國網(wǎng)重慶市電力公司技能培訓(xùn)中心 羅時武

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輸變電培訓(xùn)中的應(yīng)用探討

國網(wǎng)重慶市電力公司技能培訓(xùn)中心 羅時武

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的日益完善，不僅減少了電力傳輸過程中的能源損耗，也使得輸變電培訓(xùn)的應(yīng)用成為了可能。本文立足于此，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行了簡要分析，并通過3ds MAX建模技術(shù)和Torque Game Engine搜索引擎的二次開發(fā)建立了一種新型的三維模型，也通過實驗證明了該模型在實際應(yīng)用過程中卻實具有極高的使用價值。

虛擬現(xiàn)實；技術(shù)應(yīng)用；輸變電培訓(xùn)；應(yīng)用探討

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的完善不僅給人機(jī)交互領(lǐng)域的研究提供了方向，也使得輸變電培訓(xùn)的應(yīng)用成為了可能。這種新型的技術(shù)手段通過計算機(jī)的自主運行，產(chǎn)生一種以人為性為主導(dǎo)思想的虛擬結(jié)構(gòu)空間，且在此虛擬空間內(nèi)所有圖形都依靠計算機(jī)構(gòu)圖法來對三維立體空間進(jìn)行搭建[1]。可以說虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是對現(xiàn)實生活中的各種數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行采集，并將其錄入到計算機(jī)運行環(huán)境當(dāng)中去，通過一定的排列、組合形成一種具有真實性的“虛擬空間”，其最根本的目的就是幫助使用者獲得最真實、最直觀的視覺體驗，本文正是基于上述技術(shù)理論之上對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輸變電培訓(xùn)中的應(yīng)用展開了探討。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及輸變電技術(shù)概述

在虛擬現(xiàn)實技術(shù)所構(gòu)建的虛擬空間環(huán)境中，計算機(jī)利用表面的色彩成像定律讓圖形、圖像變得更加立體化，可以說最大程度上做到了虛擬環(huán)境的現(xiàn)實還原[2]。該項技術(shù)以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為主要的技術(shù)突出點，在日常工作過程中操作人員借助人機(jī)交互技術(shù)參與到三維虛擬運行環(huán)境當(dāng)中，通過不同承受對象間相互作用能力的改變，感知周圍環(huán)境的變化并根據(jù)這種變化給予計算機(jī)最合理的指示，這也使得使用者能夠隨時感受到一種身臨其境的感覺。其具體工作流程如圖1所示。

圖1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)工作流程圖

在對電流進(jìn)行傳輸?shù)倪^程當(dāng)中，線路過熱現(xiàn)象的發(fā)生極易導(dǎo)致能源的損耗，因此我們通常采用變電的方式將電壓升高，并以此來迫使被傳輸?shù)碾娏髯冃?，以減小因發(fā)熱帶來的能源損耗[3]。但因高壓電自身危險性極高，且輸送目標(biāo)端電器也不能承受如此高的電壓，所以在目標(biāo)端還需要對高壓電進(jìn)行降壓處理，這種在傳輸過程中多次對電壓類型進(jìn)行改變的技術(shù)就被稱之為輸變電。

2 輸變電培訓(xùn)的應(yīng)用及三維模型的構(gòu)建

電能作為一種寶貴的二次能源不僅為我們的生活提供了更多的便利，也與工業(yè)的發(fā)展有著不可分割的聯(lián)系，因此如何通過更好的傳輸模型來減少能源的浪費，也成為了現(xiàn)階段我們所面臨的一大難題。而電力本身就具備極高的危險系數(shù)，故為了保證工作人員的人身安全，我們有必要應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對相關(guān)操作者進(jìn)行培訓(xùn)。

2.1 Torque Game Engine搜索引擎的二次開發(fā)與3ds MAX建模技術(shù)

Torque Game Engine搜索引擎是三維模式得以運行的技術(shù)核心，現(xiàn)階段該搜索引擎主要被用于3D游戲的開發(fā)等方面，而本文利用其自身極佳的光影效果和渲染功能對三維模型進(jìn)行構(gòu)建，不僅簡化了用戶與管理者之間的溝通過程也使得圖形、圖像具有了更逼真的投影效果[4]。

