基于情景認知的輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓模式與平臺研究

沈靈兵　吳寶貴　方玉群　張秋實

【摘 要】如何對從事輸電線路帶電作業(yè)人員開展規(guī)范、有效的專業(yè)技能培訓，是促進輸電線路帶電作業(yè)大規(guī)模推廣的關(guān)鍵問題之一。本文以“理論研究”為起點，針對輸電線路帶電作業(yè)技能培訓的實際需求，綜合利用現(xiàn)代教育方法、計算機網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)優(yōu)勢，探索一種從“理論基礎(chǔ)->應(yīng)用能力->實操能力” 循序漸進的專業(yè)技能培訓模式，設(shè)計開發(fā)了一套集 “多媒體遠程教學、VR沉浸式訓練、現(xiàn)場操作錄播和培訓管理”為一體的網(wǎng)絡(luò)技能培訓平臺。實際運行表明，輸電線路帶電作業(yè)技能網(wǎng)絡(luò)培訓平臺可實現(xiàn)模塊化、層次化、開放式的輸電線路帶電作業(yè)培訓過程，為培養(yǎng)專業(yè)的人員的實際操作能力搭建起了理論與實踐的橋梁，對培養(yǎng)輸電線路帶電作業(yè)專業(yè)技能人員提供了全方位的理論和實踐指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】帶電作業(yè)；技能培訓；培訓模式；虛擬現(xiàn)實

Research on Network Training Model & Platform for Skills of Live Working

SHEN Ling-bing1 WU Bao-gui1 FANG Yu-qun2 ZHANG Qiu-shi3

（1.State Grid Electric Power Company Training Center； Zhejiang Hangzhou 310000， China；

2.State Grid Jinhua Electric Power Company， Zhejiang Jinhua 321000， China； 3.Shandong University， Shandong Jinan 250000， China）

【Abstract】How to carry out standardized and effective professional skills training for personnel engaged in live working is one of the key issues to promote the large-scale promotion of live working. According to the actual requirements of the skills training， the paper takes the theoretical research as the starting point， makes use of the advantages of modern education methods， computer network ， virtual reality and other technical， explores a step by step skill training model from "theoretical knowledge-> application ability-> operation ability"， designs and develops a network skill training platform， which includes "multimedia distance education， VR immersion training， on-site operating recording and training management". The actual operation shows that the skill training platform achieves modular， hierarchical， open-style distribution network skill training process， builds a bridge between theory and practice for the ability cultivation of the personnel engaged in distribution network live working， provides a full range of theoretical and practical guidance for the training of professional skills of power distribution network live working.

【Key words】Live working； Skills training； Training model； Virtual reality

隨著工業(yè)化進程的日益加快以及人民生活水平的逐步提高，我國的電力需求日漸旺盛，電能輸送量以及供電質(zhì)量必須得到保證，這對我國電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提出了越來越高的要求。配電線路是直接對用戶供電線路，停電后將直接影響到用戶正常的工作及生活，因此，保障輸電線路安全運行，提高其供電可靠性顯得尤為重要。采用帶電作業(yè)方式對輸電線路設(shè)備進行檢修的作業(yè)，可大幅度縮短線路停電時間、提高輸電線路設(shè)備運行可靠性，是目前保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行、提高供電可靠性的重要手段之一[1-2]。

為推廣并確保輸電線路帶電作業(yè)安全有效地開展，對輸電線路帶電作業(yè)項目的操作技能進行有效的培訓勢在必行。而傳統(tǒng)的帶電作業(yè)培訓主要采用理論培訓、現(xiàn)場實操，輔以仿真的方式進行。其中，理論培訓在形象性、直觀性、互動性等方面有待改善，生產(chǎn)人員難以在短時間內(nèi)全面掌握培訓內(nèi)容；現(xiàn)場實操在實際應(yīng)用中易受現(xiàn)場環(huán)境制約，且各地區(qū)實操項目開展過程中差異化明顯；仿真的方式雖然在培訓有了初步應(yīng)用，但覆蓋面及應(yīng)用效果均有待提高。同時隨著不停電作業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對標準化作業(yè)方法進行快速、全面地推廣，缺少一條有利的途徑。因此，現(xiàn)有培訓方式需進一步提升和擴展，以滿足當前實際生產(chǎn)的迫切需要。endprint

