新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)興新職業(yè)技術(shù)學(xué)院　毛新紅

?

基于維護(hù)檢修的電力線路仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)興新職業(yè)技術(shù)學(xué)院毛新紅

【摘要】隨著人們對(duì)物質(zhì)生活的需求增多，對(duì)電力的使用也愈發(fā)普及，電力線路的維修成為國(guó)家電力部門最為重視的部分。文章是針對(duì)電力線路的檢修和維護(hù)所進(jìn)行的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，從其基本釋義著手，深入研究仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)電力線路的檢修和維護(hù)帶來的便利，期待通過對(duì)該系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，能為國(guó)家電力的檢修做出貢獻(xiàn)，使人們都能順利的運(yùn)用電力。

【關(guān)鍵詞】維護(hù)檢修；電力線路；仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與開發(fā)；應(yīng)用

0　前言

隨著人們用電量的增加，安全用電問題也逐漸被重點(diǎn)關(guān)注。電力線路的可靠性保證是國(guó)家電力部門為廣大用戶提供電力的安全保障。為了更好的保障電力線路的安全性能，電力部分需要不斷的對(duì)電力線路進(jìn)行檢查和維護(hù)，保證線路的穩(wěn)定性。在電力線路的維修當(dāng)中常遇的問題是電路的老化、線路遭遇高空墜落的打擊，該類問題會(huì)造成用電安全隱患，要求維護(hù)檢修的電力工人對(duì)此作出系統(tǒng)的盤查并加以維護(hù)。

1　仿真培訓(xùn)系統(tǒng)釋義

電力仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)時(shí)代的產(chǎn)物，依據(jù)著電力系統(tǒng)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合從而形成對(duì)電力工人進(jìn)行的培訓(xùn)和教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是針對(duì)電力工作人員的各個(gè)方面的培訓(xùn)，并依據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)所設(shè)計(jì)的三維立體畫面，幫助受訓(xùn)的電力工人給予其最真實(shí)的畫面感，為其增加了虛擬實(shí)踐的精力。該仿真系統(tǒng)的設(shè)置主要從畫面的動(dòng)態(tài)感覺與操作界面的仿真兩方面著手，為電力工人的培訓(xùn)增加了現(xiàn)場(chǎng)的感覺和培訓(xùn)效果[1]。

電力仿真培訓(xùn)系統(tǒng)主要是由國(guó)外的專家學(xué)者研發(fā)的，早在上個(gè)世紀(jì)60年代，國(guó)外的學(xué)者為了更好的使國(guó)家電力維護(hù)工作得到完善，開發(fā)了該培訓(xùn)系統(tǒng)，以此來幫助電力部門培訓(xùn)員工。最初的電力仿真培訓(xùn)系統(tǒng)只能簡(jiǎn)單的對(duì)電站進(jìn)行控制和培訓(xùn)，到后期人們開發(fā)了對(duì)核電站的仿真儀，并將之應(yīng)用到電站當(dāng)中，根據(jù)該系統(tǒng)與仿真儀的結(jié)合從而形成了最終的電力仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。我國(guó)對(duì)于電力仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)歷了40年度，經(jīng)過了專家學(xué)者的無數(shù)次實(shí)驗(yàn)，在1990年終于研制出來東北電網(wǎng)的仿真系統(tǒng)。隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷的革新當(dāng)中，人們對(duì)于電力仿真系統(tǒng)的研發(fā)還在繼續(xù)，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)也將追隨著社會(huì)發(fā)展的腳步不斷的前進(jìn)[2]。

2　電力線路檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

電力線路的檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的，其中包含了眾多的技術(shù)。整個(gè)仿真系統(tǒng)當(dāng)中最為重要的技術(shù)就是與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，使得仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠針對(duì)室內(nèi)的設(shè)計(jì)、工業(yè)以及醫(yī)學(xué)等多方面都能有效的培訓(xùn)。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)是能通過其開放性且針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，幫助部門組織有目標(biāo)的培訓(xùn)工作人員，并且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能對(duì)所需要檢修的位置進(jìn)行仿真模擬，通過針對(duì)性的實(shí)踐能使工人在面對(duì)現(xiàn)實(shí)工作時(shí)不怯場(chǎng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能保證缺乏經(jīng)驗(yàn)的檢修工人的安全性，及時(shí)在培訓(xùn)過程當(dāng)中操作失誤，依然不會(huì)有生命危險(xiǎn)，也能通過強(qiáng)烈的畫面感為培訓(xùn)工人提醒[3]。

