韋克峰

[摘要]介紹虛擬現(xiàn)實(shí)virtual reality技術(shù)的概念、基本原理及技術(shù)特點(diǎn)，分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在排除電網(wǎng)事故發(fā)生中運(yùn)用的直觀性及應(yīng)用方法。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)電網(wǎng)事故

中圖分類號(hào)：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671--7597(2009)1020055--01

安全可靠是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的最基本要求，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的保障。當(dāng)前電力供需形勢(shì)緊張、發(fā)用電平衡存在較大缺口，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。電力生產(chǎn)中的嚴(yán)峻形勢(shì)要求不斷完善安全生產(chǎn)保證體系和監(jiān)督體系；不斷提高輸變電設(shè)備的管理水平和技術(shù)水平，不斷提高電力員工對(duì)電力設(shè)備的操作能力，大幅降低電力施工中的事故率：努力創(chuàng)建和諧的內(nèi)外部環(huán)境。而做到這一切的核心與根本在于以人為本，強(qiáng)化培訓(xùn)，狠抓高素質(zhì)人才隊(duì)伍建設(shè)，從強(qiáng)化員工安全意識(shí)和提高素質(zhì)出發(fā)，加強(qiáng)安全生產(chǎn)教育，強(qiáng)化員工安全工作意識(shí)，增強(qiáng)員工的安全生產(chǎn)技能。而近年來(lái)，以網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)、三維圖形技術(shù)為代表的電腦信息科技的發(fā)展，為電力安全教育的實(shí)施提供了新思路。本文對(duì)如何將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在電力企業(yè)安全培訓(xùn)中，以幫助企業(yè)進(jìn)行安全和危險(xiǎn)分析進(jìn)行了探究，進(jìn)而提出解決方案，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)員工進(jìn)行安全教育的目的。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR技術(shù))，又稱靈境技術(shù)，1989年由美國(guó)VPL Research公司的創(chuàng)始人Jaron Lanier提出，是20世紀(jì)末興起的一門嶄新的綜合性信虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，目的是能讓用戶使用人的自然技能對(duì)虛擬世界中的物體進(jìn)行考察或操作，同時(shí)提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知。

vR是一門新興的交叉學(xué)科，是當(dāng)今科學(xué)界廣泛關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。[1]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動(dòng)的現(xiàn)狀，給用戶提供了一個(gè)趨于人性化的虛擬信急空間。它以模擬方式為使用者創(chuàng)造了一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的二維影像世界，在視、聽(tīng)、觸、嗅等感知行為的逼真體驗(yàn)中，使參與者可直接參與和探索虛擬對(duì)象所處環(huán)境的作用和變化，仿佛置身于現(xiàn)實(shí)世界中。一個(gè)身臨其境的虛擬環(huán)境系統(tǒng)是包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理與模式識(shí)別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感器技術(shù)、語(yǔ)音處理與音像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等不同功能、不同層次的具有相當(dāng)規(guī)模的子系統(tǒng)所構(gòu)成的大型綜合集成環(huán)境。所以，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)有3個(gè)特征。分別為：沉浸性(Illusion 0f imitations)、交互性(Intractivity)和多感知性(Imagination)[2]。

1、沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的生理心理特點(diǎn)，用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的二維立體圖像。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身少虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象的相互作用，就如同在現(xiàn)實(shí)世界中的一樣，一切感覺(jué)都是那么逼真，有一種身J臨其境的感覺(jué)。

2、交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互。使用者不僅可以利用電腦鍵盤(pán)、鼠標(biāo)進(jìn)行交互。而且能夠通過(guò)特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。使用者通過(guò)自身的語(yǔ)言、身體運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作等自然技能就能對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行考察或操作。

3、多感知性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽(tīng)、觸、動(dòng)覺(jué)的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、動(dòng)覺(jué)等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感受。

這些特性中沉浸性是vR技術(shù)最主要的特征。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按硬件條件可分為桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(Desktop vR)、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(Immersive VR)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(Distribut ed vR)[3，4]。

由于vR技術(shù)具有上述的優(yōu)勢(shì)特征，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在排除電網(wǎng)事故發(fā)生中得到了廣泛的應(yīng)用，并且具有廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在排除電網(wǎng)事故發(fā)生中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：