隨著互聯(lián)網(wǎng)和各種技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)遠程培訓方式的研究進入了高速發(fā)展的階段，其核心是致力于借助新的現(xiàn)代教育技術(shù)和通信技術(shù)手段，為技術(shù)人員提供更加優(yōu)質(zhì)的教育資源和更好的教學服務(wù)歷程，已經(jīng)成為現(xiàn)代教育發(fā)展的趨勢[3]。因此，本文將專業(yè)教育理念和網(wǎng)絡(luò)培訓技術(shù)引入電力運維技能培訓領(lǐng)域，基于米勒金字塔理論模型構(gòu)建遠程輸電線路帶電作業(yè)技能培訓模式，充分利用計算機網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實及多媒體技術(shù)，建立多樣化、多結(jié)構(gòu)、交互式的網(wǎng)絡(luò)技能培訓平臺，通過最大限度地發(fā)揮學習者的自主性、積極性，實現(xiàn)教學信息的透明化和共享，對輸電線路帶電作業(yè)人員的專業(yè)知識與技能進行模塊化、層次化、開放式系統(tǒng)和規(guī)范培訓。

1 培訓模式構(gòu)建

1.1 技能培訓視域

現(xiàn)階段的輸電線路帶電作業(yè)培訓過程主要在行為主義學習理論指導(dǎo)下對作業(yè)人員進行作業(yè)技能訓練，主要通過教師的引導(dǎo)整個培訓過程的開展，將作業(yè)技能訓練僅作為一個具體教學行為訓練與修正的過程，而忽視了學員作為認知主體的影響。本文提出輸電線路帶電作業(yè)作為一種專業(yè)性極強并存在高度風險的專項技能，其訓練絕不僅是一個簡單的經(jīng)驗?zāi)７潞托拚鴳?yīng)是一個學員主動進行知識建構(gòu)的認知過程。學員不僅是在教師帶領(lǐng)下借助案例進行學習，更應(yīng)主動建構(gòu)自身的知識體系，整體培訓的開展應(yīng)是一個教師主導(dǎo)和學員自主認知有機結(jié)合的過程。

目前，國內(nèi)輸電線路帶電作業(yè)培訓領(lǐng)域在專業(yè)技能方面的模式和平臺研究方面，主要沿用傳統(tǒng)的技能訓練、計算機仿真和虛擬現(xiàn)實培訓的方式，具體如下：

1.1.1 技能訓練

技能訓練實質(zhì)上是以輸電設(shè)備為實際作業(yè)對象，按照師傅帶徒弟的方式進行傳、幫、帶的訓練過程，易受現(xiàn)場環(huán)境制約，培訓周期較長，風險性較大，具有明顯局限性。

1.1.2 計算機仿真

計算機仿真主要是通過二維或三維建模還原的方式還原現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)流程，對理論知識和作業(yè)方法進行演示教學該方式將枯燥的理論學習變得直觀、形象，局限在于演示內(nèi)容是典型方法的示意，由于實際作業(yè)方法存在一定的差異性和靈活，無法對特定的案例進行講解，且缺乏對學員的操作技能培訓能力。

1.1.3 虛擬現(xiàn)實培訓

近年來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展，采用沉浸、交互方式不僅可以讓學員真實感受作業(yè)現(xiàn)場，而且通過對學員操作動作的識別和轉(zhuǎn)換，可以讓學員獲得與真實操作一致的作業(yè)體驗。因此，交互式體驗方式為輸電不停地作業(yè)技能訓練提供了一種新型有效的途徑。

本文將綜合以上三種方式的優(yōu)勢，利用真實的輸電線路帶電作業(yè)設(shè)備、工具、人員的數(shù)據(jù)，通過三維重建技術(shù)建立高精度模型，為輸電線路帶電作業(yè)過程的模擬提供有效的保證。同時，充分利用專業(yè)的教育理念和各種新型技術(shù)，構(gòu)建一種從“理論知識->應(yīng)用能力->技能操作能力” 循序漸進的專業(yè)技能培訓模式，基于網(wǎng)絡(luò)的輸電線路帶電作業(yè)理論知識學習和操作技能培訓模式，為為形成輸電線路帶電作業(yè)專業(yè)技能人員培養(yǎng)的理論和實踐指導(dǎo)進行有益的探索。

