宋宏雷 丁新勇

前言

以沉浸式體驗(yàn)培訓(xùn)為目標(biāo)，通過建設(shè)平臺(tái)，用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬電力行業(yè)日常運(yùn)行操作，并通過對典型案例剖析，加入事故全過程的三維動(dòng)畫及聲光特效，從而做到“重現(xiàn)事故現(xiàn)場、剖析事故原因，聲畫同步起到讓人員更清晰的學(xué)習(xí)，深入人心的警示”，是集事故案例體驗(yàn)、安全教育展覽、培訓(xùn)為一體的綜合性展廳，讓受訓(xùn)學(xué)員盡可能真實(shí)的體驗(yàn)各種類型安全事故案例，對電力安全事故更真實(shí)的感受，從感性上觸動(dòng)對安全重要性的認(rèn)識(shí)。從而能夠有效的強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管控，增強(qiáng)安全意識(shí)，預(yù)防安全事故發(fā)生。

一、緒論

近年來，為全面優(yōu)化電力在生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)這一全過程，進(jìn)一步降低能源資源的消耗損耗，加快現(xiàn)代化建設(shè)，我國很早就提出了建設(shè)“智能電網(wǎng)”，更提出到2020年全面建成“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，便于進(jìn)一步改善資源配置能力，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，加強(qiáng)電網(wǎng)、電源、用戶之間互動(dòng)，使電網(wǎng)在服務(wù)全民中發(fā)揮更加重要的作用。電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的第一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，關(guān)系著國計(jì)民生，是世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略優(yōu)先發(fā)展中的重點(diǎn)。據(jù)國家能源局公布的數(shù)據(jù)顯示，2017年全社會(huì)用電量63077億千瓦時(shí)，同比增長6.6%，同時(shí)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)文預(yù)計(jì)2018年全社會(huì)用電量將增長5.5%左右。為保證變電站安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須保證運(yùn)行操作相關(guān)人員專業(yè)知識(shí)水平、操作水平、應(yīng)變能力等能力足夠高，提高相關(guān)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的意義。

隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展、性能的提升，計(jì)算機(jī)對于三維圖像處理能力日益增強(qiáng)，使得原本成本較高的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得以推廣發(fā)展，許多高校、科研機(jī)構(gòu)以及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)更是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如軍事、采礦安全、教學(xué)培訓(xùn)等多個(gè)方面。在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中試驗(yàn)測試，能模擬實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中大量試驗(yàn)成本較高的任務(wù)或者不便于進(jìn)行大量試驗(yàn)的工作。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是一門多學(xué)科多種技術(shù)交叉性的前沿研究領(lǐng)域，是一種高級(jí)的人機(jī)交互系統(tǒng)。其中，沉浸式體驗(yàn)，對視覺質(zhì)量、音頻質(zhì)量、交互界面提出了更高的要求。但由于當(dāng)前硬件設(shè)施尚未完全成熟，軟件內(nèi)容極度缺失。在未來規(guī)劃中，軟件、硬件結(jié)合發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)鏈，才是虛擬現(xiàn)實(shí)的出路所在。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)處理電力培訓(xùn)，既可以提高仿真培訓(xùn)的沉浸度，又避免了電力培訓(xùn)在高壓高危環(huán)境所帶來的安全隱患。將其應(yīng)用在電力安全培訓(xùn)上，既可保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，還能提升培訓(xùn)效果。

二、項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃

目前，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)發(fā)展迅速，相關(guān)設(shè)備價(jià)格也在不斷下降，如美國SGI公司的Reality Center、HP公司的Visualize Center和University of Illinois at Chicago的CAVE;微軟公司于2010年推出了Kinect體感設(shè)備，被譽(yù)為繼鼠標(biāo)和多點(diǎn)觸控技術(shù)之后的“第三次人機(jī)交互革命”。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)主要是通過各種硬件，如立體投影、頭盔顯示器等設(shè)備，把視覺、聽覺和其他感覺封閉起來，提供一個(gè)新的、虛擬的感覺空間，利用空間位置跟蹤器、運(yùn)動(dòng)捕捉或數(shù)據(jù)手套等輸入設(shè)備，使得參與者完全投入一個(gè)更為逼真、可交互的虛擬環(huán)境并沉浸于其中。

本項(xiàng)目擬對全數(shù)字化電力安全仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行深入研發(fā)，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)，配合Kinect體感技術(shù)、立體投影和3D眼鏡等交互設(shè)備，從視覺、聽覺和交互方式等方面為電力安全培訓(xùn)人員構(gòu)建更加逼真的沉浸式虛擬環(huán)境。

三、項(xiàng)目擬達(dá)到效果

該項(xiàng)目擬實(shí)現(xiàn)兩方面的效果：一是事故案例體驗(yàn)，包括經(jīng)典事故體驗(yàn)與一般事故體驗(yàn);二是模擬仿真作業(yè)。受訓(xùn)學(xué)員與整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)系，圖中受訓(xùn)學(xué)員可與虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境從視覺、聽覺和語言等方面進(jìn)行充分的交互，并從中學(xué)習(xí)知識(shí)，吸取教訓(xùn)，以達(dá)到提升培訓(xùn)效果的目的。

