虚拟现实技术在电力培训中的应用

毕会静 李兵 张红艳 高峰 秦科源

摘要 在电力安全生产中，电力系统运行是重要环节之一，其安全性与可靠性对电力人员提出较高要求，不但要掌握理论知识，还要锻炼操作技能、提高实践能力，所以电力培训一直都受到广泛的重视。下面就对虚拟现实技术在电力培训中的应用进行探究，帮助打造素质过硬的电力人才队伍。

【关键词】虚拟现实技术 电力培训 应用

虚拟现实技术，就是根据计算机技术，将一种模拟环境有效地生成，然后运用各类传感设备，引领用户到计算机所创设的虚拟环境中，从而使虚拟环境与用户直接的交互得以有效地实现，用户在这个过程中，可以将环境中的各项先进功能的技术自由地进行运用。

1 简述虚拟现实技术

1.1 概念及特点

1.1.1 虚拟现实的概念

虚拟现实就是利用计算机来将虚拟化的一种空间环境创造出来，有效运用多种传感设备使用户直接进入到有关的环境中，致使环境与用户直接的交互得以有效地实现。虚拟化空间环境，就是由计算机获取的具有表面色彩的立体化的图像，既可以是凭空的构想，又可以将某种特定的现实空间真实地进行再现。在人与机器交互的过程中，需要应用数据手套和立体头盔以及数据衣物等相关的设备，人要将这些设备穿戴上，才能够将虚拟空间的交互得以有效地实现。

1.1.2 技术特点

（1）沉浸性。就是作为主导者的计算机操作者，沉浸在虚拟的空间之中，利用计算机创造的虚拟环境和多维方式，来将人与机器的交互有效地实现，致使参与者对计算机产生的三维虚拟环境能够全方位地沉入其中，并且因此而将身临其境的感觉形成。

（2）构想性。就是有效运用虚拟现实的技术，对于综合集成环境中的相互结合进行定性和定量，致使人们能够深度地认知概念，并且因此而有新的想法產生，充分地发挥出人创造性的思维。

（3）交互性。虚拟环境与操作人员遇到不同对象相互作用的能力，就是将人与机器和谐得以实现的核心要素。无论是目标对象可操作性，还是用户环境中获取的反馈程度，以及物体在虚拟环境中物理规律运行的程度等，交互性都包括了。

1.2 关键技术

1.2.1 实时生成三维立体图像

从当前来看，这种技术手段已经非常成熟，已经广泛应用于很多的领域之中，特别是制作动漫作品，非常普遍。在不影响图像容量和质量的前提下，如何将刷新的频率增强，是当前这项技术研究的难点和重点。

1.2.2 系统集成技术

在虚拟现实的系统中，无论涵括的感知型数据信息，还是模型，都非常庞大，所以，集成系统技术的价值和作用至关重要。系统集成技术中既包括模型标定和信息同步，又包括管理和数据转换等相关技术的内容。

1.2.3 立体显示和传感技术

若想将虚拟现实技术得以有效地实现，底层核心技术至关重要，也就是传感器和立体现实的技术。从当前来看，针对于虚拟现实系统构建的需求，现存虚拟的现实技术设备还很难满足，所以，研发新型三维显示技术还需要不断地加强。

2 虚拟电力培训系统的构建

2.1 虚拟电力培训系统

针对于电系统而言，电自身的危险性就非常大，生产电力资源的各个环节，大量安全隐患问题都有可能存在，也并非现场的所有人都可以进入;电力设备一旦有安全事故出现，就会损失很大的经济财产。有效运用虚拟现实技术，对培训相关受训人员的工作进行开展，既能够将资金花费很大程度地降低，又能够将危险性的因素有效地降低，还能够更加紧密地将各个环节联系起来，致使电力系统的培训人员能够全面地了解电力系统，针对于现实培训中接触不到的内容也能够学习到。在培训电力工作实际的过程中，可以将一套培训电力系统设计出来，无论是电力系统的变压器和断路器，还是开关等相关系统的技术原理，都包括在这套培训电力系统中。

2.2 构建三维场景模型

2.2.1 构建三维模型

人将外界信息进行获取时，超出70%信息是由视觉获取的。所以，构建真实场景是对虚拟现实系统进行构建的核心，无论是声音，还是三维模型等都包括在内。

（1）若构建的模型比较简单，可以运用3DS Max提供的基础模型来构建2D和3D模型;构建的模型如果不规则，可以利用NURBS来构建细分曲面模型和曲面的模型。

（2）利用柔性选择方式的那部分，应该先将顶点选取，在将顶点进行变换的过程中，致使柔和与光滑的作用得以有效地实现，尤其是比较复杂的构件模型，效果非常好。

（3）利用放样建立模型时，放样可以结合Twist、Scale、Bevel、Teeter以及Fit等各种方法共同进行应用，从而运用简易放样将复杂的模型构建出来，以免由于模型冗余而将较小的模型产生。

（4）在不同系统的元件之中，流动液体油的趋势运用平面贴图方法构建模型，可以有效运用Mesh来模拟编辑流动液体的趋势，从而简化粒子系统复杂的程度。

2.2.2 实现三维场景

构建三维模型以后，就可以用构建模型将三维场景生成。可以利用OPenGL，获得各类模型数据，是其中主要的一项功能，三维物体模型数据不需要编写成完全的固化格式。利用构建三维模型的软件，来将电力系统元件模型进行构建，再运用OPenGL将三维场景生成，简化处理构建模型的步骤也就实现了。

2.2.3 实现系统交互

将电力培训系统进行构建，既要将三维场景模型建立起来，又需要人机界面将人机交互有效地实现，从而使培训效果的目标得以实现。在培训电力系统的过程中，应该应用可视化人机界面交互的形式来设计界面，对于操作三维场景模型的方式，应该在界面中，明确告知受训人员。受训人员不需要专业系统化地认识，也能够操控场景的模型，从而使培训目的得以实现。

3 总结

综上所述，在教育培训中，虚拟现实技术已经被广泛地应用，该系统能够将更大的便捷性提供给授课教师和培训学员，从而使学员的技术水平有效地增强。

参考文献

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