國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司天臺(tái)縣供電公司 徐一健 張 杰 周信罕 劉 鐳 陳鵬強(qiáng)

電纜接頭作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其制作流程復(fù)雜、難度高，故障率和隱患率在80%以上，一旦發(fā)生故障將會(huì)影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。國(guó)外一直致力于電纜頭制作的智能化，但因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的多變、現(xiàn)場(chǎng)因素的不確定性問(wèn)題等，無(wú)法保障智能設(shè)備能在這些條件下順利完成工作，造成電纜頭制作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。然而在培訓(xùn)軟硬件上投入較多的還是偏向于模擬裝置進(jìn)行培訓(xùn)，但存在著模擬裝置培訓(xùn)不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜頭練習(xí)的缺陷。國(guó)內(nèi)仍在電纜頭制作工具上不停的更新，在培訓(xùn)方面仍處于發(fā)展中階段，目前的操作培訓(xùn)系統(tǒng)仍處于簡(jiǎn)單機(jī)械的操作訓(xùn)練，實(shí)際能進(jìn)行電纜頭制作的培訓(xùn)產(chǎn)品和系統(tǒng)仍處于空白階段，并不能起到培訓(xùn)的作用，從而完成學(xué)習(xí)者對(duì)于電纜頭制作技術(shù)的提升。

虛擬教學(xué)人類進(jìn)入虛擬空間進(jìn)行教育與活動(dòng)的一種教學(xué)方式。廣義上包括虛擬的教室、實(shí)驗(yàn)室及教師等，在其中進(jìn)行虛擬的研討會(huì)等活動(dòng)。狹義上就是指運(yùn)用科學(xué)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，在其中將所要掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行客觀重現(xiàn)，從而在虛擬環(huán)境中掌握更多的知識(shí)。虛擬教學(xué)能將技術(shù)與教學(xué)相結(jié)合，拓寬師生的視野，在教學(xué)空間上能極大程度的進(jìn)行延伸，同時(shí)在教學(xué)資源上也能實(shí)現(xiàn)大量的擴(kuò)充。虛擬教學(xué)突破了傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間、空間上的限制，采用模擬的場(chǎng)景彌補(bǔ)了教師在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)不相符合的問(wèn)題，不僅能為課堂帶來(lái)相關(guān)服務(wù)與相關(guān)技術(shù)支持，也促進(jìn)了教學(xué)模式的進(jìn)一步發(fā)展。

1 電纜頭制作內(nèi)容考核標(biāo)準(zhǔn)模型研究

電纜頭的制作工藝特性。在現(xiàn)代的配電工程中，電纜有著施工維護(hù)方便、供電可靠性強(qiáng)的特性，被廣泛應(yīng)用在電力企業(yè)中，熱縮及冷縮電纜頭有著各自不同的優(yōu)勢(shì)。電纜通常由幾根或幾組導(dǎo)線組成，每組至少有兩根導(dǎo)線，通過(guò)絞合的方式形成類似繩索的樣式，每一組導(dǎo)線間都相互絕緣，并始終圍繞著一根中心，整個(gè)電纜的外部包有高度絕緣的覆蓋層。當(dāng)前電線電纜主要應(yīng)用在電力系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)及機(jī)械設(shè)備和儀器儀表系統(tǒng)中。電纜的形式及類別多種多樣，在電力系統(tǒng)中主要采用有空裸電線、匯流排、電力電纜、分支電纜等。

電纜頭制作的標(biāo)準(zhǔn)。電纜的中間接頭是連接電纜與電纜的導(dǎo)體及絕緣屏蔽層和保護(hù)層的，可讓電纜線路連接的更加完整。電纜頭作為電纜線路中最為薄弱的一部分，其安裝質(zhì)量的好壞直接決定了電纜線路是否能得到安全運(yùn)行。電纜頭在安裝的過(guò)程中要注意防潮，不能在天氣惡劣情況下做纜頭，平均氣溫低于0℃的情況下要將電纜事先加熱。在施工過(guò)程中要保證手和工具的干凈整潔，操作的過(guò)程中不能做與電纜無(wú)關(guān)的事情，嚴(yán)禁抽煙。所使用的電纜附件要進(jìn)行預(yù)先試裝，并檢查規(guī)格是否與電纜的規(guī)格相同，檢查出廠的日期和包裝的密實(shí)性，防止發(fā)生剝切尺寸錯(cuò)誤的情況[1]。

