虚拟现实技术变电维修系统的设计思想

来源:华文易迅 时间:2023-06-01 09:00:03

1VR全景技术在变电维修中的优点

生活在自己的世界，使工作更加有趣。

现阶段电力系统中设备信息的存留大多是二维接口，汇报多采用PPT等形式。这类作业方式比较单一，虽然与传统的纸面作业方式相比已有较大改观，但效果依然不够理想。通过基于VR全景技术进行变电检修施工方案和三维立体归档，使领导和各部门同事都能享受到VR全景技术给工作带来的便利和高效，所有人都能全方位地进行人、设备、周边环境的多角度互动，从本质上提高施工前审批的流畅性，以及作业危险性分析的综合性。若更换主变一次电流互感器时，其断电方式为旁路转，则主变一次上顺母线仍处于带电状态，但采用VR全景变电施工方案即可避免此类问题。审核员和工作负责人可以在会议室非常直观地观察到每个危险点，不会掉下任何细节，从而更方便地保证施工工作的安全。

1.2加强互动式观念，提高培训学习的积极性。

电力业中青年员工的培训一直都被看作是一项重点工作，大学毕业生刚进入单位对现场条件还不熟悉，在变电站现场进行实景培训，风险系数高，对于员工的人身安全和电网安全稳定运行极为不利，VR全景技术可以很容易地实现实景与实操交互学习的新训练模式，为电力系统工作人员带来全新的学习体验，如在220kV隔离开关更换施工教学中，学生可通过VR全景还原施工现场，确定了供电区域和施工车辆放置位置，使电力系统员工由被动学习变为主动学习，在探索中完成变电检修技能学习，能有效地提高培训效果。

2VR变电维修训练系统结构。

虚拟现实技术在变电维修技能中的训练应用，能够有效地模拟变电在正常、异常和故障情况下的具体运行规则。综合VR技术训练操作系统通常包括三个部分：场景交互、场景建模和设备建模。一般采用Maya,3DMax等相关的三维立体建模软件构建环境。由于在变电检修方针设计过程中，经常使用设备缺陷和设备状态的模拟模拟，因此需要通过场景转换、设备功能操作等技术，因此形成的三维交互系统是应用设备编辑器辅助建模的。该部分主要包括三个方面的内容。

第一，VR变电维修对用户来说是可以看到的，并且用户可以直接使用VR设备来进行各种虚拟现实仿真操作。第二，设计了变电检修的初级设备、自动化设备、虚拟运行结构等系统的具体模型。最后，在VR变电维修系统的仿真设计中，运用事故处理、操作票培训、工票许可、工作用具等内容，对设备状态进行了修改，设备操作和虚拟现实技术在变电检修技能培训中进行了验证。

3VR全景技术在变电维修中的实际应用。

3.1全景式节目制作。

第一步，利用PHIIMAX3D全景相机，利用真实的变电所真实的实景场景，并利用全景工具软件拼接成了一张全景图像。在生产过程中增加功能键，如在现场跳转，显示铭牌信息，实物ID等内容，将真实变电站的360°/720°旋转无视觉死角进行显示。上述制作内容可作为变电所三维立体拍摄记录。遇上大型施工现场勘测，可使用全景摄像机对现场进行全面勘测，返回办公室后制作VR全景图，利用Pano2VR将全景照片拆解，再通过PS，绘图等软件处理(添加建筑车辆、线路、标注带电部分等)，最终使用Pano2VR添加热点进行合成，完成全景方案的制作。

3.2基于虚拟机技术的变电维修训练设计应用。

①虚拟现实技术变电维修系统的设计思想。变电维修所需使用的部件和相关设备，变电检修一般也包括线路布置，根据地理环境进行各种规范操作，具体变电检修工作，以及变电检修的安全运行，需要在虚拟现实仿真系统中展示，以展示各种系统模块。所以在设计变电检修虚拟仿真训练系统时，必须具有一定的选择性。在这个阶段，更科学的VR技术有许多选择，如选择通过HTCVIVE设计的单眼1920x1080@9OHz的虚拟现实技术，该技术具备空间定位功能，属于目前阶段最佳的VR硬件之一，并能为员工提供操作上的全方位互动。

③三维模型化。3D建模一般是利用3DMax技术来建立虚拟三维空间，建立一个包含三维数据空间的模型。一般说来，除了将使用3DMax技术外，通常还将利用Maya和AI等软件技术，根据变电检修中真实存在的场景，展开3D模型的标准化建设，从而实现变电维修虚拟场景的标准化。

③碰撞检测。训练时，还需要检测出各种碰撞现象，首先要根据unity3D，判断变电设备是否有障碍物，以及两个物体是否会发生碰撞。冲突检测主要有两种方法，一种方法属于碰撞检测，另一种方法属于触发检测。两者的应用范围都很广。

④虚拟现实头显。VR头戴式显示器简称“VR头显”，是一种利用头戴式显示装置，将人从外部进行听觉，引导使用者形成一种身临其境的感觉。其主要显示原理是左右眼屏分别显示左眼图像，而人眼在接收到这一有差别的信息后产生的立体感，极具冲击性。

⑤把手操作。在系统训练中，最重要的是使用把手按键来进行各种虚拟场景的操作，这也是人机交互过程中不可缺少的一部分，对于unity3D，该算法不仅能完成目标的选取，而且利用反馈信息，满足了用户进行变电检修场景仿真的需求。

⑥评估分析。考试分析主要是对学员整个操作流程进行考核评分，针对模拟场景中存在的问题进行业务修补能力的评估和纠正，从而保证变电维修工作的正确性和完整性。检查的内容主要是评估用户是否能按照变电检修流程正确操作VR系统，以及是否能按照相关规定的次序进行模拟运行。同时，对用户操作进行统计划分，并对易发生错误的步骤进行数据统计，并向每个用户提供详细的数据考核报告。

结语：

通过对虚拟现实技术在装备维修技能水平培训的应用研究，分析虚拟现实技术在现阶段的使用效果，提出了两种虚拟现实训练系统模型，从现阶段的发展状况来看，VR技术可以有效地提高员工在一次设备大修中的技术水平，不仅可以提高员工的业务素质，并可提高员工的工作效率，十分值得企业推广应用。