摘要：虚拟现实技术是近年来出现的高新技术，在社会各个领域逐步得到了广泛应用。通过虚拟现实技术的研究与应用，不仅丰富了安全生产管控手段，还成功地将信息系统的部署延伸到作业现场直至作业点，为操作层提供一个高效智能的作业工具。
关键词：虚拟现实；信息系统；安全生产；风险管控
虚拟现实技术是利用先进的计算机模拟技术在电脑中模拟产生一个三维的虚拟空间，为用户提供一种实时、直观、全面掌控的信息互动、身临其境的使用环境。
1创新思路源起电力系统安全生产严峻形势
防范人身事故始终是电力系统安全生产工作中的重中之重，如何在复杂的作业环境中预见、及时、准确的辨识作业点风险，始终是困扰电力系统各层面人员难题。
1.1 复杂的作业环境
概括地说，复杂的作业环境主要包含5个方面的含义：
（1）户外变电设备部署多、布置紧密、接线复杂，在现场作业时容易误入有电区域，误碰运行设备；
（2）在线路设备存在交叉跨越、邻近并行线路、合杆线路等多种复杂情况，作业人员在现场某处作业时，容易误登邻近有电杆塔，忽略周边有电设备，误碰裸露有电设备；
（3）众多的变电间隔式设备在现场布置形式复杂、楼层穿越，容易导致作业人员在同一回路作业任务转移时误入其他有电仓位；
1.2 安全隐患的根源
每一起事故的发生都不是电力系统各层面人员的主观意愿，归根结底，这一切事故的发生根源在于电是一种看不见的物质。如何通过先进的智能化技术手段，让作业人员直观的看到“电在那里”就是我们迫切需要解决的问题。
2 创新发展的坚实基础与需求驱动
2.1 信息系统的成熟应用是坚实的基础
现有的信息系统不能全面、直观、细化设备完整信息，对设备描述的表现形式简单、粗放，制约了生产效率和安全管理水平的进一步提高。主要表现在以下3个方面：
（1）PMS系统采用二维形式，无法精确表述现场实际情况，无法给运维检修工作人员的更提供高端的技术支撑。
（2）电网运行的设备数据量大，设备类型繁多。PMS系统实现了电网一次、图形管理，但设备管理的粒度没有深化到设备内部的部件。
（3）电网的运行方式多变。不同的运行方式决定了设备部件的带电状态，PMS系统不能提供设备内部部件的带电状态信息。这些问题存在的根本原因是现行系统本身功能的局限性，制约了表现手段的发挥。
2.2 设备精细化管理的需求
目前对设备的管理仍旧处于粗放式管理阶段，没有实现对现场实际具有的设备进行完整、有效、统一的管理，不仅在正常运维作业中会发生遗漏，更是严重制约了在故障抢修、紧急消缺等应急状态下的响应速度。
2.3 信息系统应用向现场延伸的需求
现有的信息化系统主要部署在个人的PC终端上，没有真正的将信息化通信延伸到作业点，给工作人员带来诸多不便，没有实现人、信息和设备间的联动状态。随着工作要求的提高、作业任务的复杂性影响等，迫切需要采用便捷、实用的信息化方式，将信息系统延伸到各个作业现场、作业点，为一线作业人员提供一切的便利条件，同时为系统发生紧急情况时提供实时准确的系统信息支撑。
3虚拟现实技术应用概述
3.1主流建模引擎简介
目前应用较多是欧特克公司的3dsMAX和Maya；Multigen公司的Creator；Google公司的SketchUp；Microsoft旗下Caligari公司的trueSpace等。这些建模引擎各有优劣，需要根据建设需求相互配合开发，以发挥各种工具的最佳效果。在建模开发过程中需要对系统统筹考虑，优化数据库设计，以使系统运行稳定、调用迅速。
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3.2 主流三维GIS简介
相比二维GIS，三维GIS为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化。国内外专业GIS软件都有自己专有的三维GIS子系统，能够充分利用计算机硬件的性能和当前最先进的图形学技术，并且具有完整的空间数据描述体系，强大的三维空间数据处理能力和三维空间分析能力，海量数据管理能力，大规模场景可视化支持，高度数据共享与互操作，适用于开发三维应用系统。
