摘要：在电力系统中，为了提高工作人员的技术水平，提高电力系统运行的安全性与稳定性，需要对工作人员进行系统化的培训。但是，由于电力系统的特殊性，无法使用真实的设备对工作人员进行培训，因此，我们需要通过电力仿真培训系统完成培训工作。而随着VR技术的发展，我们将这项技术应用在电力仿真培训系统中，能够有效的提高培训效果。本文将阐述虚拟现实(VR)电力仿真培训系统的开发，探讨虚拟现实（VR）电力仿真培训系统中在培训中的具体应用。
关键词：虚拟现实（VR）；电力仿真；培训系统
1虚拟现实（VR）电力仿真培训系统的开发
1.1选择合适的操作系统
在为虚拟现实（VR）电力仿真培训系统选择操作系统时，需要选择目前市面上主流的操作系统，这样能够使系统简单易用，容易被更多的人员接受。因此，我们选择微软公司的Windows NT操作系统，这种操作系统拥有实时多任务处理功能，适合应用在VR技术中。与此同时，通过Windows NT的网络支持功能，可以实现不同节点的互相操作以及不同子系统之间的互相协调，建立其大规模的分布式仿真系统。
1.2选择建模软件
OpenGL是为其图形工作站开发的独立于窗口系统、操作系统和硬件系统环境的图形开发环境。OpenGL能够通过多种平台的接口运行，这些平台包括Windows、UNIX等操作系统，这些系统都可以很好的支持OpenGL。但是，为了保证不受到平台的影响，OpenGL不提供窗口管理、输入管理以及事件响应机制等。所以，这些必要的功能需要通过平台提供的用户接口来实现。与此同时，OpenGL还能够提供良好的渲染机制，但是，OpenGL不具备可视化的编程方式，无法提供结构相对复杂的三维物体模型的命令或函数，因此，在建立这些结构相对复杂的三维物体模型时，需要通过准确的计算，以点、线、面等几何原型为基础建立这些模型，开发工作量较大，需要在静态建模的基础上通过第三方建模工具实现。3D Studio MAX一种基于windows NT/95/98系统环境，并且以OpenGL为标准的动画制作软件，其能够通过多种文件形式存储虚拟场景模型。3D Studio MAX可以提供可视化的建模方式，实现所见即所得的开发模式，这种软件的应用可以建立结构相对复杂的三维物体模型。使用3D Studio MAX建模能够有效的提高建模与渲染的速度。此外，还有其他建模软件可以选择，我们可以根据不同的建模对性选择合适的建模软件，例如，Internet scene as-sembler适用于虚拟场景的组合，Internet space builder适用于空间建模。在电力仿真培训系统中，我们选择3D Studio MAX作为主要的建模软件。
1.3建立虚拟现实场景对象模型
在虚拟现实（VR）电力仿真培训系统中，一个复杂的虚拟场景一般要由多个子场景构成，而其中的每个子场景均由基本的三维实体组成。在建立电力仿真培训系统的虚拟现实场景对象模型时，需要根据实际的需求，通过3D Studio MAX软件建立单元机组零件、部件、系统等模型的三维实体，并通过各式转换生成三维数据文件，再通过OpenGL图形库函数重新组合这些三维数据，将其还原成三维框架模型，处理光照、纹理等因素，形成具有良好真实感的三维虚拟模型，再通过Anchor节点与Inline节点将这些子场景组合在一起，形成仿真场景。
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2虚拟现实（VR）电力仿真培训系统在培训中的具体应用
2.1 输电线路培训
在输电线路培训中，学员带上虚拟现实（VR）头盔显示器，进入虚拟仿真系统后，输电线路便以虚拟场景的方式呈在学员面前，学员可以360度环视每一条输电线路，对每一个杆塔进行近距离检查，并能够爬上杆塔对线路设备进行操作与检修，实现输电线路巡检的全流程交互模拟操作训练和作业环境的沉浸式体验。同时，系统中还配有文字及图片等对巡检操作内容进行说明和指导。另外，虚拟系统还支持多用户的系统操作，即多个学员可以在同一虚拟空间如同一杆塔进行相互配合、协同操作，从而在操作过程中彼此观察、监督，也令学员有更为真实的操作体验。
