虚拟现实技术在发电企业安全生产中的应用,本文是虚拟现实有关学术论文怎么写跟虚拟现实和虚拟现实技术和安全生产相关论文写作资料范文.
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摘 要：由于发电企业特殊的安全生产要求,传统的培训方式已无法满足电力安全培训的需求,在信息化水平高度发达的今天,能源行业中电力虚拟现实技术应运而生.结合VR/AR虚拟现实手段,通过体感设备,对电力安全生产过程中的事故及应急处理进行模拟,使一线人员在通过虚拟现实技术的模拟过程中,对实际生产技能进行了解,提高生产作业安全意识,识别风险作业安全后果,传统电力行业的培训方式引入虚拟现实技术将成为历史性的变革.
关键词：虚拟现实；发电企业；安全生产培训
一、发电企业安全生产面临的问题
1.1 发电企业安全生产严峻形势.电力是资金密集型、知识密集型行业,作业环境庞大复杂,具有明显的行业特点,如电气设备部署多关联性大、高温高压设备多；锅炉、汽轮机、压力容器和热力管道等易燃、易爆和有毒物品多；燃煤、燃油、强酸、强碱、制氢气及制氧气系统等高速旋转机械多；发电机、风机等特种作业多,如带电作业、高空作业、起重及焊接作业等,稍有疏忽便会化为事故,一旦事故发生,不仅昂贵的电力设备损失惨重,惨痛的人身伤害更是难以弥补.
1.2 发电企业安全生产培训效能亟待提升.生产现场安全教育被视为电力生产作业开始的重中之重,《电力安全工作规程》（以下简称《安规》）是从事电力生产人员的安全准则,由于它的枯燥乏味,使得对入场工作人员的培训效果严重不足.绝大多数的发电企业的安全培训形式单一,内容枯燥,多以自学培训和上机考试为主,培训手段简单,通常以事故分析案例,观看事故相关影片等形式达到警示的目的,内容缺乏吸引力,操作性不强.现场培训,投资开销较大,若操作不当,可带来不必要的安全事故.安全事故分析显示,工人出于习惯或带有侥幸心理发生事故的比重较大,所以对不符合标准的习惯动作的校正以及提高工人的安全意识方面的教育尤其重要[1].
二、提升安全管理水平的必由之路
根据以上种种问题,我们急需寻找一套以提升发电企业现场生产安全为目标的信息化技术手段,通过将现场实际情况与理论知识有机的结合,促进培训,保证生产作业人员的人身安全,提升现场安全意识,最终达到提高企业安全生产管理水平.
利用VR 技术建立的虚拟安全生产培训系统,可以生产现场安全事故的发生,使各环节联系更加紧密,不仅能节省大量的人力、财力、物力,而且使初次进入生产现场人员对生产安全进行深入了解,学到现场中无法接触的知识.使学习者能够得到真实的视觉以及听觉的真实感受,提高人机的交互性,从此加深了生产人员对现场安全事故的发生的认知,进一步促进了避免现场安全事故的发生率,从而对加强员工对自我保护的安全生产意识提升.
三、虚拟现实技术的发展现状及存在问题
随着科学发展和技术进步,智能工程实现了跨越式发展,虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR) 应运而生.虚拟现实技术是一系列高新技术的汇集,涉及计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、人工智能以及高度并行的实时计算技术等领域.研究虚拟现实技术的目的是建立一个模拟环境,由计算机生成实时动态的三维图像、三维声音等人体能感受到的信息,构造一个模拟的现实世界或并不存在的虚幻世界,把抽象、复杂的计算机数据空间表达得更直观易懂[2].
虚拟现实技术诞生于上世纪中叶,最早是由VPL Research公司的创始人Jaron Lanier 提出的,具有沉浸性、交互性、想象性三个显著特征.其发展大致可分为三个阶段：第一个阶段从20 世纪50 年代到70 年代,是虚拟现实技术的准备阶段；第二个阶段从80 年代初到80 年代中期,是虚拟现实技术系统化,并开始走出实验室进入实际应用阶段；第三个阶段从80 年代末期至今,是虚拟现实技术全面发展的时期[3].