3ds MAX是現(xiàn)階段最常用的一種建模軟件，其自身具有性價比高、兼容性強等優(yōu)點，為了滿足該軟件高超的運行能力，與之相配套的硬件設(shè)備必須滿足下表中的要求。

表1 3ds MAX運行環(huán)境硬件設(shè)備配置表

2.2 三維模型的構(gòu)建

三維模型是以3ds MAX建模技術(shù)為理論原理，通過對Torque Game Engine搜索引擎的二次開發(fā)，來建立完善幾何模型的運算過程。上述兩部分的正常運行，為三維模型的構(gòu)建提供了基礎(chǔ)保障，為避免該模型在日常使用過程中出現(xiàn)偏差，通常情況下，我們采用如下公式對其整個工作過程進(jìn)行檢驗。

其中a、b為自然常數(shù)項，R為基礎(chǔ)檢驗法則，f為正常工作時計算機(jī)每小時所消耗的功率，通過上述計算我們便可得知，該模型在工作過程中是否發(fā)生了偏差，如果發(fā)生那么偏差量的具體數(shù)值是多少。

2.3 輸變電培訓(xùn)的實現(xiàn)

為保證參與輸變電傳輸工作員工的人身安全，我們通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境進(jìn)行了搭建，并要求每位員工在該虛擬環(huán)境中，都能夠完成對整套三維模型的獨立操作。首先各員工要對該模型的整套工作流程十分了解，其次在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，他們要能夠熟練的對每一環(huán)節(jié)進(jìn)行操作，以確保相關(guān)工作人員的操作水平，都能達(dá)到從業(yè)要求[5]。電力自身危險性極高，對員工進(jìn)行輸變電培訓(xùn)，不僅是對他們的人身安全負(fù)責(zé)，也是為傳輸工作的正常進(jìn)行提供了保障。

3 實驗結(jié)果與分析

本文以兩臺CPU為Intel Pentium2 233、內(nèi)存為512MB的計算機(jī)對同一條輸電線路進(jìn)行控制，其中一臺計算機(jī)應(yīng)用三維模型，而另一臺應(yīng)用普通模型，同時開始對該條輸電線路進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果繪制了如曲線圖2。

圖2

圖2中虛線代表普通傳輸模型，實線代表三維傳輸模型，雖然普通模型所要比三維模型具有更強的電流傳輸強度，但普通模型的傳輸波動幅度過大，極易因傳輸電流的大幅度震蕩而造成能源的損耗。因此從能源的節(jié)約方面來考慮，三維傳輸模型確實比普通模型具有更高的實用價值。

4 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的日益純熟，使得輸變電培訓(xùn)成為了可能[6]?，F(xiàn)階段高壓電傳輸過程中的資源浪費問題，不僅增加了經(jīng)濟(jì)方面的開銷，也使得目標(biāo)地所接收到的電力信號受到了一定程度的磨損，而本文所提出的三維模型恰好有效的解決了上述兩個問題，由此可見，該模型還是具有很好的發(fā)展前景的。

[1]王秀明,袁金騰．基于Agent和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的二次回路仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[C]．中國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)學(xué)術(shù)年會,2009．

[2]邵春雨,王樹強,王秀明等．基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力系統(tǒng)二次回路仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[C]．中國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)學(xué)術(shù)年會,2008．

[3]陳奇朋,羅滇生,胡強等．基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力作業(yè)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[J]．計算機(jī)工程與應(yīng)用,2013, 49(11)：232-236．

[4]王國勝,張聲圳,高廣德等．基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的輸電線路巡視仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[J]．三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,35(4)：66-69．

[5]李思俊,李思俊,陳義忠．基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的帶電作業(yè)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)研究及運用[J]．2013配網(wǎng)帶電作業(yè)技術(shù)經(jīng)驗交流與操作技能觀摩會,2013．

[6]張冠鑫,劉小鴻,陳晰輝等．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在上海市住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中的應(yīng)用及探討[J]．中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù),2012,26(2)：181-183．

羅時武（1964—），男，重慶涪陵人，大學(xué)本科，高級實習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向：電氣工程。