“只有親身體驗(yàn)，才會(huì)刻骨銘心”。將基于沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)式安全培訓(xùn)導(dǎo)入安全教育課程，實(shí)現(xiàn)了“體驗(yàn)安全，避免傷害;來自現(xiàn)場、高于現(xiàn)場”的目標(biāo)，促進(jìn)了認(rèn)知教育和警示教育取得實(shí)效，使學(xué)員通過視覺、聽覺、觸覺，真實(shí)感受和體驗(yàn)真實(shí)作業(yè)中潛在的危險(xiǎn)及可能導(dǎo)致傷害之情景，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)員作業(yè)安全防范意識(shí)，心生警惕，愿意主動(dòng)落實(shí)防護(hù)措施，確保工作安全與身體健康。

四、總結(jié)、分析與展望

安全生產(chǎn)是電力企業(yè)發(fā)展建設(shè)工作的重中之重。一起人身傷亡事故所帶來的后果不僅影響著電力企業(yè)的命運(yùn)，更牽系到一個(gè)甚至多個(gè)家庭的存亡，所以只有做到安全事故的有效預(yù)防才能更好的降低災(zāi)難發(fā)生的幾率。

然而，傳統(tǒng)電力安全事故的教育及培訓(xùn)多以書面形式開展，其內(nèi)容乏味枯燥很難得到認(rèn)真學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)人員很難真實(shí)的感受到安全事故所帶來的危害，并無法詳細(xì)了解到事故發(fā)生的原因，以及該如何預(yù)防及應(yīng)對。

該報(bào)告提出了建立一套基于沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)的電力安全事故案例體驗(yàn)系統(tǒng)，首先通過介紹該系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)以及關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，說明了該系統(tǒng)建立的可行性;然后對系統(tǒng)擬實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了論述。建立事故體驗(yàn)系統(tǒng)，可以通過對典型案例剖析，以工程案例的仿真模型和圖文注解為參照，同時(shí)，加入根據(jù)事故發(fā)生過程制作的三維動(dòng)畫及配音解讀，給培訓(xùn)人員以身臨其境的感覺，從而更好的了解事故發(fā)生的機(jī)理，明確違規(guī)操作可能帶來的危害，從意識(shí)層面認(rèn)識(shí)到安全的重要性，規(guī)范自己的行為，避免再次出現(xiàn)此類事故。

作為傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)企業(yè)，行業(yè)間各企業(yè)在資金實(shí)力、技術(shù)力量等方面不分伯仲，只有將管理工作的不斷創(chuàng)新才是樹立企業(yè)品牌、不斷贏得市場的必備條件。

能源監(jiān)管部門、安監(jiān)部門及國網(wǎng)集團(tuán)每年都會(huì)圍繞安全管理、創(chuàng)新管理等工作開展相關(guān)評審、評比工作，只有在實(shí)踐中不斷的探索，在方式、方法及模式上不斷的創(chuàng)新完善，才是企業(yè)立足行業(yè)、脫穎而出的有效辦法。

該系統(tǒng)的建立對于企業(yè)來說本身就是一種創(chuàng)新，此外其還能為企業(yè)在其他方面創(chuàng)作收益，如：

樹立企業(yè)品牌——讓“以安全生產(chǎn)為紅線、以人身及財(cái)產(chǎn)安全為責(zé)任”的企業(yè)經(jīng)營理念更為突顯，可信賴成為企業(yè)的符號(hào)。

提升安全管理——加強(qiáng)企業(yè)員工培訓(xùn)實(shí)效性，對提高全員安全意識(shí)有著更系統(tǒng)的培訓(xùn)，進(jìn)一步完善企業(yè)安全管理工作。

完善交流平臺(tái)——監(jiān)管部門、主管單位安全工作匯報(bào)的依據(jù)，向社會(huì)各界宣傳的途徑，同行業(yè)間交流的平臺(tái)。

除了該報(bào)告中提到的初始功能外，考慮到目前大數(shù)據(jù)技術(shù)愈發(fā)成熟，以及電力企業(yè)管理的復(fù)雜性，該系統(tǒng)還可以拓展以下功能：運(yùn)用CAVE與GIS技術(shù)，將實(shí)時(shí)處理過的大數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作，該技術(shù)可以為公司領(lǐng)導(dǎo)層和管理層提供一種功能強(qiáng)大的決策工具;為公司執(zhí)行層提供一種準(zhǔn)確、及時(shí)的指揮工具;為公司操作層提供一個(gè)高效智能的作業(yè)工具;強(qiáng)化了公司在安全生產(chǎn)管理上的深度、廣度、準(zhǔn)確度;提升了安全風(fēng)險(xiǎn)的管控能力。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的培訓(xùn)、管理手段已逐漸跟不上時(shí)代的步伐，作為傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)企業(yè)，我們更應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，在管理工作中不斷嘗試，在同行之中做好榜樣作用。