譚泊++王玲++林峰++馬藝聞?+任韻潔+?張一哲

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.019

摘 要：變電站智能化的深入、新能源設(shè)備的不斷接入，對變電運(yùn)維人員的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。虛擬現(xiàn)實(shí)作為前沿技術(shù)，為培訓(xùn)方式的變革帶來了新的契機(jī)。本文將VR技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)引入培訓(xùn)工作，設(shè)計(jì)并建立一個(gè)基于VR、大數(shù)據(jù)平臺的變電運(yùn)維培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可可提供培訓(xùn)者的“診斷書”，為公司人資部、地市公司以及培訓(xùn)者個(gè)人提供培訓(xùn)規(guī)劃，建設(shè)一支高水平變電運(yùn)維人才隊(duì)伍。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 變電運(yùn)維 培訓(xùn)系統(tǒng)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0019-02

1 項(xiàng)目背景

1.1 變電運(yùn)維實(shí)際培訓(xùn)需要

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，陜西系統(tǒng)變電運(yùn)維崗位人員數(shù)量較多，達(dá)到近2300余人，其中330kv及以上運(yùn)行人員1100余人，110kv及以下1200余人，培訓(xùn)需求人員基數(shù)大。同時(shí)，目前的變電運(yùn)維培訓(xùn)多以平面仿真系統(tǒng)培訓(xùn)為主，操作人員只能通過軟件對一二次設(shè)備進(jìn)行感官認(rèn)識，無法體會實(shí)物操作過程，與工作現(xiàn)場有著明顯的差異。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)發(fā)展

VR技術(shù)以構(gòu)造虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境為基礎(chǔ)，大大提高了變電站場景的真實(shí)感、沉浸感和可交互性，可以讓學(xué)員身臨其境地置身于各種真實(shí)、復(fù)雜、難度不一的電力生產(chǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境之中。在這種環(huán)境中，學(xué)員不僅可以大膽嘗試各種實(shí)際操作，更為重要的是，當(dāng)學(xué)員因誤操作而導(dǎo)致事故時(shí)，VR技術(shù)也可相應(yīng)給出視覺、聽覺、體感上的“小刺激”。

1.3 構(gòu)建大數(shù)據(jù)培訓(xùn)平臺的普遍要求

當(dāng)前的培訓(xùn)模式下，無法依據(jù)培訓(xùn)數(shù)據(jù)對培訓(xùn)者進(jìn)行全方位分析。本培訓(xùn)系統(tǒng)具有培訓(xùn)大數(shù)據(jù)分析功能，使用數(shù)據(jù)挖掘等方法，實(shí)現(xiàn)信息的有效提取、分析。同時(shí)，該系統(tǒng)還可參考變電運(yùn)維崗位評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對培訓(xùn)者進(jìn)行綜合素質(zhì)測評，為公司人資部編制培訓(xùn)計(jì)劃，地市公司崗位人員安排以及培訓(xùn)人員安排給出建議。

2 項(xiàng)目概述

VR技術(shù)是融合眾多的視、聽、觸信息，以3D模擬的形式展現(xiàn)給使用者。將VR技術(shù)引入變電運(yùn)維崗位培訓(xùn)中來，通過人機(jī)交互技術(shù)以及觸覺反饋技術(shù)，受訓(xùn)者在虛擬空間中進(jìn)行模擬操作，以安全的、有良好視覺效果的和人機(jī)互動的方式身臨其境，使得培訓(xùn)效果大大提高。

2.1 引用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到變電運(yùn)維崗位培訓(xùn)過程中，還原生產(chǎn)現(xiàn)場工作場景，提升了展示效果，實(shí)現(xiàn)了變電運(yùn)維人員沉浸式培訓(xùn)體驗(yàn)。同時(shí)打破了傳統(tǒng)培訓(xùn)的時(shí)間、空間限制，培訓(xùn)者使用設(shè)備可在任意地點(diǎn)、任意時(shí)刻進(jìn)行培訓(xùn)，縮短培訓(xùn)周期，有效地解放了培訓(xùn)師以及培訓(xùn)者時(shí)間，提升了培訓(xùn)效率，節(jié)約了培訓(xùn)成本。

2.2 共享資源素材

構(gòu)建出變電運(yùn)維崗位人員崗位勝任能力模型，充分考慮學(xué)員創(chuàng)新精神和動手能力。統(tǒng)一VR編輯器，建立云端海量共享資源素材庫，為培訓(xùn)師、學(xué)員提供自由發(fā)揮的空間，激發(fā)培訓(xùn)者興趣，努力把學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者。

2.3 構(gòu)建培訓(xùn)大數(shù)據(jù)中心

運(yùn)用大數(shù)據(jù)管理技術(shù)，構(gòu)建培訓(xùn)大數(shù)據(jù)中心，為培訓(xùn)管理提供統(tǒng)一權(quán)威數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)數(shù)據(jù)信息共享。系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一規(guī)則存儲在培訓(xùn)大數(shù)據(jù)中心，保證了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、可靠性、安全性和完整性，減少了數(shù)據(jù)冗余，有效提高了數(shù)據(jù)獲取效率及共享水平，并可對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行充分挖掘和應(yīng)用，為培訓(xùn)效果分析、培訓(xùn)計(jì)劃安排以及變電運(yùn)維崗位人員勝任能力評價(jià)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)變電運(yùn)維崗位典型工作任務(wù)，構(gòu)建VR技術(shù)的變電運(yùn)維培訓(xùn)系統(tǒng)，主要包括VR環(huán)境下的模擬操作系統(tǒng)、培訓(xùn)考核系統(tǒng)以及基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)三部分，以期對變電運(yùn)維人員的綜合能力進(jìn)行培訓(xùn)、考核、分析。系統(tǒng)操作涵蓋變電運(yùn)維專業(yè)的設(shè)備巡檢、倒閘操作、異常及故障處理等標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)教學(xué)流程。

