（国网天津市电力公司天津300010）
摘要:介绍了配电不停电标准化作业三维仿真建设的项目背景、建设的必要性，并阐述了项目建设目标、技术路线、关键技术、建设的内容及创新点。
关键词：不停电作业标准化作业三维仿真国网天津市电力公司
1、项目背景
随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，企业和群众对供电可靠性的要求也越来越高，特别是重点区域、重要用户以及重大活动的不间断供电要求非常严格。配网不停电作业作为减少停电次数、提高供电可靠性和优质服务水平的重要技术手段，得到了积极地倡导和广泛地推广。
不停电作业有着明显区别于传统停电作业的特点，就是作业面存在带电部位，这导致不停电作业对作业步骤和操作手法的要求非常严格，作业人员的操作、移位等肢体动作都要异常的谨慎，不仅需要注意到面前的作业点，上下前后左右也都要全面顾及到。不停电作业的这些特点决定了严格执行标准化作业的必要性，也对作业人员实操技能水平提出了更高的要求。如何切实将不停电标准化作业真正落到实处，有效提高作业人员的实操技能水平和安全意识，是一个性命尤关的大事！
2、项目必要性
目前，关于不停电标准化作业的培训工作主要有指导书学习培训、师带徒培训和实际操作培训，这些培训模式有优势，也有无可避免的弊端。
指导书培训以指导书的阅读学习和编制训练为主，艰涩枯燥，往往因为脱离实际情况、流于形式，或者限于文字能力而敷衍了事，基本属于纸上谈兵，实际效果很不理想。
师带徒培训是行业技能传承的传统模式，这种模式的效果更大程度上取决于师傅的技能水平、讲授水平和作业人员的学习态度、接受能力、练习机会等，也会受师徒相处关系融洽程度的影响，目前总体来讲，效果也不理想。
实际操作训练从理论上来讲是实际操作技能最理想的培训和提升方式，但这种培训方式去要有足够大的场地、足够多的作业场景，还要有足够的人员数量和充足的作业车、工器具等设施，这往往会难以全面满足，特别是实际操作一次所花费的时间会很长，还要有别人配合，更要有经验丰富的老师傅不断的指导纠正，而且这种培训模式还受季节和天气的直接影响，并不能随时进行，在目前配网比较繁重的工作频度下，这一点更是很难经常性的开展。
总之，目前对不停电作业非常重要的标准化作业过程实操培训，由于实际情况所限，难于开展，效果也不理想，急需一种新的培训模式，来切实提高不停电作业培训效果。
3、建设内容
3-1配网不停电标准化作业三维仿真系统
完成该系统的开发，实现一套包含了自我学习三维仿真、模拟训练三维仿真、在线考试三维仿真等功能模块的软件系统，各功能模块的主要功能内容如下。
3-1-1自我学习三维仿真功能模块
作业人员可选择典型设计场景下的不停电作业任务，系统根据所选任务自动生成该项作业任务所有材料、工器具、危险点预控及安全措施，标准化作业过程则在三维虚拟场景中通过自动播放或按工序步骤点播方式，观看学习每一步的仿真操作过程。在学习过程中，可以随时暂停并通过鼠标键盘调整三维场景的视角及缩放，能够以逼真、形象、直观的方式完成整个学习过程。
3-1-2模拟训练三维仿真功能模块
作业人员可选择典型设计场景下的不停电作业任务，系统根据所选任务，生成含有干扰项的备品备件、材料、工器具等选择列表供作业人员选择，选择错误系统会有提示；进入到作业过程后，作业人员在三维虚拟场景中，通过鼠标键盘对设备仿真模型进行操作，在此仿真操作过程中，作业人员的任何操作，系统后台均进行作业工序逻辑、所选用工器具或所操作设备部件的判断，对于错误操作，系统均会及时给出提示，当操作错误次数达到设定值后系统会自动提示正确操作，以达到模拟训练并提升技能的目的。
3-1-3在线考试三维仿真功能模块
考试组织者通过培训综合管理功能模块中功能进行考试配置管理，发布后作业人员通过本功能模块，进行所指定不停电作业任务的考核。首先作业人员要进行备品备件、材料、工器具的选择，选择的正确性会计入最终考核成绩；作业过程由作业人员在三维虚拟场景中通过鼠标选择正确的工器具、材料、备品备件，对设备仿真模型进行操作，操作错误，系统会给出提示，并会记录操作次数，完成所有操作交卷后，系统自动按照既定的计分逻辑完成量化打分。
3-1-4标准化作业库管理功能模块
此模块实现对不停电作业任务、不停电作业过程标准工艺工序等数字化标准库的维护功能，实现不停电作业过程标准工序规则设定功能，实现不停电作业过程标准工序与仿真场景交互操作项对应关系设定功能。
3-1-5三维模型库管理功能模块
此模块实现对系统内虚拟仿真模型的管理，包括模型版本、模型导入、仿真过程步骤对应关系、仿真动画播放速度、仿真动作提示语音、仿真动画提示文字等的维护管理。
3-1-5培训工作管理功能模块
此模块主要完成对培训业务，包括培训主题、受训人员、培训课程计划、培训考试设置及成绩发布、查询等等进行全面的管理。
3-1-6系统基础管理功能模块
该功能模块完成单位部门、人员信息等维护，完成业务功能中所使用基础性代码定义维护等。
3-2不停电作业过程数字化标准库
