可交互虛擬現(xiàn)實(shí)的風(fēng)電場(chǎng)安全培訓(xùn)與考核系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u30425可交互虛擬現(xiàn)實(shí)的風(fēng)電場(chǎng)安全培訓(xùn)與考核系統(tǒng) 114484一、項(xiàng)目概述 311577（一）企業(yè)簡(jiǎn)介 33767（二）項(xiàng)目背景 39513（三）項(xiàng)目建設(shè)情況 41413二、應(yīng)用場(chǎng)景及建設(shè)方案 515373（一）場(chǎng)景描述 52445（二）技術(shù)架構(gòu) 697151、業(yè)務(wù)藍(lán)圖規(guī)劃 631101（三）建設(shè)方案 1377761、項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)： 13174462、項(xiàng)目重點(diǎn)工作任務(wù)： 13319243、關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用 14245384、技術(shù)領(lǐng)先點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn) 15124561、沉浸體驗(yàn)技術(shù)： 16116342、觀看體驗(yàn)技術(shù) 1640073、交互體驗(yàn)技術(shù) 1611450三、項(xiàng)目效果 1725115（一）項(xiàng)目效益 1721789（二）鑒定評(píng)價(jià)（如有） 1722492（三）推廣前景 17155501.規(guī)模效益 1713822.經(jīng)濟(jì)效益 17187983.管理效益 1722410四、下一步計(jì)劃 18一、項(xiàng)目概述（一）企業(yè)簡(jiǎn)介XXXX新能源事業(yè)部隸屬于XXXX集團(tuán)有限公司內(nèi)蒙古分公司，主要負(fù)責(zé)赤峰地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電光伏發(fā)電等新能源項(xiàng)目的開發(fā)、建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。截至目前，公司已實(shí)現(xiàn)累計(jì)裝機(jī)容量160.86萬千瓦，投運(yùn)10座風(fēng)電場(chǎng)和1座光伏電站，所轄場(chǎng)站主要坐落在內(nèi)蒙古赤峰市松山區(qū)、克什克騰旗、阿魯科爾沁旗、巴林左旗、翁牛特旗、林西縣。（二）項(xiàng)目背景在風(fēng)電系統(tǒng)安全是重中之重。風(fēng)電系統(tǒng)中錯(cuò)誤的操作往往會(huì)帶來嚴(yán)重的后果，甚至要付出生命的代價(jià)。傳統(tǒng)風(fēng)電設(shè)備的操作技能培訓(xùn)是基于設(shè)備實(shí)物進(jìn)行，這就決定了在此過程中不僅有較高的危險(xiǎn)性，還不能辨別操作者是否規(guī)范操作，極易造成時(shí)間和人力成本的浪費(fèi)?？山换ヌ摂M現(xiàn)實(shí)的風(fēng)電場(chǎng)安全培訓(xùn)與考核系統(tǒng)，加入風(fēng)電安全教育培訓(xùn)的內(nèi)容，通過對(duì)風(fēng)電設(shè)備檢修過程中高發(fā)事故危險(xiǎn)點(diǎn)3D建模操作，依靠虛擬與現(xiàn)實(shí)交互仿真體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)與程序軟件，對(duì)檢修人員進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)景化事故處理安全知識(shí)培訓(xùn)，提升一線檢修人員事故處置能力，確保檢修人員熟練掌握各項(xiàng)操作高發(fā)危險(xiǎn)點(diǎn)知識(shí)，避免人身傷害。同時(shí)在安全規(guī)程教育、檢修工作安措教育、應(yīng)急演練等方面，讓操作者在沉浸式體驗(yàn)中進(jìn)行學(xué)習(xí)，鍛煉員工模式實(shí)踐操作，能夠真切感受到安全事故帶來的嚴(yán)重后果，有效降低人力資源和實(shí)訓(xùn)投入，并且提升風(fēng)電安全培訓(xùn)效果。通過VR培訓(xùn)與考核系統(tǒng)的構(gòu)建，可以多次的對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)，不受時(shí)間空間限制，保障培訓(xùn)次數(shù)，確保培訓(xùn)周期，提高員工素質(zhì)，量化培訓(xùn)效果，受訓(xùn)人員溝通交流流暢，大幅度提高受訓(xùn)人員的技能水平和協(xié)同水平，同時(shí)保護(hù)了受訓(xùn)人員和設(shè)備安全。在考核監(jiān)管方面也更方便，更直接。