1、工作場(chǎng)所布局及其環(huán)境的建模仿真。首先對(duì)工作場(chǎng)所的環(huán)境及工藝流程進(jìn)行建模仿真，可利用立體眼睛實(shí)現(xiàn)在虛擬工作環(huán)境三維空間的漫游：借助數(shù)據(jù)手套可以對(duì)系統(tǒng)的各種繼電器、開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，模擬各種參數(shù)下設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，工作人員在此虛擬環(huán)境下能夠快速準(zhǔn)確地掌握整個(gè)操作流程以及各種操作可能帶來(lái)的后果，為以后的安全操作打下良好的基礎(chǔ)。

2、事故模式及其影響仿真。在安全系統(tǒng)分析方法的指導(dǎo)下，使用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬，找出過(guò)程中危險(xiǎn)有害因素，從而得出相應(yīng)評(píng)價(jià)方法對(duì)事故可能引起災(zāi)害后果的定性或定量預(yù)測(cè)，列出流程中各主要設(shè)各、部件的災(zāi)害分析情況，通過(guò)計(jì)算，可得出各災(zāi)害事故的影響范圍，作用時(shí)間等衡量災(zāi)害事故嚴(yán)重度的參數(shù)，借助技術(shù)對(duì)災(zāi)害事故的發(fā)展過(guò)程和影響進(jìn)行情景模擬。如：爆炸仿真可人為設(shè)定爆炸的強(qiáng)度級(jí)別，在相應(yīng)的軟件程序中可以輸入相關(guān)參數(shù)并結(jié)合地理信息系統(tǒng)等，進(jìn)行物理、化學(xué)等方面的分析計(jì)算，從而得出事故的危害后果，使培訓(xùn)員工對(duì)過(guò)程中的危險(xiǎn)有更為直觀的理解。

3、事故發(fā)生幾率預(yù)測(cè)。應(yīng)用大型計(jì)算軟件在各種可靠性分析方法基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行分析，對(duì)設(shè)備的受力、腐蝕等情況進(jìn)行計(jì)算，從而得出各設(shè)備、部件可能發(fā)生的主要災(zāi)害形式的出現(xiàn)幾率，以數(shù)字、顏色等直觀方式結(jié)合vR技術(shù)顯示出來(lái)，使培訓(xùn)員工知道在最易發(fā)生破壞的部位，應(yīng)重點(diǎn)注意。

4、事故損失分析。采用安全評(píng)價(jià)法對(duì)各生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，采用不同的色彩表征設(shè)各風(fēng)險(xiǎn)的大小。

5、提出整改對(duì)策措施。根據(jù)前幾步的分析計(jì)算，得出各設(shè)備部件的風(fēng)險(xiǎn)程度，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合分析，從而指導(dǎo)工作場(chǎng)所布局、設(shè)備參數(shù)的調(diào)整。經(jīng)分析，在危險(xiǎn)處設(shè)置警示標(biāo)志并制定規(guī)范的操作程序，并在人行通道與操作區(qū)之間設(shè)置防護(hù)。最后，通過(guò)各種措施盡量降低災(zāi)害發(fā)生的可能性及其影響程度，使用vR技術(shù)給出整改后環(huán)境示意圖。

總之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一個(gè)大型綜合集成環(huán)境，是一項(xiàng)集成性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)，是一個(gè)具有巨大應(yīng)用前景的高新技術(shù)領(lǐng)域，但仍存在許多有待解決與突破的問(wèn)題，尤其在排除電網(wǎng)事故發(fā)生應(yīng)用的研究方面，我們應(yīng)努力建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，面向應(yīng)用，開(kāi)發(fā)有價(jià)值的虛擬現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)事故排除系統(tǒng)，使其在排除電網(wǎng)事故發(fā)生中得到更廣泛應(yīng)用。我們堅(jiān)信虛擬現(xiàn)實(shí)這一高新技術(shù)領(lǐng)域幾年之后，必將會(huì)高速發(fā)展，像計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)一樣，豐富人們的生活，改變?nèi)藗兊氖澜纭⑦@種新興技術(shù)應(yīng)用到排除電網(wǎng)事故發(fā)生中是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。