1.2 理論基礎(chǔ)

1.2.1 培訓模式理論

理論是任何實踐活動有序開展的基礎(chǔ)，輸電線路帶電作業(yè)技能培訓作為一種實踐性很強、并涉及專業(yè)知識的活動，其培訓模式的構(gòu)建必須要以豐富的教學理論作為參考，從不同視角來指導(dǎo)遠程輸電線路帶電作業(yè)技能培訓模式的構(gòu)建過程。米勒金字塔模型[4]勾畫了一個專業(yè)人員的知識與能力的進階過程和各階段目標，本文基于米勒金字塔模型和輸電線路帶電作業(yè)人員專項能力的實際要求，提出了一個適用于輸電線路帶電作業(yè)專業(yè)的培訓模式，其構(gòu)建過程考慮到從一個新人到一位帶電作業(yè)專家的四個發(fā)展階段：專業(yè)知識學習、現(xiàn)場觀摩、作業(yè)技能訓練、反思提升到實際工作，如圖1所示。

（1）第一階段：專業(yè)知識

輸電線路帶電作業(yè)理論與知識的學習與了解階段，輸電線路帶電作業(yè)技能培訓模式中引入遠程教學模塊，讓學員通過網(wǎng)絡(luò)學習與了解帶電作業(yè)的基本理論知識和操作知識，學習過程擺脫時間、地點的限制。通過融合計算機仿真培訓的方式，讓教學素材變得生動、易懂。

（2）第二階段：應(yīng)用能力

在對專業(yè)知識理解的基礎(chǔ)上，強調(diào)學員對知識的掌握和應(yīng)用能力的提升。遠程培訓中通過匯集各類現(xiàn)場操作視頻資源、遠程作業(yè)現(xiàn)場錄播、帶電作業(yè)專業(yè)遠程教學指導(dǎo)等形式，讓學員在觀摩“別人怎么做”的過程中，結(jié)合自身的理論知識基礎(chǔ)，反復(fù)的揣摩和學習，實現(xiàn)對輸電線路帶電作業(yè)知識的理解和應(yīng)用。

（3）第三階段：實操能力

加強學員對知識和技能的重復(fù)再現(xiàn)能力的訓練，主要通過在遠程技能培訓中引入VR沉浸式訓練方式，讓學員親身體驗真實的輸電不停地作業(yè)情景，通過交互操作方式進行全流程的模擬操作訓練。根據(jù)模擬操作情況由專家進行實時點評，學員通過反思深化對作業(yè)方法和操作要點的理解和掌握。

（4）第四階段：工作表現(xiàn)

通過一定的理論知識和實操技能訓練后，學員已經(jīng)掌握輸電線路帶電作業(yè)的技能要求，初步具備了現(xiàn)場實施的作業(yè)能力。可以在日常作業(yè)過程中通過與他人配合完成既定的作業(yè)任務(wù)，同時在作業(yè)中能夠提出新的問題。此時借助遠程輸電線路帶電作業(yè)培訓平臺，可以不斷對輸電線路帶電作業(yè)的知識和技能進行反思、交流，并不斷提出新問題，為作業(yè)方法和技術(shù)的發(fā)展提供持續(xù)的源動力。

1.2.2 情境認知學習理論

課堂學習到的知識和技能是抽象的、脫離背景的，不同于實踐者在生活中對技能與知識的運用。員工能通過考試，但卻不能將同樣的知識應(yīng)用于實際工作中。情境認知理論研究表明，實際工作中發(fā)生的學習更高效，并能在需要應(yīng)用的場合應(yīng)用，而在課堂中學習的知識，很少能在日常需要的場合調(diào)動出來。

