基于虚拟现实技术的触电急救培训系统的研究与应用

王 博 耿 斌 沈硕尧 宋嘉鹏 逯沙鸥 周 琳

1.国网吉林省电力有限公司培训中心 吉林 长春 130000

2.国网吉林省电力有限公司 吉林 长春130000

正文：

1. 引言

触电急救是电力从业人员必须掌握的一项基本技能，《国家电网公司电力安全工作规程》中规定，作业人员“具备必要的安全生产知识，学会紧急救护法，特别要学会触电急救。”在电气设备检修作业过程中，发生触电后心脏跳动和呼吸骤停的概率较高，触电者能否生还往往取决于能否得到及时、正确有效的急救。

2. 系统介绍

系统是基于虚拟现实技术的触电急救培训系统，是包括电力行业常见场景（输电、配电、变电、继电保护、营销、通信等专业作业环境）事故案例虚拟现实仿真还原、脱离电源、心肺复苏、操作评分等功能的虚拟现实触电急救培训系统。

系统采用C++语言编写，使用UE4开发软件进行开发，综合了计算机图形学、仿真技术、人机接口技术、传感器技术等多种技术手段，结合HTC VIVE虚拟现实头盔、心肺复苏模拟人的培训系统。首次将虚拟现实与心肺复苏模拟人实物进行连接，实现了操作者——虚拟现实系统——心肺模拟人三方数据的交互。系统完成了电力作业及触电急救场景建模、动画设定、虚拟现实第一、第三人称视角、触电场景再现，是集教学模式、训练模式、考核模式于一体的触电急救虚拟现实培训系统。

系统通过对触电场景再现，为培训学员提供视觉、听觉等多感官体验，让其身临其境，使学员沉浸在虚拟现实中，提高培训的体验效果。通过虚拟现实技术与传感器进行人机数据交互，可以提供最真实的高处坠落、压力反馈等感官体验，提高培训的交互性。通过不同电力专业场景的选择，有针对性的开展不同专业的触电急救培训，提高现场体验感和培训的针对性。通过情景式的学习，更好的帮助学员培训学员从理论知识的获得到技能的迁移，提高培训效果。

3. 项目特点

3.1 虚拟现实与触电急救培训相结合

将心肺复苏模拟人程序重新编辑，与虚拟现实场景相结合，开发一套数据互传的插件，保证所有产生的数据能准确的传送给虚拟现实场景当中并转换成事件，通过事件进行判断和下一步的动画以及其他互动环节，实现虚拟现实技术与触电急救培训相结合。主程序通过虚拟现实将影像与声音数据传输给操作者，操作者通过对手柄和模拟人的操作，将动作信息转换为数据传输给主程序，主程序通过运行和判断再将信息反馈给操作者，形成操作闭环，同时培训教师可通过第三人称视角（影音输出）指导操作者操作，观摩者也可对其操作进行观摩。

触电急救中参与救助者往往不只受救治的技能水平所限，同时还存在救治时难以克服的心理障碍。系统创造的高沉浸性、交互性环境可以让培训学员体验在更加真实的事故场景中，第一视角下的虚拟世界最大限度的挑战培训学员的心理极限，使其克服心理障碍，在以往的知识与技能培训外，融入情感和态度培训，达到增强学习体验和促进知识迁移的目的。

3.2 基于学员操作行为纠正的反馈式教学及综合评价

系统针对虚拟现场环境的学员操作行为进行记录和监控，并与正确操作比对，对操作过程进行评估，帮助培训师了解培训学员的行为过程，在授课和指导过程中提供精准的数据支持。系统对每个学员在心肺复苏过程中按压深度、频率、次数进行记录，每5-10名学员操作后，培训师调取统计数据，及时了解学员操作情况，并有针对性的进行个体辅导和集体纠正，提高培训的针对性和有效性。

系统提供了教学模式、训练模式、实战模式和考核模式等多种操作模式供培训使用。在教学模式下，以第三人视角对整个操作过程进行示范，可用于演示示范教学；在训练模式下，以第一人视角进行脱离电源、检查伤者情况、胸外按压、人工呼吸等单项操作训练；在实战模式下，以第一人视角进行单人、双人全过程触电急救；在考核模式下，以第一人视角进行单人、双人全过程触电急救考核，考核结束后系统前端可根据设定的评分标准自动评分。

4.项目成效

系统开发安装完毕后，已在国网吉林省公司培训中应用，完成2018、2019年各类岗位轮训，总计2384人·天。培训效果受到参培人员的一致好评。系统的应用提高了触电急救的培训效果，最大程度提高触电救治成功率，为国网吉林公司树立良好的社会形象、保障国网吉林公司电力安全生产提供了坚强支撑。

2015～2017年触电急救模块课程培训共计3772人·天，根据触电急救考核标准（百分制），考核分数达到90分及以上占23.3%，考核分数80～60分占72.6%，考核分数60分以下占4.1%。系统投入使用后考核分数达到90分及以上占42.6%，考核分数80～60分占56.3%，考核分数60分以下占1.1%。

系统应用后考核分数90分及以上的学员数量增加了83%，72.3%的学员在使用系统培训后考核成绩可以达到80分及以上，培训效果显著提升。

5.结论

安全是发展的红线，安全培训是企业发展之本。虚拟现实触电急救培训系统的开发和应用是安全培训在培训技术、方式和方法上的创新，有效的提高了触电急救的培训效果，提升了电力企业员工和全民的互救能力、事故处置能力。