虚拟现实技术在输变电培训中的应用探讨

国网重庆市电力公司技能培训中心 罗时武

虚拟现实技术在输变电培训中的应用探讨

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虚拟现实技术的日益完善，不仅减少了电力传输过程中的能源损耗，也使得输变电培训的应用成为了可能。本文立足于此，对虚拟现实技术进行了简要分析，并通过3ds MAX建模技术和Torque Game Engine搜索引擎的二次开发建立了一种新型的三维模型，也通过实验证明了该模型在实际应用过程中却实具有极高的使用价值。

虚拟现实；技术应用；输变电培训；应用探讨

虚拟现实技术的完善不仅给人机交互领域的研究提供了方向，也使得输变电培训的应用成为了可能。这种新型的技术手段通过计算机的自主运行，产生一种以人为性为主导思想的虚拟结构空间，且在此虚拟空间内所有图形都依靠计算机构图法来对三维立体空间进行搭建[1]。可以说虚拟现实技术就是对现实生活中的各种数据、信息进行采集，并将其录入到计算机运行环境当中去，通过一定的排列、组合形成一种具有真实性的“虚拟空间”，其最根本的目的就是帮助使用者获得最真实、最直观的视觉体验，本文正是基于上述技术理论之上对虚拟现实技术在输变电培训中的应用展开了探讨。

1 虚拟现实技术及输变电技术概述

在虚拟现实技术所构建的虚拟空间环境中，计算机利用表面的色彩成像定律让图形、图像变得更加立体化，可以说最大程度上做到了虚拟环境的现实还原[2]。该项技术以沉浸性、交互性和构想性为主要的技术突出点，在日常工作过程中操作人员借助人机交互技术参与到三维虚拟运行环境当中，通过不同承受对象间相互作用能力的改变，感知周围环境的变化并根据这种变化给予计算机最合理的指示，这也使得使用者能够随时感受到一种身临其境的感觉。其具体工作流程如图1所示。

图1 虚拟现实技术工作流程图

在对电流进行传输的过程当中，线路过热现象的发生极易导致能源的损耗，因此我们通常采用变电的方式将电压升高，并以此来迫使被传输的电流变小，以减小因发热带来的能源损耗[3]。但因高压电自身危险性极高，且输送目标端电器也不能承受如此高的电压，所以在目标端还需要对高压电进行降压处理，这种在传输过程中多次对电压类型进行改变的技术就被称之为输变电。

2 输变电培训的应用及三维模型的构建

电能作为一种宝贵的二次能源不仅为我们的生活提供了更多的便利，也与工业的发展有着不可分割的联系，因此如何通过更好的传输模型来减少能源的浪费，也成为了现阶段我们所面临的一大难题。而电力本身就具备极高的危险系数，故为了保证工作人员的人身安全，我们有必要应用虚拟现实技术对相关操作者进行培训。

2.1 Torque Game Engine搜索引擎的二次开发与3ds MAX建模技术

Torque Game Engine搜索引擎是三维模式得以运行的技术核心，现阶段该搜索引擎主要被用于3D游戏的开发等方面，而本文利用其自身极佳的光影效果和渲染功能对三维模型进行构建，不仅简化了用户与管理者之间的沟通过程也使得图形、图像具有了更逼真的投影效果[4]。

3ds MAX是现阶段最常用的一种建模软件，其自身具有性价比高、兼容性强等优点，为了满足该软件高超的运行能力，与之相配套的硬件设备必须满足下表中的要求。

表1 3ds MAX运行环境硬件设备配置表

2.2 三维模型的构建

三维模型是以3ds MAX建模技术为理论原理，通过对Torque Game Engine搜索引擎的二次开发，来建立完善几何模型的运算过程。上述两部分的正常运行，为三维模型的构建提供了基础保障，为避免该模型在日常使用过程中出现偏差，通常情况下，我们采用如下公式对其整个工作过程进行检验。

其中a、b为自然常数项，R为基础检验法则，f为正常工作时计算机每小时所消耗的功率，通过上述计算我们便可得知，该模型在工作过程中是否发生了偏差，如果发生那么偏差量的具体数值是多少。

2.3 输变电培训的实现

为保证参与输变电传输工作员工的人身安全，我们通过虚拟现实技术对网络运行环境进行了搭建，并要求每位员工在该虚拟环境中，都能够完成对整套三维模型的独立操作。首先各员工要对该模型的整套工作流程十分了解，其次在虚拟现实环境中，他们要能够熟练的对每一环节进行操作，以确保相关工作人员的操作水平，都能达到从业要求[5]。电力自身危险性极高，对员工进行输变电培训，不仅是对他们的人身安全负责，也是为传输工作的正常进行提供了保障。

3 实验结果与分析

本文以两台CPU为Intel Pentium2 233、内存为512MB的计算机对同一条输电线路进行控制，其中一台计算机应用三维模型，而另一台应用普通模型，同时开始对该条输电线路进行检测，并根据检测结果绘制了如曲线图2。

图2

图2中虚线代表普通传输模型，实线代表三维传输模型，虽然普通模型所要比三维模型具有更强的电流传输强度，但普通模型的传输波动幅度过大，极易因传输电流的大幅度震荡而造成能源的损耗。因此从能源的节约方面来考虑，三维传输模型确实比普通模型具有更高的实用价值。

4 结束语

虚拟现实技术的日益纯熟，使得输变电培训成为了可能[6]。现阶段高压电传输过程中的资源浪费问题，不仅增加了经济方面的开销，也使得目标地所接收到的电力信号受到了一定程度的磨损，而本文所提出的三维模型恰好有效的解决了上述两个问题，由此可见，该模型还是具有很好的发展前景的。

[1]王秀明,袁金腾．基于Agent和虚拟现实技术的二次回路仿真培训系统[C]．中国高等学校电力系统及其自动化专业学术年会,2009．

[2]邵春雨,王树强,王秀明等．基于虚拟现实技术的电力系统二次回路仿真培训系统[C]．中国高等学校电力系统及其自动化专业学术年会,2008．

[3]陈奇朋,罗滇生,胡强等．基于虚拟现实技术的电力作业仿真培训系统[J]．计算机工程与应用,2013, 49(11)：232-236．

[4]王国胜,张声圳,高广德等．基于虚拟现实技术的输电线路巡视仿真培训系统[J]．三峡大学学报(自然科学版),2013,35(4)：66-69．

[5]李思俊,李思俊,陈义忠．基于虚拟现实技术的带电作业仿真培训系统研究及运用[J]．2013配网带电作业技术经验交流与操作技能观摩会,2013．

[6]张冠鑫,刘小鸿,陈晰辉等．虚拟现实技术在上海市住院医师规范化培训中的应用及探讨[J]．中国医学教育技术,2012,26(2)：181-183．

罗时武（1964—），男，重庆涪陵人，大学本科，高级实习指导教师，研究方向：电气工程。