虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

1、蜃擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用摘要：近些年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟且穩(wěn)定，利用模擬技術(shù)能夠?qū)?現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中不可操作的對象。在電力企業(yè)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得電力培訓(xùn)的培 養(yǎng)方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從交互設(shè)備上對虛擬環(huán)境的事物進(jìn)行感知和體驗(yàn)，是一種先 進(jìn)的學(xué)習(xí)模式，在電力系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)和工程設(shè)計(jì)方面發(fā)揮著重要的作用。從而在 實(shí)際操作過程中，加快決策的準(zhǔn)確性和提高工作的效率，促進(jìn)企業(yè)智能管理的發(fā) 展，規(guī)避可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；電力實(shí)訓(xùn)；根據(jù)國內(nèi)各類虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)研分析得知，VR、AR、MR對目前 電力實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)備具有兼容的作用。而電力實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要包括各類電氣設(shè)備的運(yùn) 行操作和正常

2、巡視檢查項(xiàng)目。本文探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用。一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)狀分析（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality, VR） 乂稱臨境技術(shù)，最早于1989年由VPL （Visual Programming Language）研究的創(chuàng)始人Jaron Lanier提出。一般是以計(jì)算機(jī)成像技 術(shù)為核心，合成逼真的虛擬環(huán)境，用戶在其中通過必要的交互設(shè)備與虛擬世界進(jìn) 行互動，相互對話產(chǎn)生身臨其境般的體驗(yàn)和感受。從應(yīng)用層面上看，它整合了計(jì) 算機(jī)圖形技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)以及立體顯示 技術(shù)等多種計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展成為全新的神奇而美妙的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛

3、擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集合了領(lǐng)先的信息傳輸技術(shù)、電子工程技術(shù)、圖形仿真技術(shù)于 一身，是面向多源信息交互融合式的三維視景與人類實(shí)體行為的混合式系統(tǒng)仿真, 產(chǎn)生令使用者身臨其境的虛擬環(huán)境，用戶在系統(tǒng)中可借助必要的交互設(shè)備，例如 數(shù)據(jù)頭盔、交互手套等，實(shí)時(shí)感受虛擬情景中的事件，同時(shí)進(jìn)行自主操作來改變 虛擬對象，從而獲得一種類似真實(shí)世界的感受，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸感、交互 性、構(gòu)想性三個(gè)特征1。（二）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality,簡稱AR）,也被稱為擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技 術(shù)，它是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息無縫集成的新技術(shù)，是把原本在 現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到

4、的實(shí)體信息，通過電腦等科學(xué)技術(shù)模 擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到 超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。（三）混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR）混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR）是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過在虛擬環(huán)境 中引入現(xiàn)實(shí)場景信息，在虛擬世界、現(xiàn)實(shí)世界和用戶之間搭起一個(gè)交互反饋的信 息回路，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感?；旌犀F(xiàn)實(shí)是一組技術(shù)組合，不僅提供新的觀 看方法，還提供新的輸入方法，MR技術(shù)在目前主要向可穿戴設(shè)備方向發(fā)展。二、傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地現(xiàn)狀分析傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)以設(shè)備模擬為中心，每年需要投入大量資金添置與生產(chǎn)現(xiàn)場一 致的設(shè)備。同時(shí)，實(shí)習(xí)現(xiàn)場存在大量限制因素，影響實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，比如：學(xué)生 無

5、法近距離接觸設(shè)備；無法隨意觀看設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)；實(shí)習(xí)崗位與實(shí)習(xí)時(shí)長難以保 障；并且電力生產(chǎn)現(xiàn)場存在安全風(fēng)險(xiǎn)。大部分學(xué)生步入工作崗位后，對電力設(shè)備 運(yùn)行及檢修認(rèn)知還只處于理論狀態(tài)。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢大大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地的缺陷。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 在教學(xué)領(lǐng)域有著強(qiáng)大的優(yōu)勢，通過VR眼鏡可以近距離接觸高危險(xiǎn)、難到達(dá)、難 重現(xiàn)等各種復(fù)雜的現(xiàn)場場景。三、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的必要性以及意義（-）應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的必要性虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺，能夠完成人機(jī)互動。以變壓器為例，如變電 維檢人員通過參數(shù)及數(shù)據(jù)加載，就能在虛擬現(xiàn)實(shí)模型上揭示220kV變壓器的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)，如鐵芯、繞組、油箱及附件等，以及典型內(nèi)部故障

