刘欣昕
摘 要：电站司炉培训是提高作业人员能力，促使电站司炉安全、稳步运转的重要保障。随着科技的不断发展，开始在电站司炉培训中引入虚拟现实技术由此节省人力物力，并且达到更加高效的培训效果。笔者通过本文对虚拟现实技术在电站司炉培训的实际应用，详细分析该套培训技术在各个模块的应用和效果。为以后的电站司炉培训做出贡献，提高培训的教学效率。
关键词：虚拟现实;电站司炉;仿真培训;3D引擎;碰撞检测
中图分类号：TM74 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）18-0179-02
0 引言
电力企业为保证电力运输作业的正常时，还需要重视职工在工作当中的生命财产安全是否会遭受各方面的威胁。因此，电力安全生产对于职工而言非常重要，也起到稳定电力系统运行和电力企业的可持续发展。为了让职工团队的安全意识和专业生产技术得到提高，笔者认为可以通过以下两个方面对职工团队的培训入手：第一，加强对职工的安全生产知识的培训，电力企业可以通过制定具体的培训目标和一系列对职工个人能力的考核制度，在日常的职工生产管理上保证电力生产的安全输出。第二，积极更新电力生活从那的相关设备，确保职工安全生产硬件的安全性。当前的电站司炉培训仍然处于理论讲解、守则培训，这种教学方式相对落后并且与职工的互动性不高，同时该种培训方式还存在资金投入巨大、培训时间长等不足。如果培训方式采用现场培训，虽然能够让职工亲身感受工作环境，但是很多的电力生产设备都是带电运作的，存在很大的不确定性。现场操作演示也不适用在过多的人员中进行。为摆脱现阶段这种尴尬的培训环境，我们需要一种能够将现实和理论联系在一起，让职工能够身临其境感受的培训方式，提高对职工的培训效果。将虚拟现实技术引用到电站司炉培训系统中不失为一种有效的培训手段。该技术拥有很强的沉浸感并且信息的容量很高，区别于普通的培训教学，参加培训的职工能够在没有任何不确定因素下进行高效的作业安全培训，实现在短期内高效率完成培训目标的教学目的。
1 开发工具介绍
要想把虚拟现实技术融入到电站司炉培训中，三维图形引擎是起到非常重要的作用，三维图形引擎能够实现虚拟场景的布局，是该技术的基础。OGRE引擎能够实现跨平台、开放源码以及高效的三维图形游戏引擎，完全满足电站司炉培训使用的虚拟现实技术需求。该引擎还提供了以OpenGL为基础的框架，还有很多附加的加速图形对实际应用进行开发。通过综合分析多种3D引擎的性能后，本培训系统决定将OGRE引擎作为虚拟场景图形引擎对其进行二次开发。该引擎统一的标准可拓展的3D渲染系统，更适应于虚拟现实场景的渲染。另一方面，在三维建模上该引擎应用MultiGen Creator和3ds max相结合的模型构建方式能够将三维情景进行高还原度的布局，很大程度的提高了三维数据库的运行速度，在城市仿真和模拟训练上拥有不俗的表现。
2 电站司炉仿真培训系统及应用
2.1 系统简介
计算机信息技术为电站司炉的虚拟现实培训提供技术支撑，为电力企业创造虚拟现实的互动式电力安全培训系统。采用的计算机语言为C++，三维数据库通过三维立体引擎作为基础进行再次开发应用。同时，虚拟现实技术利用三维动画、立体声音，综合的图形应用等多种媒体类型为学院制造出电力安监培训的现场。通过浸入式模拟实训将电力标准化作业以及安全教育培训呈现出来。教学内容还包含了多种危险的违规事故案例，以此典型对学员实施教学。该系统还涵盖了220kV和110kV变电站的虚拟现实系统，为变电作业的职工提供操作、巡查以及异常事件的应急处理的仿真教学和考察。
2.2 系统主要功能
为实现对职工一系列的电力设备操作、检修以及维护等作业的虚拟仿真培训，该培训系统将通过多种媒体的方式实现现实操作的还原。学员在各种虚拟的情况下进行操作培训，让培训的效率得到更大的提升，为受训职工更好的应对突发情况，更加熟练的掌握电力设施的运行维护和检修提供保障。尤其是在变电站的实际运行当中，并不是所有职工都会遇到紧急的突发事故，但是又要让每个员工都有处理突发事故的能力，虚拟现实培训系统就能够还原事故场景，让每个学员都能掌握一整套处理事故的流程，如果在现实中真的发生了，也不会因此不知所措，而是镇定冷静的从容应对，将事故的影响范围降至最低。
虚拟现实培训系统拥有虚拟设备故障、操作控制以及事故演习的教学功能，专门针对变电站运行操作和线路作业进行场景的虚拟演练，给予学员全方位的电站学习机会。该系统还有以下的培训功能：
（1）现场漫游：利用现场漫游培训让学员在多种角度下认识实际的工作状况，包含了变电站和线路组成的结构、接线流程以及电力设施的运行状况检测等等。
