譚泊++王玲++林峰++馬藝聞?+任韻潔+?張一哲
DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.019
摘 要:變電站智能化的深入、新能源設備的不斷接入,對變電運維人員的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。虛擬現(xiàn)實作為前沿技術,為培訓方式的變革帶來了新的契機。本文將VR技術、大數(shù)據(jù)技術引入培訓工作,設計并建立一個基于VR、大數(shù)據(jù)平臺的變電運維培訓系統(tǒng)。該系統(tǒng)可可提供培訓者的“診斷書”,為公司人資部、地市公司以及培訓者個人提供培訓規(guī)劃,建設一支高水平變電運維人才隊伍。
關鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術 變電運維 培訓系統(tǒng)
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)09(a)-0019-02
1 項目背景
1.1 變電運維實際培訓需要
調(diào)研發(fā)現(xiàn),陜西系統(tǒng)變電運維崗位人員數(shù)量較多,達到近2300余人,其中330kv及以上運行人員1100余人,110kv及以下1200余人,培訓需求人員基數(shù)大。同時,目前的變電運維培訓多以平面仿真系統(tǒng)培訓為主,操作人員只能通過軟件對一二次設備進行感官認識,無法體會實物操作過程,與工作現(xiàn)場有著明顯的差異。
1.2 虛擬現(xiàn)實(VR)技術發(fā)展
VR技術以構造虛擬現(xiàn)實環(huán)境為基礎,大大提高了變電站場景的真實感、沉浸感和可交互性,可以讓學員身臨其境地置身于各種真實、復雜、難度不一的電力生產(chǎn)虛擬現(xiàn)實環(huán)境之中。在這種環(huán)境中,學員不僅可以大膽嘗試各種實際操作,更為重要的是,當學員因誤操作而導致事故時,VR技術也可相應給出視覺、聽覺、體感上的“小刺激”。
1.3 構建大數(shù)據(jù)培訓平臺的普遍要求
當前的培訓模式下,無法依據(jù)培訓數(shù)據(jù)對培訓者進行全方位分析。本培訓系統(tǒng)具有培訓大數(shù)據(jù)分析功能,使用數(shù)據(jù)挖掘等方法,實現(xiàn)信息的有效提取、分析。同時,該系統(tǒng)還可參考變電運維崗位評價標準對培訓者進行綜合素質(zhì)測評,為公司人資部編制培訓計劃,地市公司崗位人員安排以及培訓人員安排給出建議。
2 項目概述
VR技術是融合眾多的視、聽、觸信息,以3D模擬的形式展現(xiàn)給使用者。將VR技術引入變電運維崗位培訓中來,通過人機交互技術以及觸覺反饋技術,受訓者在虛擬空間中進行模擬操作,以安全的、有良好視覺效果的和人機互動的方式身臨其境,使得培訓效果大大提高。
2.1 引用虛擬現(xiàn)實技術
將虛擬現(xiàn)實技術應用到變電運維崗位培訓過程中,還原生產(chǎn)現(xiàn)場工作場景,提升了展示效果,實現(xiàn)了變電運維人員沉浸式培訓體驗。同時打破了傳統(tǒng)培訓的時間、空間限制,培訓者使用設備可在任意地點、任意時刻進行培訓,縮短培訓周期,有效地解放了培訓師以及培訓者時間,提升了培訓效率,節(jié)約了培訓成本。
2.2 共享資源素材
構建出變電運維崗位人員崗位勝任能力模型,充分考慮學員創(chuàng)新精神和動手能力。統(tǒng)一VR編輯器,建立云端海量共享資源素材庫,為培訓師、學員提供自由發(fā)揮的空間,激發(fā)培訓者興趣,努力把學習者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者。
2.3 構建培訓大數(shù)據(jù)中心
運用大數(shù)據(jù)管理技術,構建培訓大數(shù)據(jù)中心,為培訓管理提供統(tǒng)一權威數(shù)據(jù)源,實現(xiàn)培訓數(shù)據(jù)信息共享。系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一規(guī)則存儲在培訓大數(shù)據(jù)中心,保證了數(shù)據(jù)的獨立性、可靠性、安全性和完整性,減少了數(shù)據(jù)冗余,有效提高了數(shù)據(jù)獲取效率及共享水平,并可對這些數(shù)據(jù)進行充分挖掘和應用,為培訓效果分析、培訓計劃安排以及變電運維崗位人員勝任能力評價奠定了堅實基礎。
