摘 要：本文簡(jiǎn)述了虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合VR項(xiàng)目開發(fā)的基本過(guò)程，以交流耐壓試驗(yàn)的仿真開發(fā)為例闡述了VR技術(shù)在電氣試驗(yàn)?zāi)M與仿真培訓(xùn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：VR;電氣試驗(yàn);交流耐壓;仿真培訓(xùn)

中圖分類號(hào)：TP391.9;TM831;TS803 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）01-0117-03

Abstract：This paper briefly describes the characteristics of virtual reality （VR）technology，combined with the basic process of VR project development，taking the simulation test of AC voltage withstand test as an example，expounds the application of VR technology in electrical test simulation and simulation training.

Keywords：VR（virtual reality）;electrical test;AC withstand voltage;simulation training

0 引 言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（又稱VR技術(shù)）是運(yùn)用計(jì)算機(jī)與智能設(shè)備，模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供用戶關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬與交互代替人眼對(duì)真實(shí)世界的影像與操作，讓用戶有如同身歷其境一般的體驗(yàn)。在過(guò)去的十年間里，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)飛速發(fā)展，在各行各業(yè)的應(yīng)用也有了較大的突破。鑒于電氣試驗(yàn)等崗位工作人員更新比較頻繁、專業(yè)技能水平參差不齊、人為誤操作事故仍不能完全杜絕等因素，加強(qiáng)崗位相關(guān)能力培訓(xùn)是關(guān)鍵。而應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，借助虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸感、交互性和構(gòu)想性三大特性，使學(xué)員充分掌握電氣試驗(yàn)的操作流程，是有效的解決傳統(tǒng)電氣試驗(yàn)培訓(xùn)的有效途徑之一。這樣，學(xué)生可以在虛擬現(xiàn)實(shí)的超高壓的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，反復(fù)的操作、訓(xùn)練和學(xué)習(xí)考核，保證在安全的環(huán)境下學(xué)員掌握和理解相關(guān)操作的能力。

1 電氣試驗(yàn)與VR技術(shù)概述

（1）電氣試驗(yàn)是指電氣系統(tǒng)、電氣設(shè)備投入使用前，為判定其有無(wú)安裝或制造方面的質(zhì)量問(wèn)題，以確定新安裝的或運(yùn)行中的電氣設(shè)備是否能夠正常投入運(yùn)行，而對(duì)電氣系統(tǒng)中各電氣設(shè)備單體的絕緣性能、電氣特性及機(jī)械性等，按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定逐項(xiàng)進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證。通過(guò)這些試驗(yàn)和驗(yàn)證，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并排除電氣設(shè)備在制造時(shí)和安裝時(shí)的缺陷、錯(cuò)誤和質(zhì)量問(wèn)題，確保電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備能夠正常投入運(yùn)行。電氣試驗(yàn)系高危場(chǎng)所、安全風(fēng)險(xiǎn)最高的電氣操作，其安全穩(wěn)定運(yùn)行是國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

（2）VR技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是利用可穿戴VR設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，將基于計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)的，融合眾多的視、聽(tīng)、觸等的信息，以3D模擬的形式展現(xiàn)給使用者。使用者通過(guò)空間以及視角的轉(zhuǎn)換，可以觀察到虛擬空間內(nèi)大量的信息。另一方面，通過(guò)人機(jī)交互技術(shù)以及觸覺(jué)反饋技術(shù)，使用者可以在虛擬空間中進(jìn)行模擬操作，從而獲得身歷其境般的體驗(yàn)和感受。

（3）基于VR開發(fā)電氣試驗(yàn)項(xiàng)目的意義。構(gòu)建基于VR開發(fā)電氣試驗(yàn)項(xiàng)目利于解決人員培訓(xùn)和實(shí)操訓(xùn)練的現(xiàn)象情景和事故演練的感受性、重復(fù)性以及整體縮減規(guī)模培訓(xùn)投入，對(duì)降低培訓(xùn)設(shè)施損壞和事故，提高培訓(xùn)成效等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電氣試驗(yàn)開發(fā)技術(shù)

本項(xiàng)目基本上按照典型VR項(xiàng)目開發(fā)流程實(shí)施，包括如下部分：

2.1 項(xiàng)目策劃部分，主要是先分析出典型項(xiàng)目的操作步驟

以工頻交流耐壓試驗(yàn)為例，需要進(jìn)行的操作步驟大致有如下9項(xiàng)：

（1）將被試品對(duì)地充分放電，拆除對(duì)外一切聯(lián)線;

