內容摘要

虛擬現實技術(Visual Reality)，是20世紀90年代為科學界和工程界所關注的技術。它的興起，為人機交互界面的發展開創了新的研究領域；為智能工程的應用提供了新的界面工具；為各類工程的大規模的數據可視化提供了新的描述方法。這種技術的特點在于，計算機產生一種人為虛擬的環境，這種虛擬的環境是通過計算機圖形構成的三度空間，或是把其它現實環境編制到計算機中去產生逼真的“虛擬環境”，從而使得用戶在視覺上產生一種沉浸于虛擬環境的感覺。虛擬現實技術并非最近才出現的，其發展大致可分為三個階段：第一個階段從本世紀50年代到70年代，是虛擬現實技術的準備階段；第二個階段從80年代初到80年代中期，是虛擬現實技術系統化，并開始走出實驗室進入實際應用階段；第三個階段從80年代末期之后，是虛擬現實技術全面發展的時期。然而，虛擬現實(Vinual Reality，簡稱VR)的出現，對教育培訓更是產生廣泛而深遠的影響，使得受訓者無論是在應用范圍(廣度、空間)、時間選擇(寬度、時間)、還是在培訓的難易程度和績效評價(深度、效度)上都產生了傳統培訓方法所無法比擬的優勢⋯ 。利用虛擬現實系統進行培訓，根據需要培訓內容進行相應的處理，員工無論是在知識學習、能力創新，還是在經驗積累、技能訓練等都可收到意想不到的效果。虛擬現實技術在教育培訓領域中，有著巨大的潛力。目前國外已經有了許多VR技術用于培訓的系統。如美國的Nabisco食品公司、北方電訊公司、Motorola公司就運用虛擬現實創建虛擬工廠，訓練員工熟悉環境、設備和操作能力。利用虛擬現實進行遠程教育、建立虛擬圖書館、開設虛擬課堂和虛擬實驗室等，都將給教育培訓帶來前所未有的效果。本文就虛擬現實技術在電力培訓中的應用進行了闡述，通過虛擬現實技術來進行電力培訓收到了非常好的應用效果。

虛擬現實概念

虛擬現實是利用計算機生成一種模擬環境(如飛機駕駛艙、操作現場等)，通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環境中，實現用戶與該環境直接進行自然交互的技術。這里所謂模擬環境就是用計算機生成的具有表面色彩的立體圖形，它可以是某一特定現實世界的真實體現，也可以是純粹構想的世界。傳感設備包括立體頭盔(Head Mounted Display)、數據手套(Data Glove)、數據衣(Data Suit)等穿戴于用戶身上的裝置和設置于現實環境中的傳感裝置(不直接戴在身上)。自然交互是指用日常使用的方式對環境內的物體進行操作(如用手拿東西、行走等)并得到實時立體反饋。

虛擬現實的特點

沉浸性(Immersion)。指計算機操作人員作為人機環境的主導者溶人于虛擬環境中，通過多維方式與計算機所創造的虛擬環境進行交互，能使參與者全身心地沉浸在計算機所生成的三維虛擬環境中，產生身臨其境的感覺。

交互性(Interaction)。是指操作者與虛擬環境中所遇到的各種對象的相互作用的能力，它是人機和諧的關鍵性因素。交互性包含對象的可操作程度及用戶從環境中得到反饋的自然程度、虛擬場景中對象依據物理學定律運動的程度等。

構想性(Imagination)。是通過虛擬現實，從定性和定量綜合集成環境中結合，引導人們去深化概念和萌發新意，抒發人們的創造力。

虛擬現實的關鍵技術

動態環境建模技術。它的目的是獲取實際環境的三維數據，并根據應用的需要，利用獲取的三維數據建立相應的虛擬環境模型。

實時三維圖形生成技術。三維圖形的生成技術已較成熟，而關鍵是如何“實時生成”。在不降低圖形的質量和復雜程度的前提下，如何提高刷新頻率將是該技術的研究內容。

立體顯示和傳感器技術。VR依賴于立體顯示和傳感器技術的發展。現有的VR設備還不能完全滿足系統的需要，因此有必要開發新的三維顯示技術。

應用系統開發工具。VR應用的關鍵是尋找合適的場合和對象，即如何發揮想象力和創造性。選擇適當的應用對象可以大幅度地提高效率，減輕勞動強度，提高產品質量。為了達到這一目的，必須研究VR的開發工具。

系統集成技術。由于VR系統中包含大量的感知信息和模型，因此系統的集成技術起著至關重要的作用。集成技術包括信息的同步、模型的標定、數據轉換、數據管理模型、識別與合成等技術。

虛擬電力培訓系統的構建

虛擬電力培訓系統在電力行業中，由于電是很危險的，每一個生產環節中都可能存在安全隱患，并且不是每一個生產現場都可以進去的；同時電力設備的昂貴，一旦發生事故則損失慘重。利用虛擬現實技術虛擬電力培訓系統，不僅能節省資金，降低危險，還能使這些環節聯系更加密切，使受訓員工進入每個部分進行深入了解，往往會學到現實當中無法接觸的東西。針對上述情況，結合電力中專進行員工培訓的需要，設計開發了一套電力培訓系統。該系統主要包括電力系統中的斷路器、變壓器、開關等系統的工作原理，以及當電路發生故障時，各個系統如何進行工作和維修等內容。

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