基于虚拟现实技术的触电急救培训系统的研究与应用

申康丽 申宝丽

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，电力行业发展也十分快速。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。

关键词：触电急救;虚拟现实;安全培训

引言

随着经济和科技水平的快速发展，电力行业发展也十分快速。安全是发展的红线，安全培训是企业发展之本。触电急救是电力从业人员必须掌握的一项基本技能，救护者的技能水平和心理素质是能否救治成功的重要决定因素。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，为培训学员提供视觉、听觉等多感官体验，提高培训的体验效果。在以往的知识与技能培训外，融入情感和态度培训，增强学习体验和促进知识迁移，提高触电急救的培训效果，提升电力企业员工的互救能力和事故处置能力。

1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HTCVIVE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。

2触电事故的种类

1）电击。电流直接通过人体的伤害称为电击。当电流通过人体内部后，可对人体器官造成损伤，破坏人体内细胞的正常工作。主要表现为，引起麻感、针刺感、压迫感、打击感、痉挛、疼痛、呼吸困难、血压异常、昏迷、心律不齐、窒息、心室颤动等症状。2）电伤。电流作用于人体表面的伤害称为电伤。通常所说的，电伤主要是指当人体触电后，电流通过人体时，使电能转换成热能而对人体表面产生的电流灼伤。电伤主要有以下几种。①电弧灼伤。由于电气设备的操作原因或设备缺陷在分断开关电路时，产生大量的电弧对人体的伤害，这种伤害通常有2种形式，一种是直接电弧烧伤，也就是带电体与人体间发生的电弧;另一种是间接烧伤，包括电弧发生在人体附近对人体的烧伤或金属受热熔化产生的飞溅物对人体的伤害。②电熔印。电熔印是指人体与带电体接触的部位留下永久性斑痕，而所产生的斑痕处皮肤失去弹性，表皮坏死，失去知觉。③皮肤金属化。由于电流的作用，其能量使得金属融化而产生的微粒渗入人体的皮肤，使皮肤坚硬和粗糙而呈现特殊的颜色，皮肤金属化大多是在弧光放电时发生和形成的，在一般情况下，此种伤害是局部性的。④机械性损伤。当电流作用于人体时，由于人体的中枢神经反射和肌肉强烈收缩等作用，导致人体机体组织断裂、骨折等伤害。⑤电光眼。当发生电弧时，由于电弧光所产生的红外线、可见光、紫外线对人眼睛的伤害，主要表现特征为角膜炎、结膜炎等。

3预防触电措施

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预防直接触电措施

1）用绝缘材料将带电体与可能的触电体隔断。例如，电工在带电操作时穿绝缘鞋、戴绝缘手套、使用绝缘钳。2）在带电体周围加装屏护装置。例如，在变压器四周建立栅栏;家用电器带有绝缘外壳。3）带电体与其它物体之间保持一定的间距。例如，高压输电线与建筑物之间应有最小垂直距离和水平距离。4）在易触电之处，设立“高压危险”、“止步”等安全警示牌。

3.3迅速脱离电源

对于低压触电者，当发生触电事故后，现场的作业人员应就近及时采取果断的处理措施，若开关電源在附近可立即拉断开关。如果导线搭在触电者身上可采用木杆、木板等绝缘材料将带电导线挑开;若触电者倒在带电体上可采用木板等绝缘材料将其撬开;如果没有麻电感，可用手拽拉触电者的双肩，将其从带电体部位拉开，但是不可拖拉触电者的鞋。

3.4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。

结语

电能的应用给人类的生产、生活带来了极大的便利，但是如果发生人身触电，电流可能直接流过人体的内部器官，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。

参考文献

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