2 紅外線手勢(shì)識(shí)別技術(shù)

紅外光作為一種不可見(jiàn)光源，其波長(zhǎng)在750nm～1mm 之間，與可見(jiàn)光的性質(zhì)一樣，均具有反射、折射以可吸收的特性。紅外傳感器主要就是利用紅外光的特性對(duì)物體進(jìn)行測(cè)量。其手勢(shì)識(shí)別原理為：紅外傳感器與紅外LED 屬于同方向，用手擋在紅外LED 前方會(huì)檢測(cè)到反射而來(lái)的紅外光，通過(guò)檢測(cè)的光源與手到紅外傳感器的距離形成反比，通過(guò)讓檢測(cè)的距離和范圍保持與紅外LED 相關(guān)，根據(jù)紅外傳感的原理，從LED 射出的紅外光呈圓錐狀，圓錐的頂部是LED 的視角，如果視角越小說(shuō)明檢測(cè)的范圍越大。多光源紅外傳感的手勢(shì)識(shí)別原理是根據(jù)不同的紅外視角進(jìn)行范圍檢測(cè)對(duì)比，光源分布不會(huì)形成共線，通過(guò)觀察LED1單光源傳感，可檢測(cè)到手勢(shì)是否會(huì)出現(xiàn)，如果沒(méi)有檢測(cè)到手則信號(hào)會(huì)呈現(xiàn)一條直線；如果檢測(cè)到手則輸出的信號(hào)會(huì)持續(xù)增加。

3 電纜頭制作流程化的方法研究

為防止鋼甲出現(xiàn)松散的情況，需先在鋼甲切斷出內(nèi)部將外部的保護(hù)層剝?nèi)?，做好卡子后使用銅絲進(jìn)行捆綁、然后進(jìn)行焊接，左后剝外護(hù)套；在卡子的邊緣沿著鋼甲的方向進(jìn)行鋸操作，注意在鋸的過(guò)程中不能傷到電纜，使用一字螺絲刀撬起其中一側(cè)，并使用鉗子拉下后送轉(zhuǎn)鋼甲，將鋼甲帶脫出后進(jìn)行毛刺的處理，整個(gè)處理過(guò)程一定要嚴(yán)格按照鋼甲包緊的方向進(jìn)行，不能破壞電纜上的鋼甲；剝內(nèi)護(hù)絕緣層的過(guò)程中要注意保護(hù)色相標(biāo)識(shí)，讓銅屏蔽層與鋼甲之間保持絕緣；焊接屏蔽層接地線時(shí)，要將內(nèi)護(hù)層的外側(cè)使用銅屏蔽層上的氧化物進(jìn)行去除、然后涂上焊錫，將附件中的接地扁銅線分成三股后涂上焊錫并綁緊，處理好綁線的頭后再使用焊錫將銅屏蔽層焊緊，與鋼甲兩接地線分開(kāi)時(shí)要做好絕緣處理。

剝半導(dǎo)電層操作過(guò)程中，要先在離銅帶斷口大約10mm 的地方作一標(biāo)記，對(duì)可剝離型的處理過(guò)程中，要在膠帶的外側(cè)使用刀劃一痕跡，從劃痕處再向末端劃兩道豎痕，距離保持在10mm 內(nèi)。然后將這些條形的半導(dǎo)電層更從末端的方向沿著劃痕方向撕下，撕扯的過(guò)程中不能拉起劃痕內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)電層、不能損傷絕緣層且半導(dǎo)電層的端口要整齊[2]。

檢查主絕緣層的表面是否有刀痕和導(dǎo)電材料，如有要及時(shí)處理干凈，對(duì)無(wú)法處理的地方可使用玻璃刮掉半導(dǎo)電層，或使用專門的刀具在斷口的地方進(jìn)行劃痕，斷口痕跡要整齊，且在表面不能留下半導(dǎo)電材料，保持表面的光滑；在清潔主絕緣層表面過(guò)程中要使用不掉毛的細(xì)布進(jìn)行污物的清理，清理的過(guò)程中只能從絕緣端向半導(dǎo)體層的方向進(jìn)行清理，不能反復(fù)進(jìn)行擦拭，避免半導(dǎo)物質(zhì)損壞主絕緣的表面；安裝半導(dǎo)電管的終端頭時(shí)，要盡量保持距離的相等，半導(dǎo)體在三根芯線離分叉處的距離要保持在50mm，半導(dǎo)電管套住銅帶不能小于20mm，在半導(dǎo)電層的端口兩端要涂疏散膠，且主絕緣的表面涂硅脂。同時(shí)要注意保持銅帶的不松動(dòng)，表面要干凈，且半導(dǎo)的電管內(nèi)不能有空氣的進(jìn)入。

