安迪

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川蒼溪，628400)

電力生產(chǎn)是技術(shù)密集、人才密集、專業(yè)性強(qiáng)的一門復(fù)雜的系統(tǒng)工程，怎樣避免人為因素造成的生產(chǎn)事故，加強(qiáng)安全教育和培訓(xùn)是解決這一難題最基本也是最有效的手段和方式。針對傳統(tǒng)電力安全培訓(xùn)存在交互欠缺和體驗性弱的問題，基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)即VR技術(shù)設(shè)計了電力安全培訓(xùn)VR系統(tǒng)，該培訓(xùn)系統(tǒng)通過沉浸式視覺體驗和自然操作交互方式使培訓(xùn)學(xué)員在逼真的虛擬培訓(xùn)環(huán)境中，深刻體驗電力安全事故案例，從而提高培訓(xùn)效果。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VirtualReality，簡稱VR)是20世紀(jì)發(fā)展起來的一項全新的實用技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合虛擬化信息技術(shù)、圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等構(gòu)造出一個逼真的虛擬世界，使體驗者獲得視覺、聽覺和觸覺等感官的模擬體驗，囊括計算機(jī)、電子信息、仿真技術(shù)于一體，其基本實現(xiàn)方式是計算機(jī)虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感[1]?；赩R技術(shù)的諸多優(yōu)勢，受到了很多行業(yè)的關(guān)注和應(yīng)用，其中在電力安全生產(chǎn)培訓(xùn)中的應(yīng)用，可有效提升培訓(xùn)效果和培訓(xùn)質(zhì)量，本文對VR技術(shù)在電力安全生產(chǎn)培訓(xùn)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

2 VR技術(shù)在電力生產(chǎn)企業(yè)職工教育培訓(xùn)中的優(yōu)勢

目前大多數(shù)電力生產(chǎn)企業(yè)開展的安全培訓(xùn)項目普遍以傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式進(jìn)行，講師在課堂向?qū)W員面授課程，配合二維圖片或視頻進(jìn)行講授，培訓(xùn)內(nèi)容是從講師到學(xué)員的單向輸送方式，培訓(xùn)效果不能得到及時反饋且形式單一。應(yīng)用VR技術(shù)進(jìn)行電力安全生產(chǎn)培訓(xùn)，具有顯著的優(yōu)勢。

2.1 豐富職工教學(xué)內(nèi)容和方式

VR安全體驗培訓(xùn)系統(tǒng)能對事故場景進(jìn)行模擬，參與的學(xué)員可以通過視覺、觸覺和聽覺，實現(xiàn)三位一體的感官體驗，融合VR硬件、移動端、實體設(shè)備和一體機(jī)等多終端的管理平臺，從第一視覺親身感受違規(guī)操作后產(chǎn)生的后果，效果逼真，感受也更深刻。場景模擬更加真實完整，能真實反映學(xué)員在遇到突發(fā)狀況時的臨場反應(yīng)，根據(jù)參培人員選擇的專業(yè)信息等，系統(tǒng)可自動分配或選擇有針對性的培訓(xùn)項目開始培訓(xùn)，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)員的應(yīng)急處置操作，自動記錄學(xué)員在每臺設(shè)備上的學(xué)習(xí)時長、考試成績，生成培訓(xùn)檔案。

2.2 加強(qiáng)職工電力安全培訓(xùn)效果

VR系統(tǒng)軟件內(nèi)容根據(jù)真實事故畫面模擬，電力現(xiàn)場實景還原，利用功能模塊，配合虛擬仿真場景，觸電事故、物體打擊、高空墜落、設(shè)備起火等模擬事故場景，仿若親身體驗。讓員工身臨其境感受事故發(fā)生過程，從而在內(nèi)心深處對事故產(chǎn)生敬畏心理，樹立安全第一的思想意識，從而增強(qiáng)培訓(xùn)效果。

2.3 降低培訓(xùn)成本

VR虛擬體驗區(qū)不需要重復(fù)搭建實體體驗區(qū)，大大減少了不必要的建設(shè)成本和拆除成本，可重復(fù)使用，并且按照培訓(xùn)需求的增加，可在硬件設(shè)備中增加開發(fā)拓展其他安全培訓(xùn)項目，更加經(jīng)濟(jì)高效和環(huán)保。

3 VR技術(shù)在電力安全培訓(xùn)教學(xué)的幾種整合

3.1 增強(qiáng)現(xiàn)實實操培訓(xùn)