我国研究三维展示和虚拟现实技术起步较晚,这些技术在电力系统的应用主要还局限于配电领域.目前我国浙江大学CAD ＆ CG 国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统[4].哈尔滨工业大学已成功研究人类特定的肖像,表情以及唇动等合成技术.随着IT 数字化技术的飞速发展,该技术被广泛应用在人们生活之中,如4D-MAX 影院,科技展览、博物馆等大量使用人机交互技术,提高人们的真实感受.该如何将这些成熟的技术手段,从生活中引用到传动电力生产安全培训上,已成为下一阶段的研究方向.
目前的技术条件下,虚拟现实技术存在以下问题有待解决：由于数据量过于巨大,实时运算速度难以匹配,人机交互通信方面存在系统轻微滞后问题,导致演练人员产生眩晕、头疼、恶心等症状.另外,如何使工作经验、团队合作等主观因素与现代科技相结合,更加完美的达到人机合一.
四、虚拟现实技术在发电企业安全生产中的展望随着VR/AR 技术的逐渐成熟和飞速发展,依托VR/AR 技术的现场虚拟环境培训也变得触手可及.将VR/AR 技术、多媒体技术以及网络信息化技术充分融合,根据现场实际情况并结合《安规》构造现场虚拟环境,真正打造为电力生产安全培训的仿真平台.该平台可将典型的生产安全事故进行重现,完全解读《安规》,以及通过该技术实现现场操作,机组检修等模拟操作,以达到生产、安全全方位的培训目的.
4.1 电力安全培训系统开发关键流程.三维模型是虚拟现实的基石和灵魂,针对电力系统的特点选取3ds Max 软件可选取为系统的建模软件；采用Torque Game Engine 作为开发引擎,与软件3ds Max 软件进行组合优化模型；整合离散模型搭建虚拟现实场景；选用合适的人机交互设备,以包围球算法和AABB 包围盒算法混合方案进行检测,完成整个虚拟现实电力安全仿真培训系统的开发.
4.2 事故案例培训应用.在虚拟现实技术应用在生产培训过程之中,将典型电力安全事故的重现受到重点关注.通常安全生产警示教育运用文字或口头描述,学习过程枯燥乏味,难以给员工直观的感受.由于个人对安全培训知识接受能力不同,获取安全知识程度无法达到统一.通过虚拟现实技术可还原安全生产事故现场,让员工置身于实地,亲身感受生产安全事件的发生,经过,结果一目了然.通过对真实画面的还原,可迅速让员工接受到最真实,最有效的现场安全教育.
因此在虚拟操作过程中,必须将安全事故的体验进行突出强化,让使用人深刻感受事故的可怕后果[5].为提高良好的用户感受,用户需要佩戴头戴式3D 显示器设备,该设备可让用户体验到身临其境的感觉；通过手柄与定位设备是用户最大程度上模拟真实环境中的运动习惯；还可通过4D 调节座椅模拟生产过程中发生的触电或高空坠落等体验；搭配通风系统及喷水系统模拟大自然中的风、雨等真实环境对安全生产作业带来的额外影响.
4.3 技能培训应用.技能培训主要以标准化作业指导为依据,针对标准的工艺流程进行培训,不同的专业有其相应的标准化作业流程.技能培训模块首先需要实现现实设备的虚拟可视化.借助虚拟现实技术职工可以深入了解电力设备的特性构造、输电线路的结构、清楚电力系统的运行特点、观摩标准化作业的正确流程、掌握电力生产工器具的使用,然后再将感受到的信息经过大脑的思考和分析,形成自己想要的动作或策略,通过输入界面反馈给系统,实现与系统的交互和控制,大大提高电力场景的真实感和沉浸感,为VR 技术在电力系统中的应用带来质的飞跃.
4.4 分布式虚拟现实展望.虚拟现实技术发展的重要方向即是分布式虚拟现实技术[6].虚拟环境的分布式满足了复杂虚拟环境计算的需求,同时满足对共享虚拟环境的自然需求诸如分布式仿真与协同工作等.分布式虚拟现实可供多用户同时异地参与分布式虚拟环境,是基于网络虚拟现实的系统,不同地理位置的用户可以在一起交流、娱乐、训练和学习,通过姿势、声音或文字等演练同一任务,满足团队协同工作需求.
可以展望的是,虚拟现实技术的研究与应用必然给发电企业的生产、经营以及管理带来深远的影响,使信息系统与现场生产作业安全达到深度融合,从根本上解决生产安全问题,具有深远的意义.
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