谭泊++王玲++林峰++马艺闻?+任韵洁+?张一哲

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.019

摘 要：变电站智能化的深入、新能源设备的不断接入，对变电运维人员的综合素质提出了更高的要求。虚拟现实作为前沿技术，为培训方式的变革带来了新的契机。本文将VR技术、大数据技术引入培训工作，设计并建立一个基于VR、大数据平台的变电运维培训系统。该系统可可提供培训者的“诊断书”，为公司人资部、地市公司以及培训者个人提供培训规划，建设一支高水平变电运维人才队伍。

关键词：虚拟现实技术 变电运维 培训系统

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（a）-0019-02

1 项目背景

1.1 变电运维实际培训需要

调研发现，陕西系统变电运维岗位人员数量较多，达到近2300余人，其中330kv及以上运行人员1100余人，110kv及以下1200余人，培训需求人员基数大。同时，目前的变电运维培训多以平面仿真系统培训为主，操作人员只能通过软件对一二次设备进行感官认识，无法体会实物操作过程，与工作现场有着明显的差异。

1.2 虚拟现实（VR）技术发展

VR技术以构造虚拟现实环境为基础，大大提高了变电站场景的真实感、沉浸感和可交互性，可以让学员身临其境地置身于各种真实、复杂、难度不一的电力生产虚拟现实环境之中。在这种环境中，学员不仅可以大胆尝试各种实际操作，更为重要的是，当学员因误操作而导致事故时，VR技术也可相应给出视觉、听觉、体感上的“小刺激”。

1.3 构建大数据培训平台的普遍要求

当前的培训模式下，无法依据培训数据对培训者进行全方位分析。本培训系统具有培训大数据分析功能，使用数据挖掘等方法，实现信息的有效提取、分析。同时，该系统还可参考变电运维岗位评价标准对培训者进行综合素质测评，为公司人资部编制培训计划，地市公司岗位人员安排以及培训人员安排给出建议。

2 项目概述

VR技术是融合众多的视、听、触信息，以3D模拟的形式展现给使用者。将VR技术引入变电运维岗位培训中来，通过人机交互技术以及触觉反馈技术，受训者在虚拟空间中进行模拟操作，以安全的、有良好视觉效果的和人机互动的方式身临其境，使得培训效果大大提高。

2.1 引用虚拟现实技术

将虚拟现实技术应用到变电运维岗位培训过程中，还原生产现场工作场景，提升了展示效果，实现了变电运维人员沉浸式培训体验。同时打破了传统培训的时间、空间限制，培训者使用设备可在任意地点、任意时刻进行培训，缩短培训周期，有效地解放了培训师以及培训者时间，提升了培训效率，节约了培训成本。

2.2 共享资源素材

构建出变电运维岗位人员岗位胜任能力模型，充分考虑学员创新精神和动手能力。统一VR编辑器，建立云端海量共享資源素材库，为培训师、学员提供自由发挥的空间，激发培训者兴趣，努力把学习者转变为创造者。

2.3 构建培训大数据中心

运用大数据管理技术，构建培训大数据中心，为培训管理提供统一权威数据源，实现培训数据信息共享。系统相关数据通过统一规则存储在培训大数据中心，保证了数据的独立性、可靠性、安全性和完整性，减少了数据冗余，有效提高了数据获取效率及共享水平，并可对这些数据进行充分挖掘和应用，为培训效果分析、培训计划安排以及变电运维岗位人员胜任能力评价奠定了坚实基础。

3 培训系统设计

根据变电运维岗位典型工作任务，构建VR技术的变电运维培训系统，主要包括VR环境下的模拟操作系统、培训考核系统以及基于大数据的数据分析系统三部分，以期对变电运维人员的综合能力进行培训、考核、分析。系统操作涵盖变电运维专业的设备巡检、倒闸操作、异常及故障处理等标准化培训教学流程。

3.1 设计理念

基于VR+的变电运维培训系统具备可视化管理界面，设计人员可以通过“所见即所得”的方式对虚拟场景进行设计和调整。引擎系统能够管理系统中所有资源的接口，允许设计人员能够针对特定需求设计和添加功能模块。同时，模拟操作环境还可以通过设置，将设备的安全操作规范、注意事项等以文字、图像的方式呈现在学员眼前，说明并引导学员进行操作。除此之外，充分考虑培养学员创新精神和动手能力，统一VR编辑器，建立云端海量资源素材库，为培训师、学员提供自由发挥的空间，把学习者转变为创造者，具有一定的前瞻性。

3.2 系统环境

软件环境。包括培训平台、VR编辑器、VR资源库、数据库系统等。

硬件环境。包括VR头戴显示设备、振动手套、主机、网络设备等。

3.3 系统构成

模拟操作系统。主要建立了一个包含3D动画、声音以及振动的虚拟环境系统，可通过视觉、听觉、触觉等形式反馈给操作人员。支持操作人员进行交互式的模拟操作训练，将操作过程和结果通过仿真动画的形式可视化地呈现出来。培训者进行培训时可根据自身需要选择某个完整操作过程或单个操作步骤，并根据实际情况选择系统会进行各类提示，同时看到设备的动作过程，包括声、光以及误操作后的场景。

培训考核系统。建立在模拟操作系统上，所呈现出来的也是不同设备元件动作画面的组合，只是不会出现各类提示信息，此模块用于对操作人员的考核。系统会检查和记录操作的正确性。考核完毕后出具考核分数、错误操作的步骤，并再现错误操作的动作画面以加深考核人员的印象。同时，也可以在系统中设置故障点，让学员在虚拟环境中巡视故障点，最后根据找到故障点的数量进行评价。

数据分析系统。是该系统的核心部分，它可以详细记录培训者培训数据，通过大数据服务器分析给出考核结果。同时可与其他培训系统进行深度集成，例如可与现有的变电仿真基地系统数据共享，通过多个系统数据的汇总、挖掘，最终可以实现对培训者进行综合测评，给出测评结果，供公司人资部以及各地市公司参考。

4 结语

本系统从变电运维岗位实际需要出发，提出了以VR技术为界面，以大数据平台为基础的变电运维培训系统，可以有效提升员工技能。同时培训数据分析结果可以辅助公司人资部进行培训计划的合理安排，并协助地市公司根据培训者考核情况进行工作安排，提升管理效率和效能。本系统功能完善，扩展性强，便于推广应用到其他技能岗位培训中，从培训效果、安全保障、推广应用等多角度考量，基于VR、大数据技术的变电运维培训是一种低成本、高效率、安全可靠的培训方式，具有极大的应用前景和价值，对电力系统向自动化、智能化、可靠化发展起到积极的推动作用。

参考文献

[1] 褚晶莹.基于UNITY3D技术的VR展台的设计与实现[D].吉林大学，2016.

[2] 王海荣.虚拟现实技术研究与系统实现[J].微计算机信息，2011（5）：210-212.

[3] 王鑫，王丽晔，邵辰飞.基于虚拟现实（VR）技术的电力统一监控平台[J].电子技术与软件工程，2014（18）：183-184.

[4] 鲁强，孔英会，贾俊敏.VR技术及其在电力仿真培训系统中的应用[J].湖南电力，2004（1）：36-39.endprint