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摘要：針對電力系統(tǒng)現(xiàn)場培訓危險系數(shù)高、實訓場地較少等問題，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力安全培訓中的優(yōu)點，介紹了電力安全培訓虛擬現(xiàn)實技術(shù)路線和主要技術(shù)方案。應(yīng)用實踐證明，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力安全培訓中取得了較好效果。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；電力安全；培訓

隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復雜、電力設(shè)備技術(shù)水平持續(xù)提升，對電力員工的安全生產(chǎn)意識、安全操作技能、安全應(yīng)急能力提出了越來越高的要求。為提高一線員工崗位安全操作技能，電力企業(yè)每年組織開展大規(guī)模安全培訓與技術(shù)比武，但目前電力設(shè)備的操作培訓大部分基于實物開展，人力和物力損耗大，且?guī)щ姴僮鬟^程中存在一定的安全風險。本文探索在安全培訓中運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬各種工作現(xiàn)場和事故場景，從而有效提升安全培訓效果。

1電力安全培訓現(xiàn)狀

1.1電力作業(yè)人員安全素質(zhì)參差不齊

電力企業(yè)員工數(shù)量較多，人員構(gòu)成復雜。部分年齡較大的員工學歷不高，接受新知識、新事物能力較差。電力企業(yè)新員工安全意識不強，現(xiàn)場實操經(jīng)驗不足，安全風險較大。隨著電力技術(shù)發(fā)展，新知識、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，員工安全素質(zhì)需不斷提高，可通過開展直觀、實用、有效的安全培訓，降低現(xiàn)場作業(yè)人員安全風險。

1.2現(xiàn)場實際作業(yè)培訓較少

由于電力行業(yè)的特殊性，設(shè)備常年處于運行工作狀態(tài)，現(xiàn)場實際作業(yè)培訓具有較高的觸電風險。目前，電力企業(yè)安全理論知識培訓較多，安全實操培訓較少，常用的安全培訓方式多為學習和考核電力安全工作規(guī)程、學習電力行業(yè)的事故通報與事故案例等，培訓內(nèi)容較枯燥，形式較單一。

1.3實訓場地較少

電力企業(yè)供培訓使用的實訓場地較少，且實訓場地建設(shè)投資大、周期長?，F(xiàn)有實訓場地不能包括全部工種、全部作業(yè)流程，導致某些作業(yè)項目無法進行實操培訓，只能采取項目講解、觀看作業(yè)視頻等培訓方式。

2電力安全培訓應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)點

虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用計算機模擬產(chǎn)生帶有視覺、聽覺、觸覺等感知的三維空間虛擬世界，通過人機交互讓用戶身臨其境，沉浸在虛擬世界中進行體驗［1］。虛擬現(xiàn)實技術(shù)突破了場地、設(shè)備、師資等時間和空間因素的限制，理論上虛擬現(xiàn)實技術(shù)可模擬電力實際工作中的任何場景，為電力企業(yè)員工提供不同專業(yè)、不同場景的安全培訓。

2.1模擬現(xiàn)場作業(yè)場景

虛擬現(xiàn)實通過實時三維計算機圖形等技術(shù)［2］，能較真實地模擬電力作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境和作業(yè)流程，學員在虛擬環(huán)境中的感官體驗與現(xiàn)實環(huán)境中的真實感受區(qū)別不大，具有很強的沉浸感。同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有較好的交互性［3］，參培人員通過肢體動作或語言，可以在虛擬世界中進行操作并得到反饋，例如能夠?qū)崿F(xiàn)倒閘操作、設(shè)備巡檢、消除缺陷等實際操作。

2.2模擬風險事故場景

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可模擬人體觸電、跨步電壓、高處墜落、高空墜物等電力現(xiàn)場作業(yè)常見的傷害場景［4］，以及輸電線路巡檢、高空行走、帶電作業(yè)等高風險作業(yè)項目的安全事故，使參培人員真實體驗各類安全風險的后果。此外，可通過現(xiàn)場互動考核參培人員發(fā)生事故時采取的應(yīng)急處置方法與措施的正確性，提高其現(xiàn)場應(yīng)急處置能力。

2.3提高培訓效果

培訓師可通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在虛擬作業(yè)環(huán)境中模擬違章行為、設(shè)置設(shè)備隱患等，讓參培人員在虛擬現(xiàn)場中查找不正確的作業(yè)行為和現(xiàn)場存在的不安全因素。虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備一次性投入，可多次重復使用，能針對變電、配電、電力營銷等不同專業(yè)，開展不同場景下的培訓，以提高培訓效果。

3虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力安全培訓中的應(yīng)用

某培訓機構(gòu)主要承擔新入職員工培訓。新入職員工是在互聯(lián)網(wǎng)時代成長起來的年輕人，相比單純的理論講授，更加偏好體驗式、探求式的學習方法。該機構(gòu)按照“正向?qū)嵱?、逆向體驗、虛實結(jié)合”的原則，探索應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建設(shè)安全體感實訓中心，并應(yīng)用于員工培訓中，取得了較好的培訓效果。