（2）將試品表面擦拭干凈，搖測(cè)絕緣電阻值并記錄，絕緣電阻值必須合格;

（3）檢查試驗(yàn)設(shè)備是否完好，檢查指示儀表為零，調(diào)壓器置零位，水電阻中應(yīng)充滿水，其排氣孔暢通;

（4）按圖正確接線，經(jīng)檢查無(wú)誤;

（5）根據(jù)試品型號(hào)確定試驗(yàn)電壓，球隙的放電電壓為試驗(yàn)電壓的1.15-1.20倍，調(diào)整球隙的距離，距離查附表;

（6）不接試品，均勻零起升壓至試驗(yàn)電壓，檢查試驗(yàn)，檢查試驗(yàn)變壓器及其它設(shè)備是否能正常工作。繼續(xù)升壓，檢查放電球隙的距離是否合適，過(guò)流繼電器能否可靠動(dòng)作;

（7）接上試品，均勻零起升壓至試驗(yàn)電壓，1mm后迅速降壓至零，拉開電源，將試品對(duì)地充分放電;

（8）斷開試品電源，測(cè)量絕緣電阻并記錄;

（9）拆除試驗(yàn)接線，清理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。

2.2 流程開發(fā)與重組

根據(jù)上述步驟，開發(fā)出本項(xiàng)目相應(yīng)的流程如圖1所示。

2.3 項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施包括數(shù)字化建模、交互、反饋、測(cè)試等環(huán)節(jié)，本項(xiàng)目通過(guò)3D MAX三維建模軟件，對(duì)場(chǎng)景構(gòu)建較為真實(shí)的虛擬數(shù)字化模型和相關(guān)動(dòng)畫;利用功能強(qiáng)大的Unity虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎，導(dǎo)入虛擬數(shù)字化場(chǎng)景，模擬現(xiàn)有的物理世界，設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)并超越現(xiàn)實(shí)的各種虛擬交互場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)各種特有的交互功能;采用HTC Vive設(shè)備，充分感受沉浸式的人、機(jī)交互體驗(yàn)，在交互中學(xué)習(xí)、感知，感受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。如圖2。

3 效果及總結(jié)

VR技術(shù)應(yīng)用于電氣操作試驗(yàn)中做模擬培訓(xùn)是一種低成本、高效率、安全可靠的方式，有助于降低工作難度和應(yīng)用于培訓(xùn)中提高培訓(xùn)效率，本項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)充分體現(xiàn)了VR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：

（1）沉侵感?；赩R技術(shù)在沉浸式電氣試驗(yàn)工作中的應(yīng)用，通過(guò)智能可穿戴設(shè)備直觀的三維界面對(duì)虛擬試驗(yàn)變壓器等設(shè)備進(jìn)行操控，提升了用戶體驗(yàn)及視覺(jué)沖擊。

（2）交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用戶在沉浸模式下使用虛擬的手柄操作設(shè)備或開關(guān)，還可以對(duì)三維場(chǎng)景內(nèi)的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行拆解和組裝，既提高了管理效率，也降低了由于誤操作造成的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）電力試驗(yàn)演練?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)事故演練仿真應(yīng)用，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的事故方案布置現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)VR設(shè)備以形式同進(jìn)入三維虛擬場(chǎng)景，以沉浸式的交互體驗(yàn)進(jìn)行協(xié)同處理，標(biāo)準(zhǔn)電氣試驗(yàn)仿真應(yīng)用，讓模擬演練人員身臨其境的感受發(fā)生事故的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，有助于提高電力工作人員對(duì)電氣試驗(yàn)的預(yù)判能力，從而提高電力設(shè)備的安全運(yùn)行能力，如圖3所示。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李軍鋒，熊山，劉曉，等.VR和AR技術(shù)助力電力仿真培訓(xùn) [J].中國(guó)電力教育，2017（2）：22-27.

[2] 劉建明，施明泰，莊玉琳，等.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用研究 [J].電力信息與通信技術(shù)，2017，15（4）：4-10.

[3] 馮文勝.新形勢(shì)下電力培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新與發(fā)展 [J].中國(guó)電力教育，2017（1）：41-44.

[4] 馮文勝，彭瑞華.技術(shù)助力南方電力職業(yè)培訓(xùn)創(chuàng)新實(shí)踐 [J].中國(guó)電力教育，2017（2）：32-37.

作者簡(jiǎn)介：葉德云（1973-），男，漢族，廣東韶關(guān)人，碩士，副教授。主要研究方向：計(jì)算機(jī)仿真與監(jiān)控技術(shù)。