完成标准化作业指导书的步骤拆分、分解和数字化处理，实现不停电作业任务标准化作业过程的数字化标准库创建和内容维护。
3-3不停电标准化作业三维模型库
通过工程级多维立体激光扫描设备进行轮廓点云扫描，以全角度、高清晰数字照片为辅助，完成作业场景内杆塔、绝缘子、金具、配电设备、各类工器具、各类防护器具、各类测试器具及专用作业车的数据图像采集，并完成高精度三维模型创建和装配，实现三维模型库。
4、技术路线
系统设计为B/S多层架构，采用符合J2EE技术架构规范的Java开发平台进行开发。系统分为数据库层、运行平台层、业务服务层和客户表现层。
数据库层向系统提供数据服务，运行平台层是系统功能运行的容器，业务服务层封装了系统业务功能逻辑，向客户应用提供功能丰富的业务逻辑、数据计算、权限验证等服务。客户端表现层是用户应用界面，用户直接通过浏览器进行各功能模块的应用。
5、关键技术
5-1虚拟场景嵌套技术
配网不停电作业开展的任务越来越多，这些任务的都会存在现场勘查、工作许可、班前会等基本相同的作业步骤，而且对于工器具、绝缘防护器具的检查也不会因为作业任务的不同而不同。为了以后在开展更多的不停电标准化作业任务虚拟仿真资源开发中不再重复的进行这些可复用步骤的资源开发，本项目研究开发实现虚拟场景嵌套技术，实现在作业任务典型设计架设方式的大场景中通过程序控制嵌入可复用小场景，不仅节约资源制作成本，还为以后实现积木式作业过程开放式配置动态组合做好技术基础。
5-2激光扫描数据采集建模技术
精确的三维模型制作离不开准确的设计制造图纸，而本项目中涉及到的作业场景中杆塔、横担、其他金具、备品备件、材料、通用工器具、专用工器具、绝缘防护用具以及绝缘斗臂车等，都不可能获取到准确的设计制造图纸，这对三维模型的制作带来很大的困难，根据照片制作的模型，要么形状严重失真或结构缺失，要么比例严重失调无法配合应用。本项目采用激光扫描数据采集技术，可以快速的对任何形状的物体进行数据扫描，形成轮廓点云数据，在此基础上，经过精细建模，最终可以完成高忠实度三维模型的制作。
5-3作业过程交互式仿真技术
以高精度模型为基础，通过设计开发三维虚拟专用交互程序，实现不停电标准化作业过程的三维虚拟仿真目标。员工在通过本项目系统进行自我学习和模拟训练时，可以摆脱抽象晦涩的纸质作业指导书，以更形象、更直观、更容易理解和记忆掌握的三维动画模式，完成标准化作业过程中工序、工艺、危险点和预控措施的学习与训练，可以显著地提升其标准化作业技能水平，使标准化作业真正落到实处。
5-4数字化标准库技术
它是通过对国家、行业或机构颁发的标准、规程进行数字化、解析化处理，将之转变为结构化数据的技术。本项目设计开发完成数字化标准库技术，并将之应用于构建电力设备工序工艺的数字化标准库，它将为模拟作业过程的工序控制、危险点控制服务，也将为员工自我模拟训练、量化考核服务。
6、创新点
6-1积木式作业过程仿真
本项目采用了虚拟场景嵌套技术，实现了对作业过程中基本一致的现场勘查、工作许可、班前会、工器具检查等步骤的小场景化处理，并以积木方式嵌套在作业大场景中，这不仅可以时间仿真资源的复用，提高资源包研发速度，降低研发成本，而且还可以为以后实现积木式作业过程开放式配置动态组合做好技术储备和资源基础。
6-2高还原度不停电作业标准化作业仿真
本项目实现的不停电标准化作业过程三维交互式虚拟仿真，不仅其三维模型采用了激光扫描数据采集技术，使的场景及模型高度拟真；仿真脚本和过程步骤也是由现场专家和三维专业技术人员共同编制，确保了仿真过程专业性高符合度；而且，还在仿真过程中根据现场作业实际状况，加入了等量的人员角色，使作业人员在学习、训练和考试中会有高度的代入感，极大的提高了学习和训练效果。
6-3全新的实操技能训练模式
本项目创新性的将数字化标准库技术、业务智能技术和三维虚拟仿真技术相结合，成功规避了传统指导书培训、师带徒培训、现场实操培训等方式的弊端，具备形象、直观、全方位、全角度、全细节的培训特点，将标准化作业从纸面真正落到了实处，开创了一个全新的实操技能培训模式。
6-4自动量化打分的仿真考核形式
本项目创新性的将数字化标准库技术、业务智能技术和三维虚拟仿真技术相结合，成功规避了传统指导书培训、师带徒培训、现场实操培训等方式的弊端，具备形象、直观、全方位、全角度、全细节的培训特点，将标准化作业从纸面真正落到了实处，开创了一个全新的实操技能培训模式。
7、结束语
将三维虚拟仿真、数字化标准库等技术相结合，完成配网不停电标准化作业三维仿真建设，现场作业人员通过该仿真平台可进行配电带电作业标准化过程的学习及培训，通过三维动画形式将配电带电标准化作业过程中设计的危险点、工序工艺等进行多方位、多角度的展示，同时提供交互功能，从而有效的提高配电带电作业的标准化训练水平。该项目可为现场作业人员的技能培训提供一个高效的现代化手段，使技能培训由传统的“师带徒”模式上升到“实景仿真训练”模式。
参考文献
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