要想實(shí)現(xiàn)畫面的虛擬現(xiàn)實(shí)感自然少不了三維技術(shù)的支撐。三維技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)性技術(shù)，正是通過對(duì)三維技術(shù)的應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)培訓(xùn)工人的三維場(chǎng)景。技術(shù)研發(fā)人員在建設(shè)電力線路檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)時(shí)，將現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的各個(gè)電力設(shè)備以及線路場(chǎng)景利用三維技術(shù)設(shè)計(jì)到培訓(xùn)系統(tǒng)當(dāng)中，參加培訓(xùn)的工人通過對(duì)虛擬工人的操控對(duì)電力線路實(shí)施檢修和維護(hù)，通過虛擬場(chǎng)景的實(shí)踐，不僅能培養(yǎng)工人的應(yīng)變能力，也能訓(xùn)練其對(duì)檢修設(shè)備的熟練程度。

除了三維技術(shù)以外，電力線路檢修維護(hù)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)還包含了交互技術(shù)，就是通過受訓(xùn)工人對(duì)虛擬場(chǎng)景的操作，能使整個(gè)三維虛擬場(chǎng)景發(fā)生變化，并有針對(duì)性的幫助受訓(xùn)員工掌握在電力線路維護(hù)檢修工作當(dāng)中的操作流程，進(jìn)而為受訓(xùn)工人提供合理的針對(duì)不同程度的線路檢修維護(hù)的方案，使受訓(xùn)工人對(duì)該類科學(xué)解決措施進(jìn)行預(yù)演，使其在真正的工作當(dāng)中能更好的處理線路維護(hù)檢修問題[4]。

3　電力線路檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

針對(duì)電力線路維護(hù)檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要對(duì)其功能框架有所了解。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)要對(duì)其設(shè)置成不同功能的服務(wù)器端，使之能針對(duì)不同的情景為受訓(xùn)工人提供不同的服務(wù)。在對(duì)其服務(wù)端功能設(shè)置時(shí)，要為系統(tǒng)設(shè)計(jì)培訓(xùn)的項(xiàng)目以及受訓(xùn)人員可以支配和操作的虛擬人物[5]。除了這些項(xiàng)目的設(shè)定還要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練的程序，使該程序能驅(qū)動(dòng)受訓(xùn)人員進(jìn)行虛擬訓(xùn)練。該終端設(shè)計(jì)人員還在其中加入了對(duì)受訓(xùn)人員操作的評(píng)分，通過對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)操作的評(píng)分使受訓(xùn)的工人清楚知道哪個(gè)環(huán)節(jié)的操作還需要改進(jìn)，哪個(gè)環(huán)節(jié)的操作已經(jīng)訓(xùn)練的很好不需要再花費(fèi)時(shí)間訓(xùn)練。在客戶端的設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)者加入了九個(gè)大致的功能。首先是登陸終端，幫助受訓(xùn)人員登陸到培訓(xùn)界面，并使其能選擇、適合自己受訓(xùn)項(xiàng)目的角色進(jìn)而參加到訓(xùn)練當(dāng)中。還要設(shè)置角色扮演功能，為受訓(xùn)的工作人員提供不同崗位的訓(xùn)練，使受訓(xùn)人員既能自己接觸訓(xùn)練任務(wù)，也可以從旁協(xié)助，觀察別人是怎樣操作的。設(shè)計(jì)者還在系統(tǒng)當(dāng)中加入了多人協(xié)作的模塊，使受訓(xùn)工人不僅能自己獨(dú)立完成對(duì)電力線路的檢修維護(hù)訓(xùn)練，也可以與多個(gè)同事相互配合，進(jìn)而完成訓(xùn)練任務(wù)。在對(duì)缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的受訓(xùn)人員培訓(xùn)時(shí)，設(shè)計(jì)者加入了腳本訓(xùn)練模塊，腳本模塊當(dāng)中的訓(xùn)練步驟都是經(jīng)過科學(xué)合理的分析所形成的檢修預(yù)案，受訓(xùn)者根據(jù)腳本流程進(jìn)行訓(xùn)練，從而積累更多的虛擬實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在進(jìn)行虛擬實(shí)踐培訓(xùn)的過程中，設(shè)計(jì)者還加入了文字答題、時(shí)間控制、即時(shí)通訊以及使