2.2变电运检培训
利用虚拟现实技术能够实现一个完整变电站的虚拟现实（VR）仿真模拟，能够让学员更高效地掌握变电站系统结构、工程组成、运行过程以及相关设备的操作与检修等。
学员进入虚拟环境中，可以在整个虚拟场景里自由的漫游、查看、记录和操作。不仅能够实现全站整体巡视，还可以进入各小室，或走近重点巡检设备进行查看、运行作业操作以及开柜检修操作等。以典型变电设备变压器为例，仿真系统能够实现其基本电气参数信息展示如额定电压、额定容量等、内部结构剖解展示如铁芯、绕组、油箱及附件等、典型故障如匝间短路、铁芯接地、漏油等的模拟与分析，还能够为学员的检修操作提供指导提示与推演等，从而令学员对设备及其运维检修操作等拥有全面而深刻的认识。
2.3电力营销培训
虚拟现实技术同样能够很好地应用于电力营销专业培训中。利用虚拟现实（VR）仿真培训系统，可以实现计量装置安装、电能表检定、计量故障分析、抄表等内容的模拟仿真与沉浸式操作；另外，也能够实现一个完整供电营业厅的虚拟现实（VR）仿真模拟：学员进入虚拟系统后，可以自由选择个人虚拟人物角色模型，主要包括营销人员和客户。学员选定营销人员模型，则可以在虚拟环境中对营业厅设备如多媒体触摸查询机、排队叫号机、多功能触控一体机等设施设备进行模拟操作，还可在系统设置虚拟客户，从而进行逼真的客户业务服务模拟。同样的，系统支持多用户操作，因此多个学员可以同时体验营销人员及客户角色，从而更具代入感的体验真实的业务服务过程，也能够使学员从不同角色换位思考，更好地理解业务内容，并提高营销服务质量。
2.4 特种作业培训
高空作业培训中，一方面可以利用虚拟现实（VR）仿真培训系统，创建一个完全虚拟的高空作业场景，学员进入系统后在这个虚拟高空场景中对虚拟的高空线路或设备进行操作；另一方面，还可以利用混合现实（MR）技术，利用仿真系统在真实设备所在的实训场地上的安全距离虚拟构建出一个逼真的高空作业场景，实现虚实结合，让学员沉浸在虚拟环境中进行真实设备的操作。除了还原特定的作业场景，仿真系统还均能对学员的错误操作及时发出错误警告，并正确指导标准操作步骤，强化学员安全操作意识。类似的，在抢险救灾培训中，学员同样可以采用虚拟现实（VR）仿真系统或混合现实（MR）仿真系统进行模拟场景与操作。
带电作业培训中，利用虚拟现实（VR）仿真培训系统生成相应虚拟带电作业场景，学员根据作业流程对虚拟带电设备进行操作；利用增强现实（AR）仿真培训系统，将标准化操作指导内容叠加在真实带电设备上，通过智能设备在学员眼前呈现理的想作业流程；利用混合现实（MR）仿真系统，还可以在真实的实训场地上构建虚拟带电设备，创建虚实结合的实训场景，令学员真实环境中对虚拟设备进行安全的带电模拟操作。
虚拟现实技术应用于特种作业培训中，既可以多次反复进行有效的作业训练，还能降低学员培训作业安全风险，令其逐渐克服心里压力，提高特定场景作业的适应能力。
除了以上专业外，基于虚拟现实技术的特点和突出优点，类似的，基于虚拟现实技术的仿真培训系统亦可很好的应用于配电、通信、继保等专业培训中。
3结束语
总而言之，在电力仿真培训系统中，VR技术的应用可以使操作人员在虚拟环境中进行相关操作的实践训练，有效的提高电力仿真培训系统的培训效果，促进电力系统工作人员技术水平的提高。
参考文献
[1]顾建明、邱荣鑫、王佳培、张媛的浙江省电力公司培训中心管理论坛.2018年（01）.
论文作者:邱荣鑫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：虚拟现实论文; 系统论文; 操作论文; 学员论文; 作业论文; 场景论文; 电力论文; 《电力设备》2018年第22期论文;