情境認知理論認為[4]，知識在其中得到展開的活動并不脫離學習與認知，而應(yīng)是學習與所學知識整體的一部分，知識視為工具，通過真實事件中的活動可促進學習者對文化的適應(yīng)。真實與逼真的活動，是指通過設(shè)置基于工作的、模仿從業(yè)者真實活動的學習環(huán)境，或者借助信息技術(shù)設(shè)計的逼真、仿真環(huán)境和虛擬實境來提高學習的有效性，并保證知識向真實情境的遷移。情境認知教學模式是以情境認知理論為指導(dǎo)設(shè)計學習情境，使學習者在這一學習情境中進行有意義學習，以更高的效率獲得知識和技能，情境可以是：（1）真實的工作場景；（2）高度的真實，或真實的工作環(huán)境的“虛擬”的代用品；（3）一種可停留的環(huán)境，如：影像或多媒體程序。endprint

因此，情境認知學習理論為遠程輸電線路帶電作業(yè)技能培訓提供了一個重要的理念基礎(chǔ)，是一種能有效促進知識向真實工作情境轉(zhuǎn)化的重要學習理論。將情境認知理論引入輸電線路帶電作業(yè)培訓中，進行培訓內(nèi)容和培訓方式的設(shè)計和開發(fā)，可以使員工獲得的安全知識在實踐中可以正確的遷移，將有效彌補傳統(tǒng)培訓中知識與能力脫節(jié)的問題，使員工能在真實、逼真的環(huán)境中獲得知識，提高分析問題、解決問題的能力。

1.3 培訓模式架構(gòu)

為了形成一套行之有效的輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓方法，首先應(yīng)該了解該系統(tǒng)中各項核心要素以及相互之間的關(guān)聯(lián)性，而“模式”是解決某類問題方法的簡化形式。本文提出以虛擬現(xiàn)實技術(shù)、遠程交流與協(xié)同技術(shù)、微格示教和P2P的視音頻直播技術(shù)、多傳感交互和高分辨顯示等技術(shù)為支撐，首先搭建網(wǎng)絡(luò)培訓平臺的技術(shù)環(huán)境；再基于米勒金字塔模型和情境認知學習理論構(gòu)建輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓模式，體現(xiàn)遠程培訓的各個環(huán)節(jié)和培訓過程實現(xiàn)的技術(shù)支撐。

如圖2所示，輸電線路帶電作業(yè)技能培訓是該模式的核心目標，對象認定、內(nèi)容選擇、方式確定和反思評價是本模式的主要組成部分，分別表示培訓應(yīng)用中相關(guān)聯(lián)的各環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)遠程環(huán)境上的學員、實踐共同體、知識理論、教學課件等元素是各個環(huán)節(jié)中必不可缺的具體內(nèi)容和支持條件，各個組成內(nèi)涵與功能如下：

1.3.1 對象認定

建立培訓模式首先應(yīng)確定培訓對象，該環(huán)節(jié)是確定后續(xù)培訓內(nèi)容和培訓方式的重要前提，本文即從事輸電線路帶電作業(yè)工作的相關(guān)人員。在基于網(wǎng)絡(luò)遠程培訓的形式中，學員的信息首先由相關(guān)單位指定，當學員登入系統(tǒng)后，可以進入自主培訓過程。

1.3.2 內(nèi)容選擇

可以由學員自主選擇培訓內(nèi)容，但其選擇范圍與自身的知識能力范圍相對應(yīng)，由系統(tǒng)制定的培訓策略根據(jù)學員的層次進行劃分，主要包括知識和理論（帶電作業(yè)的理論知識）、應(yīng)用能力（觀摩學習）和操作能力（模擬操作訓練）。

1.3.3 方式確定

學習方式直接影響各內(nèi)容的學習效果，與各項培訓內(nèi)容對應(yīng)，也是本模式的核心環(huán)節(jié)。本模式中的知識和理論主要以多媒體資料、三維教學課件或?qū)＜抑v座視頻點播的形式開展。應(yīng)用能力主要借助三維仿真技術(shù)，以微格示教或案例點播的方式，讓學員在觀摩中構(gòu)建自身的知識應(yīng)用能力。操作能力主要借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學員通常開展沉浸式操作訓練來鍛煉自身的操作技能。通過提供了自由選擇學習方式的極大靈活性，體現(xiàn)了以學員為主體和因人而異的教育原則。