3.1安全體感實訓中心的主要特點

1）突出互動性。在安全體感實訓中心，由培訓師指導，學員進行自主學習。培訓方法突出交互式、體驗式。2）突出系統(tǒng)性。在安全體感實訓中心，可進行安全意識、事故警示、應(yīng)急救援技能等方面的培訓，并側(cè)重對安全事故事先預防、事中控制、事后應(yīng)急的全過程技能培訓。3）突出實操性。基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力安全培訓，將知識灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N形式的主動學習，通過虛實結(jié)合、實操和仿真結(jié)合等方式，提高學員的參與度。4）突出共享性。綜合考慮各專業(yè)安全培訓需求，安全體感實訓突出共性和基礎(chǔ)需求，統(tǒng)籌建設(shè)體感實訓專區(qū)和虛擬仿真實訓專區(qū)，多專業(yè)共享一套設(shè)備，提高實訓設(shè)施的使用效率。

3.2安全體感實訓中心構(gòu)建思路

安全體感實訓中心構(gòu)建的技術(shù)路線如圖1所示。圖1技術(shù)路線圖采用3D建模技術(shù)，對電力企業(yè)各作業(yè)場景進行建模，模擬現(xiàn)場實操環(huán)境，形成3D模型庫。為獲得更好的感觀體驗，采用虛實結(jié)合方式，在現(xiàn)實環(huán)境中搭建操作時用到的安全帽、安全工器具等設(shè)備。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的控制模塊可通過檢測模塊和反饋模塊與參培人員進行交互，配合聲、光、電等方式，通過視覺、聽覺、觸覺等作用于人體，使其身臨其境。

3.3安全體感實訓中心技術(shù)方案

安全體感實訓中心設(shè)置安全文化區(qū)、警示教育區(qū)、安全體感區(qū)、安全虛擬仿真實訓專區(qū)四部分。3.3.1安全文化區(qū)采用講解、視頻、全息展示等方式，展示公司安全文化，主要包括國家和電力行業(yè)的安全要求、行業(yè)的安全特色做法等。通過安全文化區(qū)，使受訓員工加深對安全文化內(nèi)涵的理解，自覺踐行安全文化。3.3.2警示教育區(qū)該區(qū)包括人身安全和電網(wǎng)安全2個警示模塊，通過軟硬件相結(jié)合方式，選取電力系統(tǒng)內(nèi)典型的安全事故案例，實現(xiàn)人機交互。人身安全警示模塊，以電網(wǎng)重大反事故措施為重點，再現(xiàn)停電作業(yè)不按規(guī)定驗電、擅自解鎖進行倒閘操作、高空作業(yè)不正確使用安全帶等造成的人身事故案例。電網(wǎng)安全警示模塊包括輸電線路警示、變電警示、配網(wǎng)警示等子模塊，通過模擬電網(wǎng)事故場景，展示電網(wǎng)事故帶來的巨大損失。3.3.3安全體感區(qū)將實體設(shè)備與AR（AugmentedReality，簡稱AR）眼鏡相結(jié)合，全面展示工作場景。安全體感區(qū)能體驗跨步電壓、觸電體感、電弧灼傷、開關(guān)柜誤操作體感、高空墜落體感、物體打擊體感、帶電掛（合）接地線體感、高空線路行走體感等。3.3.4安全虛擬仿真實訓專區(qū)安全虛擬仿真實訓專區(qū)包括公共安全、事故還原、安全應(yīng)急3個模塊，可完成13個虛擬現(xiàn)實實訓項目，主要采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)眼鏡及3D仿真等方式進行培訓。公共安全類包括火災(zāi)體驗、地震體驗、現(xiàn)場隱患排查、高空感知4個項目。事故還原類可模擬因安全距離、高壓感應(yīng)電等造成的安全事故。安全應(yīng)急類包括營地搭建、應(yīng)急救援、應(yīng)急搜救、應(yīng)急破拆、消防專項應(yīng)急、保供電6個項目。

3.4培訓效果

安全體感實訓中心建成后，該培訓機構(gòu)組織新入職員工開展了安全體感式培訓。通過電力生產(chǎn)事故、電力安全工作規(guī)程和標準化作業(yè)、現(xiàn)場急救等場景的展示，達到了警示教育的目的；通過音頻和視頻、圖像和虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)重大生產(chǎn)事故的過程，讓學員從事故中吸取教訓，達到了按章操作、杜絕違章的培訓目的。

4結(jié)語

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力安全培訓能夠模擬電力作業(yè)現(xiàn)場，將抽象復雜、晦澀難懂的安全技術(shù)技能知識以更直觀、生動、全面的方式呈現(xiàn)出來，降低了電力安全事故發(fā)生的風險，為電力企業(yè)安全培訓提供了有效解決方案。

參考文獻

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［2］潘緣，鄧國平，吳秋菊.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展［J］.武漢大學學報（工學版），2003，36（3）：146-147.

［3］呂浩.VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景研究［J］.計算機產(chǎn)品與流通，2020（10）：6.

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作者：王超 李功克 單位：國家電網(wǎng)有限公司技術(shù)學院分公司