增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)(AugmentedReality，簡稱AR)包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。增強(qiáng)現(xiàn)實將LBS(基于位置服務(wù))、Marker(特征標(biāo)識)、SLM(時定位與地圖構(gòu)建)等技術(shù)進(jìn)行融合。把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺信息、聲音、味道、觸覺等)通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，如增加安全培訓(xùn)中的觸電、灼燒、跌落等交互體感，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實的感官體驗。AR電力培訓(xùn)能夠讓還未進(jìn)入工作崗位的人員身臨其境地體會到工作中問題出現(xiàn)的不確定性，利用AR技術(shù)還能通過模擬實現(xiàn)運(yùn)檢作業(yè)引導(dǎo)，識別目標(biāo)操作設(shè)備，將生產(chǎn)運(yùn)行指令以可視化操作指導(dǎo)，讓操作人員按規(guī)程、按步驟完成工作。受訓(xùn)人員可以通過VR設(shè)備身臨其境地置身作業(yè)現(xiàn)場，通過崗前培訓(xùn)，提高安全意識。

3.2 VRHMD虛擬實操培訓(xùn)系統(tǒng)

VRHMD虛擬實操培訓(xùn)系統(tǒng)，即HMD(頭戴式顯示器)，可以看作是眼前的增強(qiáng)式顯示屏。這些產(chǎn)品和設(shè)備通常綁定到個人電腦、智能手機(jī)或其他類型的計算平臺，需集成一個或多個圖像傳感器、無線連接、當(dāng)然還有非常高的分辨率顯示屏(高幀速率和寬廣的視野)，以提供極具真實感的圖像和身臨其境的培訓(xùn)體驗。VRHMD虛擬實操培訓(xùn)系統(tǒng)是一種完全陶醉式立體視覺體驗培訓(xùn)，將教學(xué)、虛擬實操以及科學(xué)分析整合在一起，設(shè)置出滿足于平時教學(xué)培訓(xùn)要求的虛擬實操培訓(xùn)平臺。其結(jié)合頭部以及手部的方位，開展虛擬現(xiàn)實的立體交流互動，與現(xiàn)實環(huán)境分開，擁有較強(qiáng)的新奇特性質(zhì)，比較適合人多大空間范圍中使用[2]。

3.3 智能MR交互培訓(xùn)系統(tǒng)

混合現(xiàn)實(MixedReality，簡稱MR)交互系統(tǒng)(MIS)，混合現(xiàn)實是物理世界和數(shù)字世界的混合，開啟了人、計算機(jī)和環(huán)境之間的自然且直觀的3D交互。這種新的技術(shù)基于計算機(jī)視覺、圖形處理、顯示技術(shù)、輸入系統(tǒng)和云計算的進(jìn)步，MR技術(shù)是虛擬現(xiàn)實VR和AR技術(shù)的更深一層次的發(fā)展，該技術(shù)通過在現(xiàn)實場景中呈現(xiàn)虛擬場景的信息，在現(xiàn)實世界、虛擬世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗的真實感。感知智能MR互相交流系統(tǒng)不需借助任一屏幕等多個介質(zhì)，就可以將2D/3D圖像造影技術(shù)呈現(xiàn)在空中，觀看人員用眼睛就能看到前方非常真實的三維圖像，不需要利用立體眼鏡或是VR頭盔等一些輔助設(shè)施。系統(tǒng)還設(shè)置了人機(jī)互相交流的功能，觀看人員可以以圖像進(jìn)行交流互動，再次提高了系統(tǒng)的趣味化以及實用化[2]。

4 結(jié)語

近年來，VR技術(shù)在電力培訓(xùn)系統(tǒng)中有了一定的運(yùn)用，在設(shè)備認(rèn)知、培訓(xùn)管理等領(lǐng)域中均有試點，并取得了良好的口碑。但VR技術(shù)在電力生產(chǎn)培訓(xùn)中的運(yùn)用范圍有待擴(kuò)大，參與使用的人數(shù)及頻率仍然較低[3]。相信隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的普及和發(fā)展，VR技術(shù)設(shè)施成本也隨之降低，VR技術(shù)將會給電力生產(chǎn)培訓(xùn)行業(yè)帶來更加豐富的培訓(xùn)方式，并為電力生產(chǎn)企業(yè)降低各類隱患事故出現(xiàn)的概率作出越來越大的貢獻(xiàn)。