VR技术在直流断路器作业上的应用

2020-12-23翁洪志李兴左干清古智鹏胡蕴斌

微型电脑应用 2020年11期

翁洪志李兴左干清古智鹏胡蕴斌

摘要：随着科学技术的快速发展，近年来我国虚拟现实（VR）技术发展迅速，VR技术在我国各领域的应用也因此日渐广泛化，相关研究的大量涌现便证明了VR技术具备的较高应用价值。为此，简单分析了基于VR技术的检修培训实现路径，并深入探讨了VR技术在直流断路器作业上的具体应用，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：VR技术;直流断路器;检修培训;监控

中图分类号：TP391

文献标志码：A

文章编号：1007-757X（2020）11-0150-04

Abstract：With the rapid development of science and technology， in recent years， virtual reality （VR） technology has developed rapidlyin China， and the application of VR technology in various fields has become increasingly widespread. The emergence of relevant research has proved that VR technology has higher value. Thus， this paper briefly analyzes the implementation path of maintenance training based on VR technology， and deeply discusses the specific application of VR technology in DC circuit breaker operation， hoping to bring some inspiration to relevant industry insiders.

Key words：VR technology;DC circuit breaker;maintenance training;monitoring

0 引言

近年来VR技术在我国电力领域的应用日渐广泛化，如基于VR技术的电力设备监控、线路巡线、电网规划、电力营销、仿真培训等，由此可见VR技术在我国电力领域的应用价值，而为了更好发挥VR技术优势、保证其更好服务于直流断路器作业，正是本文围绕VR技术在直流断路器作业上应用开展具体研究的原因所在。

1 基于VR技术的检修培训实现路径

基于VR技术的电力检修培训属于VR技术在我国直流断路器作业上的最典型应用，这类培训的实现需通过VR技术构建电力仿真培训系统，本文便建立了具备场景漫游和切换、任务向导、城市地图、网络考核、学习帮助、系统设置、自由练习、自主考核等功能的系统，系统的具体构建如下所示。

1.1 模型构建

近年来国内外涌现了大量基于VR技术的电力仿真培训系统，但为了满足直流断路器作业需要，本文研究系统主要培训目标为减少习惯性违规操作、提高现场操作的规范性和标准性、加强电力人员对现场运行工况的了解程度、降低安全事故发生几率、提高故障和事故的处理效率，因此培训的内容必须包含直流断路器作业相关的理论知识、操作规划、安全规程、操作技能，以此通过VR技术为电力人员带来现场情境感受和培训过程中的学习体验，因此本文研究构建了基于VR技术的体验性游戏模型，如图1所示。

该模型属于游戏设计与体验学习理论有机结合的过程模型，基于该模型实现的检修培训仿真需基于VR技术提供尽可能真实的现场体验[1-5]。

基于VR技术的体验性游戏模型仿真检修培训可细分为四个环节，即任务界定和选择、设定学习计划、仿真操作体验以及学习结果评价，前3个环节为认知环节，最后一个环节属于评价与反馈环节。体验性游戏模型的动态变化驱动力为任务，任务同时也是接收培训电力人员的学习内容载体和培训目标，为保证操作任务的描述与直流断路器作业实际现场操作下达的任务表述方式一致，任务需由操作内容、操作设备名称、目标状态、电气状态等内容组成。

基于VR技术的直流断路器作业检修培训流程可描述为：“任务选择→学习计划设定→仿真操作体验→引导初步形成解决方案→了解任务完成的方法和步骤→任务练习→培训评价→针对性提供任务→循环→提升电力人员直流断路器作业水平”，如图2所示。

培训的关键内容如下：（1）任务选择。接受培训的电力人员需要结合直流断路器作业实际、自身实际业务水平针对性选择学习任务，通过内在认知辨析，电力人员即可针对性反思自身在直流断路器作业中存在的不足。（2）学习计划设定。结合电力人员的针对性任务选择，即可形成由完成时间、任务难度、任务数量以及任务项目组成的任务集，结合实际针对性选择不同形式的培训方式、培训环节。（3）仿真操作体验。该环节属于VR技术下直流断路器作业检修培训的核心所在，该环节主要通过搭建虚拟操作体验场景实进行任务的模拟操作体验，在任务认知和任务辨析过程中，体验性游戏模型中的思维循环得到了较好贯彻。（4）引导初步形成解决方案。基于VR技术的培训系统可结合任务自动生成反映任务的情境，受训电力人员可采用类似于游戏的方式操纵人物角色在虚拟配电运行场景中自由漫游，并以此感知问题情境，通过不断的思维酝酿、对白形式的培训任务描述，受训人员即可更深入了解任务并在脑海中初步形成解决方案。（5）了解任务完成的方法和步骤。在初步形成解决方案后，受训电力人员需仔细观察虚拟问题情境。以此根据直流断路器作业相关现场情境、初始状态、相关约束进一步明确完成任务的方法，这里的相关约束指的是电力连接约束以及安全规程、操作规范。这一过程中基于VR技术的培训系统会提供电气接线图及小地图，以此保证受训电力人员更为直观、快速的了解情境及任務，配合视频、动画等多媒体形式，即可保证所有电力受训人员均能够最终明确完成任务的步骤和方法。（6）任务练习。在明确任务的解决方案和完成过程后，基于VR技术的培训系统将从第三人称转化为第一人称，配合对话框及语音提示，受训电力人员便需要进行交互练习完成直流断路器作业任务。仿真作业任务的开展需严格遵循设备机械闭锁约束、电气连接约束、操作规程、作业规范要求，如电力人员的操作出现问题，系统将自动进行水面与评价，由此即可有效丰富其经营与知识。配合安全规程知识、相关技术规范知识的针对性考核，受训人员对直流断路器作业的理解和视觉操作技能掌握水平均可实现长足提升。（7）培训评价。在受训人员完成每个任务的仿真操作体验后，培训系统会根据其使用帮助功能次数、操作时长、操作行为正确率等指标对其进行自动评价，采用100分制，由此受培训电力人员对直流断路器作业操作相关技能的认知程度即可得到较好量化，配合量化结果，后续培训的开展也能够获得依据。（8）针对性提供任务。结合量化评价结果，系统可实现任务的动态调整，受训电力人员的知识经验及岗位技能水平可与任务实现更好匹配，并使其进入流体验状态，配合灰色白化权函数聚类评价方法自动调整任务内容与难度，即可进一步提升培训的有效性[6-10]。

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