（2）电路图培训：通过该系统的仿真电路教学，将电路图和实际作业相结合，加深受训员工对电路图的理解。电路图培训利用在变电设备的操作并且将操作指令的结果呈现在电路图上，让员工自己分析虚拟电流的走向、每个电力设备的运行状况、报警的声音等等，加深受训学员的电路图印象。
（3）安全工器具规范化操作指导：安全工具的性能和使用方法是电力生产职工必须要熟练掌握的，同时还要清楚这些工具的保管方法。该培训系统通过动漫、视频、图片等方式将各个不同功能和使用方法的安全工具生动形象的展现给受训职工，让员工对安全工具使用的注意事项和要求有更深刻的了解。
（4）运行操作培训：该培训系统能够给予受训员工有关变电站设施、运行原理、操作规章、生产流程以及提供架构的虚拟教学。为受训员工提供与现实状况近乎一致的作业环境，让受训员工掌握变电、线路运行的各项技能。
（5）维护检修培训：利用该平台让老员工的专业操作能力得到更深入的学习和提高，也为新员工对该项工作有一个更加具象化的认识。利用该培训平台的教学让不可触摸的电力安全教学变得更加通俗易懂，解决了电力作业危险事故不可预见、不可摸、不可视的情况。
（6）倒闸操作票：倒闸操作票是一项很重要的电力操作，该操作的正确与否直接影响着电力系统的安全性能。该部分的倒闸实施操作模拟分为四种：第一，倒闸事故的正确处理方式;第二，电力操作设备产生缺陷，对职工的人身安全和电力设备构成严重威胁，需立即停止运行;第三，避免事故状况的进一步恶化，需要进行拉闸限电等紧急操作进行事故预防;第四，对设备进行定期的维护和检修。
（7）典型案例仿真处理：通过人为的对虚拟电力作业场景进行故障设定，也可以设定电力设备的正常运行时由于工作人员的操作失误产生的事故以及由于现场工作人员对电力设备情况的判断有误，或者是电力设备发生故障时处理不当产生的操作事故。这些典型案例的设定能够让受训员工在虚拟作业中接触到并进行实际的处理演练，在事故中吸取经验和教训，提高受训员工对电力生产事故的灵活应对能力。
（8）教员——学员互动平台：负责虚拟情况设定的教员利用虚拟现实培训系统对受训员工的演练进度，学习任务进行自建和恢复。记录受训员工的培训工况，保存每个受训员工的培训进度，快速灵活的对操作时间进行还原和场景切换。
（9）负责虚拟情况设定的教员利用任务管理实现对虚拟培训系统的启动、暂停和结束，重现受训员工的实训流程，对受训员工的操作流程进行评价和考核。上述管理能够让教员对每个学员的学习情况有一个很好的了解。在培训系统中，教员还可以将三两学员进行组合，形成一个工作小组。以此来提高学员之间的配合度，比如让第一个学员做工作票的签发员，第二个员工做工作票的负责人，其他人充当工作小组的成员，通过职工之间的协同合作完成教员对他们下达的工作任务，让学员和学员之间，教员和学员之间有一个很好的互动环境，让每个受训人员都能得到全方位的工作培训。
（10）考核与评价：一个针对受训人员的实际操作水平和分析判断能力的受训人员评价平台，让学员的各项电力作业能力得到客观的反应，同时学员也可以利用该平台对自己的能力进行一个主观判断。
（11）安全工作规程和事故调查规程查询：为了让电力生产人员更加便利的对操作知识进行记忆和查找，可以设立一个安全工作规程和事故调查规程查询平台，其职能是为受训员工提供安全操作的要求和对事故原因分析和统计等功能。
2.3 系统的应用
电站生产作业培训系统通过与虚拟现实技术相结合，创造出一个提高人机交互的虚拟培训平台。该平台已经在某些地区成功投入使用并取得显著的培训效果。受训人员在培训系统中处于一个虚拟的作业环境场景中，通过视觉和听觉的效果模拟，给予受训人员最大程度的沉浸感，提高了培训时受训人员对现场作业的感性认识，增加了培训的教学效果。同时，该系统还能同时让多位受训员工能够虚拟作业操作的演练，大大提高了培训效率。
3 结语
随着科技的不断创新和发展，越来越多的跨领域融合正在提升我们的生活和生产。虚拟现实技术下的电力安监作业培训系统很大程度的结合了现实场景，将实用性和有效性有机融合的一种电力作业培训模式，更是虚拟现实技术应用的具体表现。通过对虚拟技术的二次开发，增加了程序设定的多样性，大大满足了该系统对受训人员的培训需要。及时将受训人员的培训和测试信息反馈给教员管理并及时纠正作业。该系统的运行是以网络为基础，因此在时间和空间上和以往的教学培训相比都有很大的进步，该系统的开发利用为电力生产作业方针的培训给予更多的便利，有效提高受训员工的电力安全作业能力。
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