3D仿真技术在线路作业规范中的研究与应用

张宇雄 周鹏程 王国先

摘 要：提高供电可靠性已成为供电企业一项重要任务，供电企业经常要对电网进行检修和维护工作，以提高供电可靠性，如何在输电线路作业中健康、安全、稳定和科学的发展，是我们面前一个新课题。文章主要介绍如何在线路作业规范中应用3D仿真技术以提升培训效果和质量，达到保障电网安全稳定运行的效果。

关键词：3D仿真技术；线路作业；作业规范；应用效果

引言

近年，国民经济的飞速发展，社会对电力的需求不断旺盛，各电压等级的输电线路和发电装机容量不断增加，为工农业用电和人民生活需求带来了强有力的保证，维护电网安全稳定运行、提高供电可靠率已成为南方电网公司的重要任务之一。同时，特高压、大电网建设步伐的不断加快，对电网企业员工的业务技能水平也提出了越来越高的要求，对运行中的设备开展检修，已成为维护电网安全稳定运行、保障供电可靠率的有效手段，企业为此每年都投入了大量的人力、物力、财力，特别是在提高软实力——员工业务技能培训方面，更是投入巨大。然而，传统的培训方式由于培训手段单一，培训形式枯燥乏味，书面文字资料培训对很多作业过程往往不能够形象直观的表现，更无法阐述一些复杂的专业术语以及作业过程中有可能危及人身和设备的安全风险。传统填鸭式的培训方式已无法满足一线员工培训的需求，最终导致一线员工业务技能难以得到实质性的提高，员工业务技能水平差已成为制约企业安全发展的一个重要因素，为企业的安全生产埋下了极大的安全隐患。

1 3D仿真技术背景

对于电力系统这种不能失误的高难度训练及需要不断反复练习的操作训练，利用3D仿真技术作为新进人员的培训是一个趋势。3D仿真技术就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的三维环境，将输电线路作业规范化进行动画仿真，不但让师傅精湛的技能和丰富的经验得到传承并使得最佳作业实践得以固化，还以一种全新方式作为安全教育培训的重要载体，在很大程度上解决以往枯燥乏味的传统培训方式、员工参与积极性不高、培训效果不理想、作业技能传承困难、风险控制难度大等不良局面，通过三维动画模拟现场作业的教学方式将有效提高一线员工业务技能水平，安全风险管控也将得到大幅提升，使企业安全生产的基石得到进一步巩固。

2 技术平台内容

以3D仿真技术为核心实现输电线路作业仿真培训，建立集作业内容管理、作用步骤及作业中易出现的危险点提醒、作业正确性验证、仿真作业展示、作业考核、培训课程及学员全过程管理为一体的培训体系。将培训与作用实景仿真结合，实现培训模式可视化、作业技能规范化、作业技能视频固化、作业风险可视化、作业效率精益化，让学员自我培训、随时培训，增强培训效果，量化培训成绩。

3 技术特点

3.1 培训模式可视化

可视化已成为当前教育培训的一项重要手段，3D动画结合虚拟现实技术加入多媒体将成为未来教育培训的主流模式，特别是在特种作业的教育培训方面，将会取得更好的效果。

3.2 作业技能规范化

输电线路作业由于在运行的设备上且是高空进行的作业，现场作业技能的培训常由师带徒等方式进行，一般采用跟班作业教学，由于各自的作业方式不同，很难达到标准统一，今后，3D仿真技术将以最佳作业实践的方式进行制作应用，可用于输电线路作业的规范化教学演示。

3.3 作业技能视频固化

输电线路作业经验丰富的专家、老师傅很难将自己的作业技能用文字以外的其他方式记录下来，而利用摄像机摄像又无法以最佳角度和方式完成整个带电作业的过程拍摄，通过3D仿真技术，可以将作业经验及作业方式以视频的方式长期有效的传承和固化。

3.4 作业风险可视化

3D仿真技术的开发应用，将用生动、形象、直观的三维方式展示每项作业中存在的重大风险及控制措施，学员可以通过反复观看直到熟练，当事故出现时可以根据平时的训练做到沉着应对、正确处理，从而避免造成更大的损失。为参训人员能够更深刻理解规范、加深安全风险及控制措施的印象，最终掌握安全风险的控制方法。

3.5 作业效率精益化

精益生产方式是一种以最大限度地减少企业生产所占用的资源和降低企业管理和运营成本为主要目标。输电线路长、线路分布广、作业人员紧缺、作业需求大的特点，从“人机料法环”五个方面建立线路作业安全评估模型，通过3D仿真技术的应用，能够促进员工养成高效的工作方式，提升了业务骨干的精益技能，倍增企业员工和组织整体的工作效率，使企业达到提升业绩、削减成本、塑造团队“人财”精益化的经营管理目的。

4 应用效果

电力系统安全生产条例通常制定的非常完备。但是由于作业人员的工作素质，身体状况等一系列原因，习惯性违章在特种作业的行业中具有很强的普遍性、反复性和顽固性。据统计，90%以上的事故都因习惯性违章造成，严重危及人身、设备、生产安全。因此，有效地控制习惯性违章现象是预防事故的关键点。系统的应用能够将培训效果与实际作业无限贴近，而系统的便捷性使作业人员都能够很方便的使用，结合系统的智能纠错、作业内容验证等功能，使员工将标准、规范的作业步骤、内容、注意事项等牢记于心，从根本上改变了习惯性违章。新进员工可以通过培训掌握标准、规范的作业方法，避免老带新的正确习惯和错误习惯同时继承的弊端。系统的网络教学和科目扩展简单的特点，极大降低了临汾高级电力技工学校的培训成本，同样的培训时间能够更好、更熟练的培训学员，取得了良好的经济和社会效益。

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作者简介：张宇雄（1978，11-），男，云南曲靖人，大专学历，研究方向：高压输电线路带电作业。