用工具等模塊。通過該類輔助模塊的配合，為受訓(xùn)人員提供訓(xùn)練的過程，幫助其針對(duì)自身的弱勢(shì)更好的訓(xùn)練[6]。

在對(duì)電力線路維護(hù)檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)方面，某個(gè)電力公司已經(jīng)完成了對(duì)該系統(tǒng)的安裝和實(shí)踐，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了最新的開發(fā)。該公司依據(jù)系統(tǒng)所需要的技術(shù)選定了三維物體以及虛擬人物，并由技術(shù)人員利用三維技術(shù)幫助受訓(xùn)員工搭建了具有真實(shí)畫面感的三維立體場(chǎng)景，還在角色設(shè)定上設(shè)置了工人以及管理人員等多個(gè)角色，最后依據(jù)各個(gè)服務(wù)終端將整個(gè)系統(tǒng)建立起來，完成了對(duì)該系統(tǒng)的建設(shè)。該公司通過技術(shù)人員對(duì)電力線路檢修維護(hù)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的了解，再借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了積極的開發(fā)與研究，從而形成了完整的培訓(xùn)系統(tǒng)，為電力部門員工的培訓(xùn)提供了重要的學(xué)習(xí)訓(xùn)練平臺(tái)。

4　仿真培訓(xùn)系統(tǒng)在電力線路檢修維護(hù)應(yīng)用的意義

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建立為電力線路檢修維護(hù)工作提供非常大的便利條件，也推動(dòng)了電力線路檢修維護(hù)工作的進(jìn)步。從安全性能上考慮，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建立為受訓(xùn)的工人提供了安全的培訓(xùn)空間，使其在不了解電力線路的情況下，接觸的是虛擬的場(chǎng)景，可以大膽的對(duì)線路進(jìn)行檢修和維護(hù)，不用擔(dān)心線路漏電所造成的安全事故發(fā)生。從技術(shù)層面上講，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建立幫助電力線路的工人訓(xùn)練了檢修技術(shù)，使之在針對(duì)電力線路壞損的各個(gè)情景都能及時(shí)的想出解決的方案，并及時(shí)的檢修線路[7]。從工作效率上考慮，電力線路檢修維護(hù)工人通過仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)，已經(jīng)對(duì)檢修工作進(jìn)行了多次的虛擬操作，在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中工作時(shí)，更加熟悉對(duì)檢修工具的使用，從而很大程度的提高了工作效率。

5　結(jié)論

從總體上來說，電力線路檢修維護(hù)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)很大程度的幫助了國(guó)家電力部門的培訓(xùn)工作，使其能更好的保證電力線路的安全性能和可靠性，也從側(cè)面保障了電力線路檢修工人的生命安全。人民大眾需要順利的使用電力，電力部門也需要更好的為人們的日常生活服務(wù)。仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建立實(shí)現(xiàn)了電力技術(shù)的有效性，其開發(fā)以及設(shè)計(jì)不僅具有廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)國(guó)家電力來說也具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張銳,胡毅.高壓輸電線路防污閃仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].電氣技術(shù),2012,01(01):25-29.

[2]馬驍旭,江全才,魏飛翔,等.輸電線路運(yùn)檢三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)探討[J].中國(guó)電力教育,2013,05(11):141-142.

[3]陳雅萍.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輸配電仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的教學(xué)[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2015,06(03):229-230.

[4]楊中亞,趙勇,劉娟鵬,等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的輸電線路巡視仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子測(cè)量技術(shù),2015,09(04):92-97.

[5]羅俊豪.基于VR技術(shù)的電纜故障檢測(cè)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].電氣應(yīng)用,2013,03(S2):586-591.

[6]張文金.HXD3型電力機(jī)車電氣線路多媒體仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].蘭州文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,07(03):70-73.

[7]陳建明,曹文思,邱道尹.應(yīng)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式電力系統(tǒng)接地狀態(tài)監(jiān)測(cè)[J].高電壓技術(shù),2011,08(09):2266-2271.