1.3.4 反思評價

依據(jù)舍恩反思性實踐的思想，反思是指學習者以自己或他人的學習或操作過程為思考對象，對其所作行為、決策以及由此產(chǎn)生的結(jié)果進行審視和分析，通過提高自我認知水平來促進應(yīng)用技能提高和思想的轉(zhuǎn)變。本文主要針對作業(yè)方法的應(yīng)用與實際操作能力的培養(yǎng)，整個學習過程應(yīng)該是一個不斷反思或相互交流與評價的過程，學員通過將平時所學的理論知識和經(jīng)驗作為反思的參照，根據(jù)反思的結(jié)果可以促進自己操作技能的提升。因此，反思評價是網(wǎng)絡(luò)培訓中必不可少的一個環(huán)節(jié)。

1.4 支撐條件

培訓模式是圍繞著一定的培訓目標和任務(wù)設(shè)計的，其有效應(yīng)用必須具備一定的支撐條件。本文涉及的支撐條件主要包括網(wǎng)絡(luò)遠程環(huán)境、培訓對象與內(nèi)容、培訓方式和實踐共同體。

1.4.1 網(wǎng)絡(luò)遠程環(huán)境

本文基于瀏覽器/服務(wù)器（B/S）和瀏覽器/客戶端（C/S）的混合架構(gòu)、流媒體控制服務(wù)器（MCU）的配置、視音頻直播、VR沉浸式訓練平臺的接入以及強大的數(shù)字資源庫的支持等為基礎(chǔ)構(gòu)建整個培訓環(huán)境。可以支持單位內(nèi)網(wǎng)上不同地域的信息連接，支持本地的視音頻現(xiàn)場直播、微格示教、VR模擬操作、學習過的記錄、多媒體教學課件的存取等功能，可實時進行現(xiàn)場直播實訓現(xiàn)場的操作過程。

1.4.2 培訓對象與內(nèi)容

在遠程輸電線路帶電作業(yè)技能培訓提供的開放式培訓環(huán)境中，培訓對象可涵蓋很多方面的人員，主要是系統(tǒng)內(nèi)輸電不停電檢修相關(guān)崗位的在職人員、新人、管理人員、專家等。每個培訓對象是實踐共同體的成員之一， 在培訓中可以進行交流與互動，分享知識和經(jīng)驗。培訓內(nèi)容是培訓的支撐，本文根據(jù)米勒模型對輸電線路帶電作業(yè)的內(nèi)容進行了具體劃分，包括帶電作業(yè)知識和理論（帶電作業(yè)的基本原理、帶電作業(yè)材料的機電特性、帶電作業(yè)的安全技術(shù)與防護、帶電作業(yè)工具的試驗及使用管理、帶電作業(yè)人員條件及有關(guān)要求）、應(yīng)用能力（工具檢查、絕緣遮蔽、更換絕緣子、安全技術(shù)等）和操作能力（四類33項目輸電線路帶電作業(yè)項目）。

2 培訓平臺設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)

輸電線路帶電作業(yè)培訓對象主要是本專業(yè)的職工和系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)人員，該類培訓對同一批次受訓人員集中進行，易于建立局域網(wǎng)，因此，公司內(nèi)部采用C/S模，此模式將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù)器來實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通信開銷。信息的發(fā)布、交流、遠程培訓等還得依賴于外網(wǎng)，這就使得基于內(nèi)部局域網(wǎng)的C/S模式無法在整個電力系統(tǒng)范圍內(nèi)使用，而基于Web服務(wù)器的B/S模式則能夠方便地實現(xiàn)培訓中心內(nèi)外互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)信息共享。此外，系統(tǒng)還采用P2P技術(shù)，來解決網(wǎng)絡(luò)傳輸和處理海量信息時的負載均衡和信息共享問題。根據(jù)上述分析，本文以公司內(nèi)的局域網(wǎng)和公共的互聯(lián)網(wǎng)為傳輸通道，以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的技術(shù)支撐，采用以C/S為主B/S為輔的混合模式構(gòu)架組建輸電線路帶電作業(yè)遠程培訓平臺[5]，包括數(shù)據(jù)層，應(yīng)用層和視圖層，如圖3所示。該架構(gòu)可以提高層與層之間的獨立性，便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集中管理，增強系統(tǒng)各組件的可移植性、重用性和擴展性。