安裝分支手套時(shí)，要在內(nèi)絕緣層和鋼甲部分使用填料包平，并在手指口和外護(hù)層的地方使用密封膠進(jìn)行涂抹，分支手套套入時(shí)要小心，熱縮分支手套要做好色相標(biāo)識(shí)，并在電纜的分支上盡量少縮，避免分支手套發(fā)生破裂；安裝絕緣套管和接線端子時(shí)，首先要測(cè)量好電纜的固定位置，讓引線所需的長(zhǎng)度保持相同；測(cè)量接線端子壓接芯線的長(zhǎng)度時(shí)，要根據(jù)尺寸將主絕緣層進(jìn)行剝離，在芯線上涂抹導(dǎo)電膏并沿著接線螺絲穿孔的方向進(jìn)行操作。將壓接處的毛刺進(jìn)行處理后，使用填料包平壓接痕，套上絕緣熱縮管，在接線端子上涂密封膠，并在最后一根絕緣熱縮套管上套住接線端子，在上面壓住最后一根后進(jìn)行套色相管。

基于VR 技術(shù)的電纜接頭制作模塊的開(kāi)發(fā)，需在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)雜和危險(xiǎn)工作環(huán)境下的仿真培訓(xùn)設(shè)計(jì)，用于電網(wǎng)實(shí)踐操作模擬。讓所有人員通過(guò)頭戴式設(shè)備作為輸入工具，通過(guò)動(dòng)作捕捉套件對(duì)全身的動(dòng)作進(jìn)行捕捉，就可在虛擬場(chǎng)景中重構(gòu)全身動(dòng)作，從而達(dá)到親手操作目的。在研究電纜頭制作模擬過(guò)程中，需依靠VR 技術(shù)針對(duì)不同的電纜電壓等級(jí)構(gòu)建對(duì)應(yīng)的電纜制作流程。利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、仿真技術(shù)及人機(jī)交互技術(shù)，模擬真實(shí)的電纜接頭制作天空建，并生成多源信息融合的交互式場(chǎng)景，讓學(xué)員可按照自己真實(shí)的情境進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，從而更好地處理工作中的實(shí)際問(wèn)題，利用VR 技術(shù)特有的沉浸感和交互性功能，達(dá)到足不出戶就可完成教學(xué)的目的。

建模過(guò)程如下：讓操作人員通過(guò)理論學(xué)習(xí)模塊學(xué)習(xí)電纜接頭的制作過(guò)程，并掌握電纜接頭的運(yùn)維知識(shí)及在運(yùn)維過(guò)程中存在的問(wèn)題；操作人員通過(guò)電纜接頭制作模擬模塊進(jìn)行虛擬觀摩和交互式模擬操作訓(xùn)練，并將操作的過(guò)程和結(jié)果通過(guò)仿真方式可視化呈現(xiàn)；操作人員需將電纜接頭的故障檢修模塊實(shí)現(xiàn)電纜接頭的故障模擬、故障分析及故障消除操作；操作人員通過(guò)理論學(xué)習(xí)和模擬操作后，通過(guò)考核評(píng)估模塊進(jìn)行人員的動(dòng)作識(shí)別分析，并對(duì)操作進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

綜上，本項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)使電纜頭制作人員足不出戶，在沒(méi)有設(shè)備、場(chǎng)地、師資的情況下進(jìn)行電纜頭制作培訓(xùn)的教學(xué)、練習(xí)與考核，節(jié)約了空間成本、時(shí)間成本、設(shè)備成本的同時(shí)可完成在無(wú)場(chǎng)地、無(wú)設(shè)備、無(wú)裝置、無(wú)師資的條件下進(jìn)行理論、實(shí)操、豐富多樣、身臨其境的培訓(xùn)目的，從而節(jié)約大量的人力、財(cái)力、物力，適合在電力行業(yè)大范圍應(yīng)用。