文/潘侃 尹春林

近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模越來越大，國民經(jīng)濟發(fā)展迅速，電網(wǎng)運行的安全性也越來越受各方重視，因為電網(wǎng)事故可能造成的影響范圍愈來愈大，對社會、政治等造成的影響越加明顯。電力工作人員承擔著較為重大的責任，而目前電力行業(yè)的工作人員更新比較頻繁，造成專業(yè)水平參差不齊、人為操作事故不能完全杜絕，所以提高電力工作人員技能水平成為當前電網(wǎng)安全生產(chǎn)的首要任務。由于電力系統(tǒng)的特殊性，人員培訓和實操訓練不能在實際運行的電力設備上進行，而建設實操培訓基地存在設備貴、投資大、占 地廣、維護困難、同時培訓人數(shù)有限等諸多限制，難以滿足大規(guī)模 人員培訓的需要。而另一方面，隨著現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，逐漸步入正軌，且能實際解決現(xiàn)實操作中遇到的諸多問題，對提升電網(wǎng)工作者技能水平和綜合素質(zhì)起到了一個實際性的作用。具有重要的現(xiàn)實意義。

1 基于AR和VR的關(guān)鍵技術(shù)

VR指的就是一種通過使用電子計算機，生成一種具有交互性和動態(tài)性的三維效果，提供用戶關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，以此來逼真地模擬出真實的背景或是環(huán)境，使得參與者在做出各種實體行為的過程當中能夠?qū)崿F(xiàn)實時互動的技術(shù)。VR技術(shù)體驗最主要是借助VR設備，通過使用VR設備可以在使用者面前展現(xiàn)出虛擬的世界，但無論其做出何種實體行為均可以同虛擬世界實現(xiàn)同步匹配，一般情況下VR設備有著較強的不透光性，將用戶與外部真實世界完全隔離開來，使其能夠全身心地投入在虛擬世界當中。

AR增強現(xiàn)實 (Augmented Reality，AR)，它的主要技術(shù)特點是虛實結(jié)合和實時交互，是對現(xiàn)實世界的“增強”。虛擬世界與真實世界中的信息內(nèi)容通過相互疊加和顯示在同一顯示器中，也能夠有效實現(xiàn)信息之間的補充和完善。增強現(xiàn)實系統(tǒng)可以立即識別出人們看到的事物，并且檢索和顯示與該景象相關(guān)的數(shù)據(jù)。

表1

圖1

2 步驟

通過對科技創(chuàng)新成果資料進行整理，依照如下：2.1、2.2、2.3、2.4建立VR、AR強化應用梳理對象；其次，對科技創(chuàng)新成果更生動、形象地理解。

2.1 梳理對象

通過對科技創(chuàng)新成果資料進行整理，成果主要分為：設備創(chuàng)新和應用創(chuàng)新。如表1所示。

2.2 對象建模

（1）結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：對對象的外部、內(nèi)部構(gòu)成進行建模。

（2）材質(zhì)創(chuàng)新：對對象的材質(zhì)光澤進行建模。

（3）應用創(chuàng)新：對對象的應用場景進行建模。

2.3 交互設計

（1）交互前：①交互有明顯變化：側(cè)重于變化征兆的對比；②交互沒有明顯變化：側(cè)重于設備應用前的準備工作。

（2）交互中：能夠全面體現(xiàn)成果的應用過程，能具體突出成果創(chuàng)新性。

（3）交互后：能體現(xiàn)成果的應用成效。

2.4 體驗設計

（1）沉浸性：提供用戶關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓用戶如同身歷其境一般。

（2）多維性：立體地看到虛擬世界中的設備，并且能看到設備內(nèi)部零件。

（3）互動性：用戶現(xiàn)實中的活動能夠在虛擬現(xiàn)實中得到實時反饋，做出相應動作。

3 變電站智能巡檢場景研究

變電站智能巡檢是提供一套基于VR全景的變電站三維仿真系統(tǒng)，技術(shù)特點是以虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為出發(fā)點，在三維模型中監(jiān)測變電站實時情況的變化，對變電站的相關(guān)信息進行了解和對顯示的有用信息進行提取。這樣提升用戶在虛擬變電站環(huán)境里的沉浸感，在工作演練、操作模擬、工作流程培訓等方面達到了自然交互性的超現(xiàn)實體驗，并且解決了之前工作人員要對多個信息系統(tǒng)進行查詢的繁瑣，變電站智能巡檢主要以設備為單位，把相關(guān)設備的有用信息和數(shù)據(jù)進行集中融合，再統(tǒng)一展示。工作者帶上VR眼鏡，并利用手柄在室內(nèi)不用移動步伐就可定位不同位置并移動到指定位置，對變電站中各個位置的設備進行查看，同時，利用手柄紅外線指到需要查看的設備來顯示其相關(guān)信息，這樣不但減輕了工作人員的任務量，還能增強用戶的體驗感和對變電站的認同感，從而促進電力企業(yè)長期發(fā)展。

4 雪山桿塔智能檢測

雪山長年積雪，上山是個困難的問題，再對桿塔設備人工地進行信息采集和記錄是難以完成和危險的工作。所以采用與變電站智能巡檢一樣的技術(shù)，對在雪山上的桿塔進行實時監(jiān)測和提取數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一展示，工作者帶上VR眼鏡，打開手柄，戴上耳機能更身臨其境地體會雪山場景，對桿塔高度、電壓等有用信息進行查看。因為周遭樹木生長會對桿塔輸電造成影響，所以桿塔周圍樹木的高度和未來生長趨勢都是需要進行實時監(jiān)測的重要數(shù)據(jù)。

5 增強現(xiàn)實的實際工作輔助及應用

用戶借助于手機、或者穿戴設備等電子終端將虛擬的事物無縫地融合到現(xiàn)實世界。將設備認知與增強現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對工作現(xiàn)場電力設備外形、結(jié)構(gòu)、功能等知識點的即時學習，提升培訓資源對工作現(xiàn)場輔助動態(tài)支撐的便捷水平。工作者用手機掃描紙張上的設備模型，在手機上出現(xiàn)立體設備，可以全方位查看設備，并且立體展現(xiàn)實際操作情景，讓工作者更直觀了解設備功能。還有一些變電站的模型也可很直觀地展現(xiàn)。如圖1所示。

6 結(jié)束語

本文通過開展基于VR技術(shù)和AR技術(shù)的分析模塊的研究，以提高電網(wǎng)運行安全性，從經(jīng)濟、政治等各方面影響和提高電力工作人員技能水平和綜合素質(zhì)為目的，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn)對變電站進行智能巡檢，以此來提升用戶在虛擬變電站環(huán)境里的沉浸感，在工作演練、操作模擬、工作流程培訓等方面達到了自然交互性的超現(xiàn)實體驗。并且對一些高危地點的桿塔輸電信息進行實時監(jiān)測并有效排除一些可能發(fā)生的干擾因素；而基于增強現(xiàn)實技術(shù)可對工作者進行設備認知培訓，使工作者更直觀地認識一些設備的實際功能，并學習其操作，也可對變電站更直觀地觀察。從而促進電力企業(yè)長期發(fā)展。