基于VR技术实现绝缘子更换作业培训及考核

2022-10-18

在传统更换绝缘子作业培训中, 需要有专业人员对作业人员进行讲解培训。在这个过程中, 由于作业人员的理解能力不同以及各方面因素, 掌握的程度不一致, 经常会重复讲解。掌握了理论知识之后, 实际的操作训练更为困难, 要想真正的熟练操作, 需要投入的工具量大, 许多珍贵的材料或者工具损耗等。最主要的是在类似爬塔这种具备高度危险性的作业中, 在培训中也难以避免。总之, 传统的培训方式, 具有培训成本高, 效果不理想, 危险性难以规避等特点。而这些特点不仅仅是存在于电力方面的培训上, 各个行业都或多或少存在这些问题, 并且被这些问题所困扰, 但是引进新的业务人员和培训又是不得不进行的工作, 长此以往, 企业在这方面的投入也是越来越大。如若不然, 作业人员的专业性又得不到保证, 最终吃亏的还是企业本身。然而这些问题的解决方案却乏善可陈, 无非就是把工作量分摊给业务人员或者企业, 抑或二者皆有, 但没有从本质上解决问题。本文简单分析了传统培训及考核方式现状和VR技术的优势, 以及利用VR技术来模拟更换绝缘子的过程, 达到对更换绝缘子作业人员培训和考核的目的。

一、VR仿真的优势

相较于传统的培训考核方式, 利用VR技术来进行培训和考核的好处显而易见。首先, 完美的规避了传统培训方式中遇到的危险。通过在虚拟场景的身临其境和自主控制的人机交互, 作业人员安全性有了保障。其次, 通过作业人员自我组织, 制定并执行学习计划, 进行自我评价, 开展适应式学习。还可通过小组或团队的形式, 组织员工进行学习成员间共享成果, 开展协作式教学, 有利于员工的正确理解和掌握。还可以根据自己的学习特点, 在自己方便的时间通过计算机自由地选择适合的学习训练内容, 按照适合于自己的方式和速度进行学习。再次, 应用虚拟现实技术还可恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察情况, 全方位、多角度地不同的突然情况, 能让业务人员快速积累各种应急经验。还有, 可以在节约大量昂贵的仪器设备费用的前提下, 解决在教学中因为实验设备、实验场地、培训经费等方面的原因而无法进行的培训科目, 虚拟训练又可避免实验实训设备的损坏、训练材料的消耗等问题, 从而有效节约培训成本。最后, 丰富的培训内容, 虚拟效果让死板的业务内容活了起来, 对业务人员理解和掌握业务不无帮助。

二、系统设计简述

本文实现的系统将培训系统和考核系统分开。培训系统通过动画演示, 语音讲解, UI提示等形式, 将作业流程, 操作规范, 突然事件处理等内容传达给参训人员。参训人员可以使用培训系统快速掌握作业内容。对其中不明白的地方和没有掌握好的地方可以反复观看演示过程。考核系统是将作业场景真是模拟, 考核人员通过自主操作来模拟作业流程。考核系统采用大量随机算法, 以确保题目的可变, 真实考核参训人员的掌握情况。

因为作业内容危险程度高, 所以考核作业流程正确, 动作规范方可通过。在题目设置, 以及考核判断中, 部分不易操作内容采取通过手柄选择正确选项的方式。整个作业流程基本通过手柄自主交互完成。

三、仿真系统功能

(一) 概述

VR仿真系统主要分为两个部分 (培训和考核) , 在培训模式中, 在进行实验的时候会有语音和文字提示, 作业人员可以根据提示完成和熟悉实验流程, 考核模式则是对作业流程和规范的掌握情况进行考核, 没有声音和文字提示。

交互设计上, 培训系统中通过手柄按钮选择演示内容, 重复演示等;考核系统中通过手柄完成作业流程的操作。

(二) 仿真培训

(1) 实操体验。让工人还原攀爬电线杆、实际操作等现场作业的场景;又含多种体感反馈模块, 实现场景的交互, 模拟每一个细节, 每一个操作流程, 让用户身临其境地置身于复杂真实的电力生产环境中。 (2) 模拟危险。可以模拟危险场景 (高空坠落) , 让用户戴上头盔、耳麦, 在室内也能感受到作业现场的情境, 当用户因误操作而导致触电、坠落、倒塌等事故时, 在虚拟的环境中进行危险模拟演练, 让用户切身体验到视觉、心理冲击, 帮助他们提高现实中解决危机的能力。 (3) 事故分析。利用VR的视觉技术, 可以清晰地了解到工人的实时视角。培训与受训人员可以大胆的在虚拟环境中尝试各种演练方案, 分析各种可能的事故, 实现作业引导分析, 作为最后演练考核的参考。

(三) 考核

(1) 业务考核。通过1:1还原真实现场构建虚拟场景, 配网操作人员在虚拟世界进行沉浸式考核, 以更符合真实实操的情况下进行业务操作。使作业人员完全不用担心安全问题。 (2) 智能评分。每个考生考核完成后系统根据考核实操内容智能分析给出的分数, 该评分系统可以实时的反应操作人员的操作效果是否符合指导内容, 该评分模块也可以实时的反应当前操作人员掌握的知识程度。 (3) 错误解析。在考核结束后可以进行错误查看, 了解自己实操错误原因。后续可以更具针对性的进行学习培训。

四、结论

基于VR技术实现更换绝缘子作业培训及考核, 使作业人员完全不用担心安全问题。通过虚拟场景, 还原真实的作业环境, 作业人员在能够体验真是作业过程的同时, 不需要担心由于刚开始对操作不熟练而导致的安全问题。成本方面, 作业人员可以自行进行培训, 不需要安排专门的培训人员, 考核人员, 也不需要购买耗材, 并且可以多次使用, 在作业内容不出现变更的情况下, 一劳永逸也并不过分, 大大降低了人力物力成本。而且, 在效率上说, 参训人员可以反复看, 反复练习, 对于作业过程中的难点和要点, 通过在模拟场景中的多次观看和练习, 快速熟练使用各种工具, 熟悉作业流程和规范。

摘要：随着社会的发展和科技的文明, 电在人们的日常生活中已经成为了不可或缺的必需品。在保障电力传输安全稳定的过程中, 拆除和替换绝缘子是非常重要的一个环节。本文结合VR技术, 实景建模来对绝缘子更换作业进行模拟, 对作业工人进行培训和考核。与传统培训方式相比, 通过VR技术模拟出来的培训以及考核方式, 确保了新手的安全, 也极大的缩减了成本。考核部分能够增加业务人员对流程的熟悉。不管是在培训成本, 还是在安全性方面相比于传统培训方式都有特别显著的改善。

关键词：VR,虚拟现实,绝缘子更换,培训考核