3.1 設(shè)計(jì)理念

基于VR+的變電運(yùn)維培訓(xùn)系統(tǒng)具備可視化管理界面，設(shè)計(jì)人員可以通過“所見即所得”的方式對虛擬場景進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。引擎系統(tǒng)能夠管理系統(tǒng)中所有資源的接口，允許設(shè)計(jì)人員能夠針對特定需求設(shè)計(jì)和添加功能模塊。同時(shí)，模擬操作環(huán)境還可以通過設(shè)置，將設(shè)備的安全操作規(guī)范、注意事項(xiàng)等以文字、圖像的方式呈現(xiàn)在學(xué)員眼前，說明并引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)行操作。除此之外，充分考慮培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新精神和動手能力，統(tǒng)一VR編輯器，建立云端海量資源素材庫，為培訓(xùn)師、學(xué)員提供自由發(fā)揮的空間，把學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者，具有一定的前瞻性。

3.2 系統(tǒng)環(huán)境

軟件環(huán)境。包括培訓(xùn)平臺、VR編輯器、VR資源庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。

硬件環(huán)境。包括VR頭戴顯示設(shè)備、振動手套、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

3.3 系統(tǒng)構(gòu)成

模擬操作系統(tǒng)。主要建立了一個(gè)包含3D動畫、聲音以及振動的虛擬環(huán)境系統(tǒng)，可通過視覺、聽覺、觸覺等形式反饋給操作人員。支持操作人員進(jìn)行交互式的模擬操作訓(xùn)練，將操作過程和結(jié)果通過仿真動畫的形式可視化地呈現(xiàn)出來。培訓(xùn)者進(jìn)行培訓(xùn)時(shí)可根據(jù)自身需要選擇某個(gè)完整操作過程或單個(gè)操作步驟，并根據(jù)實(shí)際情況選擇系統(tǒng)會進(jìn)行各類提示，同時(shí)看到設(shè)備的動作過程，包括聲、光以及誤操作后的場景。

培訓(xùn)考核系統(tǒng)。建立在模擬操作系統(tǒng)上，所呈現(xiàn)出來的也是不同設(shè)備元件動作畫面的組合，只是不會出現(xiàn)各類提示信息，此模塊用于對操作人員的考核。系統(tǒng)會檢查和記錄操作的正確性。考核完畢后出具考核分?jǐn)?shù)、錯誤操作的步驟，并再現(xiàn)錯誤操作的動作畫面以加深考核人員的印象。同時(shí)，也可以在系統(tǒng)中設(shè)置故障點(diǎn)，讓學(xué)員在虛擬環(huán)境中巡視故障點(diǎn)，最后根據(jù)找到故障點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行評價(jià)。

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。是該系統(tǒng)的核心部分，它可以詳細(xì)記錄培訓(xùn)者培訓(xùn)數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)服務(wù)器分析給出考核結(jié)果。同時(shí)可與其他培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行深度集成，例如可與現(xiàn)有的變電仿真基地系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，通過多個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匯總、挖掘，最終可以實(shí)現(xiàn)對培訓(xùn)者進(jìn)行綜合測評，給出測評結(jié)果，供公司人資部以及各地市公司參考。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)從變電運(yùn)維崗位實(shí)際需要出發(fā)，提出了以VR技術(shù)為界面，以大數(shù)據(jù)平臺為基礎(chǔ)的變電運(yùn)維培訓(xùn)系統(tǒng)，可以有效提升員工技能。同時(shí)培訓(xùn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以輔助公司人資部進(jìn)行培訓(xùn)計(jì)劃的合理安排，并協(xié)助地市公司根據(jù)培訓(xùn)者考核情況進(jìn)行工作安排，提升管理效率和效能。本系統(tǒng)功能完善，擴(kuò)展性強(qiáng)，便于推廣應(yīng)用到其他技能崗位培訓(xùn)中，從培訓(xùn)效果、安全保障、推廣應(yīng)用等多角度考量，基于VR、大數(shù)據(jù)技術(shù)的變電運(yùn)維培訓(xùn)是一種低成本、高效率、安全可靠的培訓(xùn)方式，具有極大的應(yīng)用前景和價(jià)值，對電力系統(tǒng)向自動化、智能化、可靠化發(fā)展起到積極的推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 褚晶瑩.基于UNITY3D技術(shù)的VR展臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林大學(xué)，2016.

[2] 王海榮.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2011（5）：210-212.

[3] 王鑫，王麗曄，邵辰飛.基于虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的電力統(tǒng)一監(jiān)控平臺[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（18）：183-184.

[4] 魯強(qiáng)，孔英會，賈俊敏.VR技術(shù)及其在電力仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].湖南電力，2004（1）：36-39.endprint