1）視圖層：提供系統(tǒng)的一個工作界面，使用戶進行登錄、查詢和操作。C/S模式采用C#.NET以Windows窗體的形式顯示，主要提供網(wǎng)絡(luò)平臺上輸電線路帶電作業(yè)項目的仿真操作。B/S模式采用基于ASP.NET的瀏覽器方式呈現(xiàn)。endprint

2）應(yīng)用層：進行應(yīng)用邏輯處理、數(shù)據(jù)分析等工作。在C/S模式開發(fā)中，應(yīng)用層在System.Data命名空間下，通過ADO.NET中主要的類，運用C#語言編寫數(shù)據(jù)庫管理驅(qū)動程序，為客戶端提供一個與底層數(shù)據(jù)庫聯(lián)系的接口。在B/S模式開發(fā)中，應(yīng)用了ASP.NET將HTML語言與ActiveX組件組合共同創(chuàng)建了Web應(yīng)用程序。IE用戶向應(yīng)用層發(fā)送HTTP服務(wù)請求時，該程序一方面與網(wǎng)絡(luò)變量交換信息，另一方面客戶端通過瀏覽器執(zhí)行服務(wù)器中的ASP.NET文件，ADO.NET使數(shù)據(jù)庫執(zhí)行SQL語句，Web服務(wù)器能快速有效的把數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，并將執(zhí)行結(jié)果返回給客戶端。

3）數(shù)據(jù)層：作為系統(tǒng)的核心管理層，負責對數(shù)據(jù)庫進行管理，完成應(yīng)用層提交的查詢；進行數(shù)據(jù)的更新和存儲，實現(xiàn)同數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的通信。

2.2 系統(tǒng)功能構(gòu)成

輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓平臺主[6]要由數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層、表現(xiàn)層等四大部分組成，以數(shù)據(jù)層建設(shè)為基礎(chǔ)，以軟件技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為支撐，以應(yīng)用功能為核心進行設(shè)計和開發(fā)，如圖4所示。

從系統(tǒng)應(yīng)用功能角度劃分，本文所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)培訓平臺主要由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和培訓管理平臺構(gòu)成。

2.2.1 培訓管理平臺

培訓管里平臺作為整個系統(tǒng)的中樞，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)培訓平臺各項功能和資料的控制與管理，主要包括培訓管理（學員信息管理、培訓內(nèi)容和方式的確定、多媒體教學的控制）、考核管理、資源管理以及平臺與遠程網(wǎng)絡(luò)的信息通信等功能。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺[7]由多媒體遠程教學、VR沉浸式訓練、現(xiàn)場操作錄播等培訓支撐平臺組成。多媒體遠程教學平臺由數(shù)據(jù)服務(wù)器、直播教室、計算機等各種多媒體設(shè)備組成，實現(xiàn)專業(yè)知識的課程點播、案例教學、專家講座、考核評價、信息交流、現(xiàn)場錄播回放等功能，可以為學習者在同一時間提供多項不同的培訓內(nèi)容，是網(wǎng)絡(luò)平臺的主體之一。VR沉浸式訓練平臺采用三維虛擬現(xiàn)實引擎技術(shù)、多通道視頻輸出技術(shù)、虛擬人驅(qū)動技術(shù)、體感交互和漫游技術(shù)構(gòu)建專業(yè)的交互是培訓設(shè)備，實現(xiàn)輸電線路帶電作業(yè)項目的全流程交互模擬操作訓練和作業(yè)環(huán)境的沉浸式體驗功能。現(xiàn)場操作錄播從多個角度實時記錄作業(yè)現(xiàn)場的關(guān)鍵操作情況，實時傳輸至多媒體遠程教學平臺形成視頻文件保存，為現(xiàn)場錄播回放提供數(shù)據(jù)來源，供瀏覽播放、交流討論使用。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 P2P技術(shù)

P2P[8-9]是Pear to Pear的簡寫，即“對等網(wǎng)絡(luò)”。P2P改變Internet現(xiàn)在的以大型網(wǎng)絡(luò)為中心的狀態(tài)，系統(tǒng)中沒有明確的服務(wù)器和客戶機之分，每個主機既是服務(wù)器也可作為客戶機，如圖5所示。通過使Internet上的計算機相互平等的連接，可以讓網(wǎng)絡(luò)中的信息數(shù)量、成本資源都向互聯(lián)網(wǎng)上各點均勻分布，客戶端之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)緩存的共享，從而減少對服務(wù)器的訪問，減輕了服務(wù)器的負擔，降低了系統(tǒng)發(fā)生瓶頸的可能性。本文采有P2P技術(shù)構(gòu)建輸電線路帶電作業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓平臺，在網(wǎng)絡(luò)資源利用率、消除服務(wù)器瓶頸等方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。

