虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的運用

陶智強 龍航 馬小琴 陳章印 王雯茜 王穎

摘要：虛擬現實技術又稱之為VR技術，虛擬現實技術包括電子信息、計算機、仿真技術融合為一體，給人一種環境沉浸感。為解決學員在UPS巡檢作業中所面臨的問題，通過對虛擬現實技術分析，總結虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的使用優勢，認識培訓操作中存在問題，旨在通過專業作業培訓技術的使用及研究，掌握虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的使用方法，以便充分調研帶電設備的操作環境，建立具有高度沉浸感的虛擬三維空間。本文研究中，針對UPS巡檢作業的特點，總結虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的使用價值，并結合構建可容納多用戶的虛擬空間以及交互方案的內容，展現虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的優勢，全面提升電力系統作業培訓的專業性，為當前電力系統的運行及發展提供參考。

關鍵詞：虛擬現實技術;UPS巡檢;培訓

在電力系統運行及發展背景下，由于系統操作專業技能升級，為提升技術人員操作水平，保證電力系統安全、經濟運行，UPS巡檢作業中的技術人員不僅需掌握專業知識，且也需具有較強的實踐能力以及操作能力，在現場作業中遇到問題時，需及時、快速的發現解決策略，以提高故障巡查及診斷的有效性。因此，各行業應結合產業特點，通過虛擬現實技術的使用，積極構建UPS巡查作業培訓系統，通過UPS巡查作業結構以及程序的分析，提升專業人員技術操作的綜合能力，以實現UPS巡檢技術的穩步運行，為產業的發展提供支持。

1 概念分析

1.1虛擬現實技術

虛擬現實技術包括計算機圖形學、人機接口技術以及多媒體技術、傳感技術等，在虛擬現實技術使用中，計算機會建立一個模擬真實環境，實現虛擬、抽象以及復雜性計算機數據的展示。結合當前虛擬現實技術狀況，對其發展趨勢進行總結：一，虛擬現實技術使用過程中，可將VR技術作為核心，通過動態環境建模技術的運用及時營造三維數據環境，以更好建立虛擬環境模型。二，三維圖形生成及現實技術。由于三維圖形的生成技術趨于成熟，需在不降低圖形質量以及復雜程度提升刷新的頻率，以滿足不同系統通過操作使用需求，為全新三維圖形生成以及顯示技術的運用提供參考。三，大型網絡分布式虛擬現實技術。在網絡虛擬現實技術運用中，通過網絡計算機集合，可利用新型人機交互設備產生多維、適應性的用戶體驗模塊，以保證虛擬場景現實的真實性[1]。

2 系統及功能構架

2.1系統構架

在虛擬現實技術分析中，為提高UPS巡檢作業培訓的有效性，通過學員信息、UPS場景狀態、巡查操作信息以及電池狀態的綜合性顯示，可實現學員之間數據空間交換、信息互聯網互通以及在線數據更新等，作業人員在這種模擬三維空間數據環境下，可掌握UPS巡查的具體方法，全面提升UPS巡查技能。

2.2系統功能結構

在UPS巡檢作業系統設計中，其功能結構包括以下部分。一，服務端配合CSCW技術原理，可交換并控制服務器中的信息。系統中的資源更新服務可為受訓人員提供針對性的服務。場景服務中，可結合UPS巡檢作業的特點，模仿系統運行狀況，使參與人員真實掌握場景信息，保證受訓內容與實際操作內容一致性。在服務端中，系統運行中也可實現協同控制、資源更新服務以及場景服務的最終目的，提高UPS巡檢作業操作整體效率。二，學員端功能模塊分析中，包括虛擬現實模塊，通過UPS巡檢技能培訓、UPS培訓專家知識庫的建立等，建立三維場景信息、蓄電池三維場景信息以及UPS三維場景信息等。技術操作人員在作業培訓中，可按照某些執行請求，確定功能執行的任務，以實現各項作業培訓方案的穩步進行[2]。

