更换曲臂式隔离开关的模拟培训初探

　　摘要:通过使用三维动画及游戏开发技术，将网络游戏与电力安全生产教育完美结合，在计算机世界中模拟了电力行业日常运行操作。通过对曲臂式隔离开关等设施的实物建立对应的三维模型，同时用数学模型对更换曲臂式隔离开关的操作流程进行描述，在电脑中模拟了曲臂式隔离开关的更换及调试等过程，让电力员工能够在电脑中完整地学习更换曲臂式隔离开关及所需要注意的安全事项。
　　关键词：曲臂式隔离开关，电力安全教育，模拟培训，虚拟现实
　　1、背景及现状
　　近年来，随着国民经济的高速发展，电力能源需求量不断增加。电力系统员工的安全意识也需要加强。然而传统的教育手段存在着如：培训手段单一，教育方式缺乏多样化；重安全意识教育，轻安全技能教育；电力设备成本高昂，用于电力教育不太现实等问题[2]。
　　面对传统电力安全教育中存在的这些问题，亟需我们能够探索出一条能够吸取传统电力教育模式优点，克服其缺陷的电力教育新路子。而近年来，以网络、虚拟现实、三维图形技术为代表的电脑信息科技的发展，为电力安全教育的实施提供了新思路。
　　电力系统近年来在IT基础设施方面取得了巨大成就，目前电力系统信息化建设硬件环境已经基本构建完成，硬件设备数量和网络建设状况良好，在各个电力生产的关键环节已初步实施了信息化。同时也逐步健全和完善了信息化管理机制，培养和建立了一支强有力的信息技术队伍，为电力工业中IT技术的纵深应用构建了坚实的基础。这也为计算机科技与电力安全教育的结合在现实层面上提供了可行性。
　　2、目的
　　通过采用三维动画虚拟现实的方式可以有效的解决传统的电力教育中存在的问题。在更换曲臂式隔离开关的模拟培训中，通过模拟操作，使电力员工能够快速掌握曲臂式隔离开关的安装及调试工作中的技术要求和安全要点，预知工作中需重点把关的技术要求和潜在的危险，在提高电力员工技术水平的同时，激发员工的学习兴趣与积极性，降低电力教育的成本。3、技术要点及实现
　　随着电脑多媒体技术的发展与普及，三维模拟技术的成熟以及网络的发展与带宽的增大，可以利用三维动画技术模拟现场操作，再加入逻辑判断，完整的将“更换曲臂式隔离开关工作”展现出来，系统结构如图1所示：
　　
　　图1模拟操作系统结构图
　　在电脑系统中模拟“更换曲臂式隔离开关工作”主要用到以下几个技术要点：
　　1、现场模拟：
　　1.1现实工作中的变电站场景：需更换的曲臂式隔离开关、吊车、切割工具、各种材料、工器具等，可以利用3D技术，进行虚拟化；
　　1.2利用三维建模技术，可以形象逼真的展现工作场景和器械在工作中的各种运动状态。
　　2、仿真动画：模拟现实中的现场交底、拆除引线、静触头安装等工作，将每一步中的人物动作以三维动画的形式展现。使被培训员工以操作人的身份进行操作，了解每一步动作以及操作顺序。
　　如封顶板的安装：操作人必须将封顶板放平、放正，使三相封顶板高度基本保持一致，用沿线拉三相封顶板对应孔中心至一条直线等三个步骤，才判断为正确；否则将被扣分或判为错误。整个过程较为复杂，涉及到的动作细节很多，通过逼真的动画形式，将整个过程表现出来。
　　
　　图2封顶板安装正确位置
　　3、逻辑判断：通过借助电脑程序，加入一定的逻辑判断。例如：工作设备两侧都带电，操作时必须符合《电业安全工作规程》中的相关规定，与不停电设备保持安全距离需要参考表1[1]：
　　
　　电压等级（kV） 安全距离（m）
　　10及以下（13.8） 0.70
　　20、35 1.00
　　63（66）、110 1.50
　　220 3.00
　　330 4.00
　　500 5.00
　　
　　表1设备不停电时的安全距离
　　操作人在操作中必须严格按照上述规定进行作业，如果未按规定作业，则给予扣分或演示事故动画，并将原因进行记录。
　　4、违规操作记录：将电力安全生产中的一些细节融入到培训系统中，如：登高作业超过2米必须系安全带；气割时，氧气瓶与乙炔瓶不得近距离摆放等，在培训结束时将这些记录列出，使操作者清楚的认识到哪些操作是违规的，并结合计分系统，给操作者打分。通过加入试题、陷阱等形式，合理的展现出工作中的要点，并在要点处设置记录点，当发生违规操作时，立即进行记录。
　　除了上述技术外，还需要结合网络流媒体技术[3]，通过网络部署，如图3：
　　
　　图3操作系统网络部署
　　将更换曲臂式隔离开关模拟培训应用于计算机网络中。一方面解决了设备问题：只需要一台连通网络的电脑，电力员工就可以登录系统进行培训，减少了设备资金的投入，也减少了资源与空间的浪费；另一方面也解决了时间和地域的限制：不需要将员工集中进行培训，只要有一定的网络条件，甚至可以在家中进行培训。
　　4、总结
　　在模拟培训中，将工作中各个流程都体现出来，从现场交底到验收、终结工作票，并舍去了一些前期现场摸底及工作准备等相对次要的内容。
　　如何将安全知识要点合理的展现出来是模拟培训软件制作的关键。
　　模拟培训以试题、陷阱等形式，通过记录错误，并在培训结束后列出的方式，使操作者更容易记住这些要点，达到在实际的操作中有意识避免这类错误发生的目的。
　　参考文献
　　[1]《电业安全工作规程》（2005）
　　[2]谢晓明:《电力企业安全教育机制的创新》
　　[3]申蔚，夏立文（2002）：《虚拟现实技术》，希望电子出版社