浅谈VR技术在电力安全生产培训中的应用

安迪

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪，628400)

电力生产是技术密集、人才密集、专业性强的一门复杂的系统工程，怎样避免人为因素造成的生产事故，加强安全教育和培训是解决这一难题最基本也是最有效的手段和方式。针对传统电力安全培训存在交互欠缺和体验性弱的问题，基于沉浸式虚拟现实技术即VR技术设计了电力安全培训VR系统，该培训系统通过沉浸式视觉体验和自然操作交互方式使培训学员在逼真的虚拟培训环境中，深刻体验电力安全事故案例，从而提高培训效果。

1 虚拟现实技术概述

虚拟现实技术(VirtualReality，简称VR)是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术结合虚拟化信息技术、图像处理技术、网络技术等构造出一个逼真的虚拟世界，使体验者获得视觉、听觉和触觉等感官的模拟体验，囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机虚拟环境从而给人以环境沉浸感[1]。基于VR技术的诸多优势，受到了很多行业的关注和应用，其中在电力安全生产培训中的应用，可有效提升培训效果和培训质量，本文对VR技术在电力安全生产培训中的应用进行探讨。

2 VR技术在电力生产企业职工教育培训中的优势

目前大多数电力生产企业开展的安全培训项目普遍以传统的培训方式进行，讲师在课堂向学员面授课程，配合二维图片或视频进行讲授，培训内容是从讲师到学员的单向输送方式，培训效果不能得到及时反馈且形式单一。应用VR技术进行电力安全生产培训，具有显著的优势。

2.1 丰富职工教学内容和方式

VR安全体验培训系统能对事故场景进行模拟，参与的学员可以通过视觉、触觉和听觉，实现三位一体的感官体验，融合VR硬件、移动端、实体设备和一体机等多终端的管理平台，从第一视觉亲身感受违规操作后产生的后果，效果逼真，感受也更深刻。场景模拟更加真实完整，能真实反映学员在遇到突发状况时的临场反应，根据参培人员选择的专业信息等，系统可自动分配或选择有针对性的培训项目开始培训，系统根据学员的应急处置操作，自动记录学员在每台设备上的学习时长、考试成绩，生成培训档案。

2.2 加强职工电力安全培训效果

VR系统软件内容根据真实事故画面模拟，电力现场实景还原，利用功能模块，配合虚拟仿真场景，触电事故、物体打击、高空坠落、设备起火等模拟事故场景，仿若亲身体验。让员工身临其境感受事故发生过程，从而在内心深处对事故产生敬畏心理，树立安全第一的思想意识，从而增强培训效果。

2.3 降低培训成本

VR虚拟体验区不需要重复搭建实体体验区，大大减少了不必要的建设成本和拆除成本，可重复使用，并且按照培训需求的增加，可在硬件设备中增加开发拓展其他安全培训项目，更加经济高效和环保。

3 VR技术在电力安全培训教学的几种整合

3.1 增强现实实操培训

增强现实技术(AugmentedReality，简称AR)包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实将LBS(基于位置服务)、Marker(特征标识)、SLM(时定位与地图构建)等技术进行融合。把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等)通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，如增加安全培训中的触电、灼烧、跌落等交互体感，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。AR电力培训能够让还未进入工作岗位的人员身临其境地体会到工作中问题出现的不确定性，利用AR技术还能通过模拟实现运检作业引导，识别目标操作设备，将生产运行指令以可视化操作指导，让操作人员按规程、按步骤完成工作。受训人员可以通过VR设备身临其境地置身作业现场，通过岗前培训，提高安全意识。

3.2 VRHMD虚拟实操培训系统

VRHMD虚拟实操培训系统，即HMD(头戴式显示器)，可以看作是眼前的增强式显示屏。这些产品和设备通常绑定到个人电脑、智能手机或其他类型的计算平台，需集成一个或多个图像传感器、无线连接、当然还有非常高的分辨率显示屏(高帧速率和宽广的视野)，以提供极具真实感的图像和身临其境的培训体验。VRHMD虚拟实操培训系统是一种完全陶醉式立体视觉体验培训，将教学、虚拟实操以及科学分析整合在一起，设置出满足于平时教学培训要求的虚拟实操培训平台。其结合头部以及手部的方位，开展虚拟现实的立体交流互动，与现实环境分开，拥有较强的新奇特性质，比较适合人多大空间范围中使用[2]。

3.3 智能MR交互培训系统

混合现实(MixedReality，简称MR)交互系统(MIS)，混合现实是物理世界和数字世界的混合，开启了人、计算机和环境之间的自然且直观的3D交互。这种新的技术基于计算机视觉、图形处理、显示技术、输入系统和云计算的进步，MR技术是虚拟现实VR和AR技术的更深一层次的发展，该技术通过在现实场景中呈现虚拟场景的信息，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。感知智能MR互相交流系统不需借助任一屏幕等多个介质，就可以将2D/3D图像造影技术呈现在空中，观看人员用眼睛就能看到前方非常真实的三维图像，不需要利用立体眼镜或是VR头盔等一些辅助设施。系统还设置了人机互相交流的功能，观看人员可以以图像进行交流互动，再次提高了系统的趣味化以及实用化[2]。

4 结语

近年来，VR技术在电力培训系统中有了一定的运用，在设备认知、培训管理等领域中均有试点，并取得了良好的口碑。但VR技术在电力生产培训中的运用范围有待扩大，参与使用的人数及频率仍然较低[3]。相信随着虚拟现实技术的普及和发展，VR技术设施成本也随之降低，VR技术将会给电力生产培训行业带来更加丰富的培训方式，并为电力生产企业降低各类隐患事故出现的概率作出越来越大的贡献。