3 虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的運用

在UPS巡檢作業培訓系統設計中，采用Unity3D三維引擎系統，交互技術作為虛擬現實技術的關鍵內容，可引導系統有更好的操作技能。在Unity3D引擎系統中，通過交互技術使用，可保證3D虛擬場景數據分析的真實性。一般情況下，虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的運用中應該確定以下方案[3]。

3.1碰撞檢測

在虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的碰撞檢測中，設置障礙物時，可更好模擬物理反應，物理操作技術無法得到繼續運行，為更好、更快解決沖突探測對虛擬場景的沖突，應合理確定碰撞檢測的執行方案，操作人員在靠近物體時，系統會按照碰撞探測的檢驗模式，進行檢測對象的尺寸選擇，以提升碰撞檢測方案執行的有效性。在Unity3D配備物理引擎之后，物體碰撞以及重力會發生一定的物理效應，更好的進行仿真數據的模擬，以保證虛擬交互場面數據分析的真實性[4]。

3.2場景漫游互動模塊

通過這一模塊的分析，在場景漫游過程中，可結合UPS巡檢作業特點，構建系統性項目培訓方法。一，在Unity3D導入之后，應導入碰撞體模型，并按照仿真虛擬場景的運行特點保證項目操作的虛擬化、環境的交互性。在互動捕捉設備操作中，可對訓練者的肢體運動狀態進行捕捉，以得到準確性的數據運動軌跡。二，在Unity3D設備運用中，培訓人員應通過場景漫游活動狀況的分析，確定UPS機房運行狀態，以保證定位轉移的準確性。三，在選擇定位移動目的地的互動模塊選擇中，通過直觀拋物線選擇機制的確定，選擇簡單性的運動學程式，提升系統數據調整的整體價值，滿足場景漫游互動模塊的檢測需求。四，在訓練區域構建中，可避免走出邊界。

4 結束語

總而言之，虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中，為提升作業培訓巡查的整體質量，應在三維虛擬仿真平臺中，進行UPS虛擬場景的構建，提升虛擬現實技術培訓的有效性，全面提升操作人員的專業技能，以節約人才培訓的成本，保證系統運行以及作業系統操作的流程性。且，在虛擬現實技術與以及協同技術結合的狀況下，能夠提高技術人員的專業素養，通過動態化、效果性的數據整合，降低人才培訓的成本，強化學員的操作技能，提升學員日常工作中的專業水平以及心理適應能力，縮短上崗適應時間，充分展現虛擬現實技術在UPS巡檢作業培訓中的核心價值。

參考文獻：

[1] 傅駿， 陳庚， 米憲儒. 應用虛擬現實技術提升工科實訓效果探索與實踐[J]. 無線互聯科技， 2018， 15（19）：83-84.

[2] 吳慧思. 初探虛擬現實技術在我國教育領域的發展[J]. 傳播與版權， 2019， 068（01）：174-176.

[3] 畢會靜， 李兵， 張紅艷. 虛擬現實技術在電力培訓中的應用[J]. 電子技術與軟件工程， 2018（13）：138-138.

[4] 王勇， 戚浩金， 周震杉，等. 基于虛擬現實技術電力系統信息機房巡視仿真培訓平臺設計[J]. 中國高新區， 2018（12）：27-28.

作者簡介：

陶智強（1989-），男，工程師，本科，研究方向為電力信息系統及網絡安全;

龍航（1987-），男，工程師，碩士，研究方向為電力信息系統;

馬小琴（1981-），女，高級工程師，碩士，研究方向為電力信息系統;

陳章印（1988-），女，工程師，本科，研究方向為電力信息系統;

王雯茜（1996-），女，本科，研究方向為電力信息系統;

王穎（1996-），女，本科，研究方向為電力信息系統。

（貴州電網有限責任公司貴陽供電局，貴州 貴陽 550000）