2.3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)[10]是通過三維圖形仿真、多傳感交互控制以及高分辨顯示等技術(shù)生成逼真的虛擬環(huán)境，得到一個可以看到、聽到甚至觸摸到的虛擬環(huán)境，用戶通過實時交互、感知和操作虛擬世界中的各種對象，可以獲得身臨其境的感受和體會[]。本文借助Oculus頭盔顯示器和Leap Motion控制器建立VR沉浸式訓練硬件平臺，通過頭戴式眼鏡顯示器觀察視景，實現(xiàn)輸電線路帶電作業(yè)過程的沉浸式體驗；通過建立基于手勢的輸電線路帶電作業(yè)體驗交互控制方法，采用手勢識別技術(shù)進行作業(yè)過程的交互控制，將學員的動作實時反映到虛擬系統(tǒng)中，實現(xiàn)工器具操作、作業(yè)點選擇等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的互動操作，提升操作訓練的自由度和培訓效果。

圖6 Oculus頭盔顯示器和Leap Motion控制器

2.4 平臺的實現(xiàn)和應(yīng)用

本文基于以上內(nèi)容進行輸電線路帶電作業(yè)技能網(wǎng)絡(luò)培訓平臺的開發(fā)和應(yīng)用，借助“多媒體遠程教學、VR沉浸式訓練、現(xiàn)場操作錄播和培訓管理”為一體的網(wǎng)絡(luò)技能培訓平臺，實現(xiàn)了專業(yè)知識學習、應(yīng)用能力學習、操作技能訓練、交流反思評價等培訓應(yīng)用功能，如圖7所示。該平臺在某省電力公司范圍內(nèi)進行示范應(yīng)該，通過開展以“前期準備—〉技能—〉協(xié)作反思與評價”的網(wǎng)絡(luò)培訓過程，實現(xiàn)了讓學員達到知識和技能的深度理解和牢固掌握的雙重目標。

3 結(jié)論

本文從現(xiàn)階段輸電線路帶電作業(yè)技能培訓的實際需求出發(fā)，綜合利用現(xiàn)代教育方法、計算機網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實（VR）等技術(shù)的優(yōu)勢，探索了一種循序漸進的專業(yè)技能培訓模式，設(shè)計開發(fā)了一套模塊化、層次化、開放式的網(wǎng)絡(luò)技能培訓平臺，為培養(yǎng)專業(yè)的人員的實際操作能力搭建起了理論與實踐的橋梁。

（1）以米勒金字塔模型和情境認知學習理論為基礎(chǔ)，提出了一種從“理論知識->應(yīng)用能力->技能操作能力”的循序漸進的網(wǎng)絡(luò)培訓模式，為有效卡在輸電線路帶電作業(yè)的技能培訓工作奠定了基礎(chǔ)。

（2）綜合虛擬現(xiàn)實技術(shù)、遠程交流與協(xié)同技術(shù)、微格示教和P2P的視音頻直播技術(shù)、多傳感交互和高分辨顯示等技術(shù)，構(gòu)建了集 “多媒體遠程教學、VR沉浸式訓練、現(xiàn)場操作錄播和培訓管理”為一體網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)了專業(yè)知識學習、應(yīng)用能力學習、操作技能訓練、交流反思評價等培訓應(yīng)用功能，可以對輸電線路帶電作業(yè)專業(yè)技能人員提供了全方位的理論和實踐指導(dǎo)。

圖7 培訓應(yīng)用功能圖

本文所建立模式和平臺在滿足現(xiàn)階段輸電線路帶電作業(yè)培訓需求的同時，還為培訓需求的發(fā)展提供了極大的發(fā)展空間，為我國輸電線路帶電作業(yè)培訓工作的推進進行了有益的探索。

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[責任編輯：朱麗娜]endprint