基于虚拟现实技术的输电线路带电作业仿真培训系统.pdf

第11卷第5期中国水运Vol.11No.5
2011年5月ChinaWaterTransportMay2011

基于虚拟现实技术的输电线路带电作业仿真培训系统

沈海平，刘晓伟，张雪峰，张秋实，方琪
（江苏省电力公司无锡供电公司，江苏无锡214061）

摘要：针对输电线路带电作业培训中遇到的问题，本文结合最新的信息技术发展，设计了基于虚拟现实技术的输
电线路带电作业仿真系统，并对系统实现过程中的关键技术进行分析，配合相应硬件设备建立了仿真培训系统。应
用结果表明，基于虚拟现实技术的培训系统，在帮助学员了解实际的带电作业知识的前提下，能使学员获得高度仿
真的操作体验，对学员综合素质的培养和专业理论知识的学习起到了促进作用，为带电作业培训提供了规范化、常
态化、高效率、低成本的培训环境，开拓了培训的新模式。
关键词：带电作业；虚拟现实；输电线路；三维仿真建模
中图分类号：TM84文献标识码：A文章编号：1006-7973（2011）05-0066-03

一、引言层分级至最小建模单元，如图1所示。通过对仿真对象逐层
带电作业作为保障线路运行可靠性的重要手段，是一项细分，可保障仿真系统的准确度和模型的可复用性。
危险性较大、技术含量较高的作业过程，要求作业人员在具
备扎实的带电作业理论知识和良好的技术水平的基础上，具
有很高的熟练程度。为了消除带电作业人员对带电设备的恐
惧，提升带电作业人员的操作技能，增强带电作业人员的安
全意识，对作业人员进行带电作业培训具有重要意义。传统
的输电线路带电作业培训主要是通过举办多种形式的学习
班、培训班、研讨班对作业人员进行理论强化，建立专业培
训基地进行现场操作演练等。但受场地、天气、技术水平的
图1组件树的结构
限制，培训范围和效果并不理想，不能有效满足带电作业人
才需求。因此，如何采用先进的培训手段，提高培训效率是2．三维仿真技术
亟待解决的问题。带电作业的虚拟操作环境是构建输电线路带电作业仿真
虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR）作为20世培训系统的基础，仿真系统渲染高质量三维模型的能力是仿
纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，在很多领域发挥着真培训真实感的重要保证。实现三维虚拟环境可视化的关键
不可替代的作用。其特点是利用计算机多媒体技术在计算机在于建立可扩展的模型库和组织虚拟场景。为了满足图像处
系统中创建真实环境的仿真环境，通过计算机的硬件设备来理的实时和逼真，以及视觉的真实感，需要配置高性能的图
模拟人体的视觉、听觉、味觉和触觉等真实感知，使参与者形渲染计算机，系统采用计算机图像技术，按照树型层次结
在其中产生与在真实环境中相同或相似的体验。它始于军事构，采用有向无环图的结构，依照线路的空间和布局特点组
和航空航天领域的需求，但近年来，虚拟现实技术的应用已织虚拟场景，生成输电线路带电作业工作环境，给作业人员
大步走进工业、建筑设计教育培训、旅游等方面。本文采用以最直接的视觉提示，增强作业的逼真度。本文采用3ds
MaxPhotoshopzbrush3Dmax
虚拟现实技术，建立起输电线路带电作业的仿真培训系统。、和构建模型场景，主要
通过模拟现场作业环境和操作流程，实现基于计算机的仿真解决3D模型的设计制作，Photoshop主要解决图片处理，
培训系统，使学员在虚拟现实的环境中形象、直观地了解并zbrush主要解决人物模型贴图的处理，模型建立流程如图2
掌握标准的输电线路带电作业方法。所示。如图3所示为虚拟的带电作业场景图。
二、关键技术3．底层平台搭建
1．组件树的构建底层平台作为整个系统的核心，在每个仿真应用的主机
三维仿真建模是建立输电线路带电作业仿真培训系统，都有驻留程序，是联系各个仿真应用交互操作的纽带。本文
形象、直观、准确地展现各电压等级典型带电作业方法的前基于Quest3D开发包，搭建了整个仿真系统的底层平台。
提。三维仿真建模首先要对仿真对象进行系统、有层次的划采用成熟的开源产品，搭建起层次清晰、性能稳定的系统架
分，在此基础上，根据线路组件的功能和带电作业工器具的构，并通过层与层之间的松散耦合，增加代码重用率，提高
种类确定对象的类型，以采取相应的三维仿真建模方案。本开发效率，保证了业务的扩展性。设计底层平台架构如图4
文根据线路各组成部分的功能和工器具类别，对仿真对象逐所示，主要包括：系统底层消息处理中心、界面调用模块、

收稿日期：2011-03-11
作者简介：沈海平（1976-），男，江苏无锡人，江苏省电力公司无锡供电公司工程师，主要从事电力系统科技管理工作。
第5期沈海平等：基于虚拟现实技术的输电线路带电作业仿真培训系统67

角色管理模块、工具管理模块、系统渲染模块、媒体调用模（4）网络模块：通过SendNetMsg（）和G