3 培訓系統(tǒng)設計
根據(jù)變電運維崗位典型工作任務,構建VR技術的變電運維培訓系統(tǒng),主要包括VR環(huán)境下的模擬操作系統(tǒng)、培訓考核系統(tǒng)以及基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)三部分,以期對變電運維人員的綜合能力進行培訓、考核、分析。系統(tǒng)操作涵蓋變電運維專業(yè)的設備巡檢、倒閘操作、異常及故障處理等標準化培訓教學流程。
3.1 設計理念
基于VR+的變電運維培訓系統(tǒng)具備可視化管理界面,設計人員可以通過“所見即所得”的方式對虛擬場景進行設計和調(diào)整。引擎系統(tǒng)能夠管理系統(tǒng)中所有資源的接口,允許設計人員能夠針對特定需求設計和添加功能模塊。同時,模擬操作環(huán)境還可以通過設置,將設備的安全操作規(guī)范、注意事項等以文字、圖像的方式呈現(xiàn)在學員眼前,說明并引導學員進行操作。除此之外,充分考慮培養(yǎng)學員創(chuàng)新精神和動手能力,統(tǒng)一VR編輯器,建立云端海量資源素材庫,為培訓師、學員提供自由發(fā)揮的空間,把學習者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者,具有一定的前瞻性。
3.2 系統(tǒng)環(huán)境
軟件環(huán)境。包括培訓平臺、VR編輯器、VR資源庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。
硬件環(huán)境。包括VR頭戴顯示設備、振動手套、主機、網(wǎng)絡設備等。
3.3 系統(tǒng)構成
模擬操作系統(tǒng)。主要建立了一個包含3D動畫、聲音以及振動的虛擬環(huán)境系統(tǒng),可通過視覺、聽覺、觸覺等形式反饋給操作人員。支持操作人員進行交互式的模擬操作訓練,將操作過程和結果通過仿真動畫的形式可視化地呈現(xiàn)出來。培訓者進行培訓時可根據(jù)自身需要選擇某個完整操作過程或單個操作步驟,并根據(jù)實際情況選擇系統(tǒng)會進行各類提示,同時看到設備的動作過程,包括聲、光以及誤操作后的場景。
培訓考核系統(tǒng)。建立在模擬操作系統(tǒng)上,所呈現(xiàn)出來的也是不同設備元件動作畫面的組合,只是不會出現(xiàn)各類提示信息,此模塊用于對操作人員的考核。系統(tǒng)會檢查和記錄操作的正確性。考核完畢后出具考核分數(shù)、錯誤操作的步驟,并再現(xiàn)錯誤操作的動作畫面以加深考核人員的印象。同時,也可以在系統(tǒng)中設置故障點,讓學員在虛擬環(huán)境中巡視故障點,最后根據(jù)找到故障點的數(shù)量進行評價。
數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。是該系統(tǒng)的核心部分,它可以詳細記錄培訓者培訓數(shù)據(jù),通過大數(shù)據(jù)服務器分析給出考核結果。同時可與其他培訓系統(tǒng)進行深度集成,例如可與現(xiàn)有的變電仿真基地系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享,通過多個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匯總、挖掘,最終可以實現(xiàn)對培訓者進行綜合測評,給出測評結果,供公司人資部以及各地市公司參考。
4 結語
本系統(tǒng)從變電運維崗位實際需要出發(fā),提出了以VR技術為界面,以大數(shù)據(jù)平臺為基礎的變電運維培訓系統(tǒng),可以有效提升員工技能。同時培訓數(shù)據(jù)分析結果可以輔助公司人資部進行培訓計劃的合理安排,并協(xié)助地市公司根據(jù)培訓者考核情況進行工作安排,提升管理效率和效能。本系統(tǒng)功能完善,擴展性強,便于推廣應用到其他技能崗位培訓中,從培訓效果、安全保障、推廣應用等多角度考量,基于VR、大數(shù)據(jù)技術的變電運維培訓是一種低成本、高效率、安全可靠的培訓方式,具有極大的應用前景和價值,對電力系統(tǒng)向自動化、智能化、可靠化發(fā)展起到積極的推動作用。
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