豐富的培訓方式，并為電力生產(chǎn)企業(yè)降低各類隱患事故出現(xiàn)的概率作出越來越大的貢獻。