6、后變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形 情況，能直觀地開展匝間短路、鐵芯接地、夾件接地、漏油等的成因分析，有效 提升變壓器運(yùn)維及檢修水平。變電站虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有助于提高培訓(xùn)效果，保障電 力系統(tǒng)和設(shè)備的安全生產(chǎn)和運(yùn)行；系統(tǒng)可靈活配置、不斷更新，實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì) 效果。（二）應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的意義首先，通過建立虛擬的三維設(shè)備和建筑物模型，可對變電站內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)進(jìn) 行觀察，優(yōu)化系統(tǒng)和設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少對空間的占用，為用戶提供直觀體驗(yàn)。其次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠建立直觀的可視化模型，利于在設(shè)備和系統(tǒng)造或施 工前發(fā)現(xiàn)問題，從而制定出合理的結(jié)構(gòu)方案。在常規(guī)的變電站系統(tǒng)中，設(shè)備布置 密集，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)想象中的三維模型的

7、可視化。最后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠加速數(shù)據(jù)的及時(shí)共享，無論是在運(yùn)行維護(hù)過程中， 還是在設(shè)計(jì)作業(yè)過程中，該技術(shù)都能自動查找出問題，提供具體的解決方案，利 于檢修維護(hù)作業(yè)效率的提高，從而提高了工程的安全性能。四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力培訓(xùn)中構(gòu)建發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)交互體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)將全息增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)模式高效集成, 實(shí)現(xiàn)設(shè)備臺賬信息、設(shè)備技術(shù)報(bào)告、巡檢記錄的便捷查詢，以及解析設(shè)備結(jié)構(gòu)的 詳細(xì)解析。虛擬現(xiàn)實(shí)交互體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備外觀識別設(shè)備型號，并 直接獲取設(shè)備信息，同時(shí)可通過手勢輸入系統(tǒng)，控制模型信息的旋轉(zhuǎn)、拆分和設(shè) 備信息查看。通過此功能，實(shí)訓(xùn)人員不用拆解設(shè)備就可以在實(shí)訓(xùn)場地現(xiàn)場實(shí)時(shí)了 解設(shè)備

8、信息。（-）軟硬件配置方案為確保項(xiàng)目達(dá)到預(yù)期效果，需要科學(xué)化地配置系統(tǒng)軟硬件。軟硬件設(shè)備配置 遵照經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、先進(jìn)的原則，在確保系統(tǒng)實(shí)用的前提下保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和先 進(jìn)性。硬件配置與軟件配置系統(tǒng)的設(shè)備及用途如下圖所示：（二）巡檢記錄增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互變電檢修現(xiàn)場的信息獲取與傳遞一直是困擾變電檢修人員的難題之一。對于檢修任務(wù)， 檢修人員需反復(fù)核對操作工作票中信息，并檢查相應(yīng)危險(xiǎn)單、布控措施布置是否到位。在虛 擬現(xiàn)實(shí)交互體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中可以直接通過查看設(shè)備，現(xiàn)實(shí)本設(shè)備的檢修任務(wù)，危險(xiǎn)點(diǎn)情況， 可通過手勢輸入操作記錄檢修情況。（三）全自動現(xiàn)場勘查在對變電站現(xiàn)場進(jìn)行勘查了解設(shè)備最新數(shù)據(jù)信息時(shí)，傳統(tǒng)的文件記錄和拍照等手段不便 于數(shù)據(jù)的后續(xù)維護(hù)和管理。配備增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的單兵作業(yè)裝置后可通過實(shí)現(xiàn)跟蹤系統(tǒng)、手勢輸入 系統(tǒng)在現(xiàn)場勘查過程中直接識別要讀取的設(shè)備數(shù)據(jù)，并通過無線組網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲伎啬M 系統(tǒng)服務(wù)器。結(jié)語綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力培訓(xùn)中的應(yīng)用氛圍十分廣泛，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可模 擬性、可操作性、可預(yù)測性等特點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)作業(yè)中力求