畢會(huì)靜 李兵 張紅艷 高峰 秦科源

摘要 在電力安全生產(chǎn)中，電力系統(tǒng)運(yùn)行是重要環(huán)節(jié)之一，其安全性與可靠性對(duì)電力人員提出較高要求，不但要掌握理論知識(shí)，還要鍛煉操作技能、提高實(shí)踐能力，所以電力培訓(xùn)一直都受到廣泛的重視。下面就對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力培訓(xùn)中的應(yīng)用進(jìn)行探究，幫助打造素質(zhì)過硬的電力人才隊(duì)伍。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 電力培訓(xùn) 應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，就是根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)，將一種模擬環(huán)境有效地生成，然后運(yùn)用各類傳感設(shè)備，引領(lǐng)用戶到計(jì)算機(jī)所創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境中，從而使虛擬環(huán)境與用戶直接的交互得以有效地實(shí)現(xiàn)，用戶在這個(gè)過程中，可以將環(huán)境中的各項(xiàng)先進(jìn)功能的技術(shù)自由地進(jìn)行運(yùn)用。

1 簡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1.1 概念及特點(diǎn)

1.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)就是利用計(jì)算機(jī)來將虛擬化的一種空間環(huán)境創(chuàng)造出來，有效運(yùn)用多種傳感設(shè)備使用戶直接進(jìn)入到有關(guān)的環(huán)境中，致使環(huán)境與用戶直接的交互得以有效地實(shí)現(xiàn)。虛擬化空間環(huán)境，就是由計(jì)算機(jī)獲取的具有表面色彩的立體化的圖像，既可以是憑空的構(gòu)想，又可以將某種特定的現(xiàn)實(shí)空間真實(shí)地進(jìn)行再現(xiàn)。在人與機(jī)器交互的過程中，需要應(yīng)用數(shù)據(jù)手套和立體頭盔以及數(shù)據(jù)衣物等相關(guān)的設(shè)備，人要將這些設(shè)備穿戴上，才能夠?qū)⑻摂M空間的交互得以有效地實(shí)現(xiàn)。

1.1.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）沉浸性。就是作為主導(dǎo)者的計(jì)算機(jī)操作者，沉浸在虛擬的空間之中，利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境和多維方式，來將人與機(jī)器的交互有效地實(shí)現(xiàn)，致使參與者對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維虛擬環(huán)境能夠全方位地沉入其中，并且因此而將身臨其境的感覺形成。

（2）構(gòu)想性。就是有效運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，對(duì)于綜合集成環(huán)境中的相互結(jié)合進(jìn)行定性和定量，致使人們能夠深度地認(rèn)知概念，并且因此而有新的想法產(chǎn)生，充分地發(fā)揮出人創(chuàng)造性的思維。

（3）交互性。虛擬環(huán)境與操作人員遇到不同對(duì)象相互作用的能力，就是將人與機(jī)器和諧得以實(shí)現(xiàn)的核心要素。無論是目標(biāo)對(duì)象可操作性，還是用戶環(huán)境中獲取的反饋程度，以及物體在虛擬環(huán)境中物理規(guī)律運(yùn)行的程度等，交互性都包括了。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 實(shí)時(shí)生成三維立體圖像

從當(dāng)前來看，這種技術(shù)手段已經(jīng)非常成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于很多的領(lǐng)域之中，特別是制作動(dòng)漫作品，非常普遍。在不影響圖像容量和質(zhì)量的前提下，如何將刷新的頻率增強(qiáng)，是當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

1.2.2 系統(tǒng)集成技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)中，無論涵括的感知型數(shù)據(jù)信息，還是模型，都非常龐大，所以，集成系統(tǒng)技術(shù)的價(jià)值和作用至關(guān)重要。系統(tǒng)集成技術(shù)中既包括模型標(biāo)定和信息同步，又包括管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等相關(guān)技術(shù)的內(nèi)容。

1.2.3 立體顯示和傳感技術(shù)

若想將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得以有效地實(shí)現(xiàn)，底層核心技術(shù)至關(guān)重要，也就是傳感器和立體現(xiàn)實(shí)的技術(shù)。從當(dāng)前來看，針對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)建的需求，現(xiàn)存虛擬的現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備還很難滿足，所以，研發(fā)新型三維顯示技術(shù)還需要不斷地加強(qiáng)。