3.3 建立高精模型
高精建模主要有两种方式，一种是采用激光扫描加高清照片叠加建模的方式，另一种是手工建模。前者适用于变电站、线路等户外场地可见设备的建模，后者则适用于电气设备内部、地下缆线等不可见设备的建模。
4 虚拟现实平台功能
4.1 首要目标———强烈的有电警示功能
任何电压等级的电在现场是看不见的，这有两种潜在不利影响：一是现场作业人员不能实时掌握设备实时状态，当系统运行方式变更时，极易产生差错，二是运行经验不足的工作人员，容易导致盲目超越作业范围、误入有电间隔、误碰设备有电部位的事故发生。当虚拟现实系统建立后，可为工作人员提供一种直观、实时查看现场设备运行状态的手段，可以细化到设备及其内部的每一个部件。
4.2 第二目标———模拟态预置功能
项目研究中的第二个重点目标是模拟态预置功能。目前，已完成了通过一种新的核心算法，支撑在未来场景中够查看作业点设备及邻近设备的运行状态、危险点等功能。为不同作业人员之间提供一种提前沟通的使用工具，管理层之间也可预先协调不同任务间的配合工作。
4.3 第三目标———基于专码系统的电网设备精细化管理
研究第三个目标是建立了一套用于设备管理的专码系统，精确地实现平台系统与现场设备的一一对应。专码系统的建立对虚拟现实技术平台各种功能的实现，提供了一个相互沟通、关联的基础。不仅是有利于运行管理，对于今后的各种环节状态下的物资管理也具有前瞻性的意义，在精细化设备管理的基础上实现设备物联网管理。
4.4 第四目标———移动终端功能
本项研究的第四个目标是移动终端功能的研制与开发，将信息系统直接延伸到作业现场，其功能在系统建设的未来将起到关键作用。本次研究专门研制开发了适用于虚拟现实系统专项功能的移动终端，主要实现以了现场设备有电提示、台帐和实时信息查询、工作地点确认、作业人员信息远程掌控等功能。
5 对生产运营管理带来的深远影响
5.1 为公司领导层和管理层提供一个“实时”决策工具
领导层和管理层可随时利用虚拟现实平台在个人办公桌面、移动终端掌控现场作业点设备部署、环境、设备、运行状态等信息，避免语言描述不清的问题，有力支撑管理决策。同时利用“模拟态预置”的功能，预见作业点环境及设备风险，提前做出工作部署。
5.2 为执行层提供一个“专业”指挥工具
执行层可利用全景模型数据及时掌控现场作业过程，辨识危险点、提升应对风险的能力。在安排工作计划前可根据“模拟态预置”判别作业风险，以决定采取的安全措施，避免多次去现场查看设备的麻烦。
5.3为操作层提供一个“高效智能”的作业工具
虚拟现实系统为操作层提供了一种能实时反映现场设备有电状态的强大工具，特别是各种常规设备、特殊结构设备，甚至非标设备的内部构造的有电指示功能，使现场状态一目了然，为防范人身事故发生提供了一种重要的技术保障。
6 结语
虚拟现实技术首次在上海公司研究应用，随着工作的深入开展，我们发现还有众多相关的技术课题有待深入研究。对于平台系统来说，计算机资源平衡调用、数据高效安全传输、系统并发管理，以及如何与目前信息系统海量数据深度共享、融合等问题，还需要进一步深入研究。
参考文献：
[1]于海凤，邢桂芬，张凯.虚拟现实技术在视景仿真系统中的应用[J].计算机工程与设计，2006，27（6）：1108-1110.
[2]郭雨松，于振，赵炜妹.基于可穿戴技术的电力作业安全监护系统研究[J].电力信息与通信技术，2015，13（1）：72-77.
论文作者:董国威,宋根华,徐照民,鲁杭
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：作业论文; 设备论文; 虚拟现实论文; 系统论文; 现场论文; 功能论文; 信息系统论文; 《电力设备》2017年第27期论文;