2 虛擬電力培訓(xùn)系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 虛擬電力培訓(xùn)系統(tǒng)

針對(duì)于電系統(tǒng)而言，電自身的危險(xiǎn)性就非常大，生產(chǎn)電力資源的各個(gè)環(huán)節(jié)，大量安全隱患問題都有可能存在，也并非現(xiàn)場的所有人都可以進(jìn)入;電力設(shè)備一旦有安全事故出現(xiàn)，就會(huì)損失很大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)。有效運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)培訓(xùn)相關(guān)受訓(xùn)人員的工作進(jìn)行開展，既能夠?qū)①Y金花費(fèi)很大程度地降低，又能夠?qū)⑽ｋU(xiǎn)性的因素有效地降低，還能夠更加緊密地將各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，致使電力系統(tǒng)的培訓(xùn)人員能夠全面地了解電力系統(tǒng)，針對(duì)于現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)中接觸不到的內(nèi)容也能夠?qū)W習(xí)到。在培訓(xùn)電力工作實(shí)際的過程中，可以將一套培訓(xùn)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來，無論是電力系統(tǒng)的變壓器和斷路器，還是開關(guān)等相關(guān)系統(tǒng)的技術(shù)原理，都包括在這套培訓(xùn)電力系統(tǒng)中。

2.2 構(gòu)建三維場景模型

2.2.1 構(gòu)建三維模型

人將外界信息進(jìn)行獲取時(shí)，超出70%信息是由視覺獲取的。所以，構(gòu)建真實(shí)場景是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的核心，無論是聲音，還是三維模型等都包括在內(nèi)。

（1）若構(gòu)建的模型比較簡單，可以運(yùn)用3DS Max提供的基礎(chǔ)模型來構(gòu)建2D和3D模型;構(gòu)建的模型如果不規(guī)則，可以利用NURBS來構(gòu)建細(xì)分曲面模型和曲面的模型。

（2）利用柔性選擇方式的那部分，應(yīng)該先將頂點(diǎn)選取，在將頂點(diǎn)進(jìn)行變換的過程中，致使柔和與光滑的作用得以有效地實(shí)現(xiàn)，尤其是比較復(fù)雜的構(gòu)件模型，效果非常好。

（3）利用放樣建立模型時(shí)，放樣可以結(jié)合Twist、Scale、Bevel、Teeter以及Fit等各種方法共同進(jìn)行應(yīng)用，從而運(yùn)用簡易放樣將復(fù)雜的模型構(gòu)建出來，以免由于模型冗余而將較小的模型產(chǎn)生。

（4）在不同系統(tǒng)的元件之中，流動(dòng)液體油的趨勢運(yùn)用平面貼圖方法構(gòu)建模型，可以有效運(yùn)用Mesh來模擬編輯流動(dòng)液體的趨勢，從而簡化粒子系統(tǒng)復(fù)雜的程度。

2.2.2 實(shí)現(xiàn)三維場景

構(gòu)建三維模型以后，就可以用構(gòu)建模型將三維場景生成。可以利用OPenGL，獲得各類模型數(shù)據(jù)，是其中主要的一項(xiàng)功能，三維物體模型數(shù)據(jù)不需要編寫成完全的固化格式。利用構(gòu)建三維模型的軟件，來將電力系統(tǒng)元件模型進(jìn)行構(gòu)建，再運(yùn)用OPenGL將三維場景生成，簡化處理構(gòu)建模型的步驟也就實(shí)現(xiàn)了。

2.2.3 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)交互

將電力培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，既要將三維場景模型建立起來，又需要人機(jī)界面將人機(jī)交互有效地實(shí)現(xiàn)，從而使培訓(xùn)效果的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。在培訓(xùn)電力系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該應(yīng)用可視化人機(jī)界面交互的形式來設(shè)計(jì)界面，對(duì)于操作三維場景模型的方式，應(yīng)該在界面中，明確告知受訓(xùn)人員。受訓(xùn)人員不需要專業(yè)系統(tǒng)化地認(rèn)識(shí)，也能夠操控場景的模型，從而使培訓(xùn)目的得以實(shí)現(xiàn)。

3 總結(jié)

綜上所述，在教育培訓(xùn)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，該系統(tǒng)能夠?qū)⒏蟮谋憬菪蕴峁┙o授課教師和培訓(xùn)學(xué)員，從而使學(xué)員的技術(shù)水平有效地增強(qiáng)。

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