（三）項(xiàng)目建設(shè)情況實(shí)施時(shí)間：建設(shè)周期：投資額：承建單位：當(dāng)前進(jìn)展：預(yù)期目標(biāo)：1）提升培訓(xùn)人員對(duì)安全培訓(xùn)的興趣，樂于參加且記憶時(shí)間更久；2）通過事故體驗(yàn)，提升培訓(xùn)人員的安全意識(shí)；3）通過安全技能培訓(xùn)，提升培訓(xùn)人員的安全技能水平，隱患排查能力。減少甚至避免作業(yè)違章行為；4）提升個(gè)人現(xiàn)場(chǎng)急救能力水平，降低和減輕傷亡發(fā)生；5）提升應(yīng)急處置能力，關(guān)鍵時(shí)刻自救以及降低財(cái)產(chǎn)損失。二、應(yīng)用場(chǎng)景及建設(shè)方案（一）場(chǎng)景描述可交互虛擬現(xiàn)實(shí)的風(fēng)電場(chǎng)安全培訓(xùn)與考核系統(tǒng)，加入風(fēng)電安全教育培訓(xùn)的內(nèi)容，通過對(duì)風(fēng)電設(shè)備檢修過程中高發(fā)事故危險(xiǎn)點(diǎn)3D建模操作，依靠虛擬與現(xiàn)實(shí)交互仿真體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)與程序軟件，對(duì)檢修人員進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)景化事故處理安全知識(shí)培訓(xùn)，提升一線檢修人員事故處置能力，確保檢修人員熟練掌握各項(xiàng)操作高發(fā)危險(xiǎn)點(diǎn)知識(shí)，避免人身傷害。同時(shí)在安全規(guī)程教育、檢修工作安措教育、應(yīng)急演練等方面，讓操作者在沉浸式體驗(yàn)中進(jìn)行學(xué)習(xí)，鍛煉員工模式實(shí)踐操作，能夠真切感受到安全事故帶來的嚴(yán)重后果，有效降低人力資源和實(shí)訓(xùn)投入，并且提升風(fēng)電安全培訓(xùn)效果。VR培訓(xùn)相對(duì)于傳統(tǒng)的安全培訓(xùn)模式，具有如下優(yōu)勢(shì)：高度仿真，激發(fā)參與者主動(dòng)性；規(guī)避現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)操作風(fēng)險(xiǎn)，確保培訓(xùn)安全；規(guī)?；瘧?yīng)用，降低培訓(xùn)成本；不受時(shí)間與空間限制，讓安全培訓(xùn)更加方便靈活。本項(xiàng)目的研究成果可應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)作業(yè)人員在運(yùn)維檢修、應(yīng)急急救和消防滅火等作業(yè)過程中安全操作、危險(xiǎn)點(diǎn)等知識(shí)的培訓(xùn)，形成的專業(yè)軟件可推廣成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)作業(yè)人員的安全教學(xué)有著不可估量發(fā)展與推動(dòng)作用。（二）技術(shù)架構(gòu)1、業(yè)務(wù)藍(lán)圖規(guī)劃1）發(fā)電領(lǐng)域風(fēng)力發(fā)電機(jī)組檢修過程中易發(fā)生人身傷害事故的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行深入研究，對(duì)于這些危險(xiǎn)點(diǎn)容易帶來哪些危害進(jìn)行闡述，如何進(jìn)行防范進(jìn)行探討，形成一種規(guī)章制度大綱，用論文的形式進(jìn)行發(fā)表，同時(shí)開發(fā)通過3D建模、粒子特效、5D動(dòng)畫等先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建出逼真的各類新能源發(fā)電領(lǐng)域工作作業(yè)真實(shí)場(chǎng)景，應(yīng)用虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)設(shè)備給受訓(xùn)人員一個(gè)逼真的工作現(xiàn)場(chǎng)及視覺聽覺體感俱佳的體驗(yàn)效果。2）基于虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)的風(fēng)電安全培訓(xùn)與考核軟件，可以實(shí)現(xiàn)多人按步驟要求協(xié)調(diào)配合操作施工一項(xiàng)工作，同時(shí)講師可以看見各位操作內(nèi)容；或者講師進(jìn)行分解操作，學(xué)員也可以同時(shí)共同觀看、探討、學(xué)習(xí)。在虛擬中體現(xiàn)真實(shí)感受，在現(xiàn)實(shí)中體驗(yàn)虛擬當(dāng)中施工造作不當(dāng)帶來受傷事故的體感。3）通過新能源發(fā)電領(lǐng)域虛擬與現(xiàn)實(shí)交互的考核軟件,可以了解學(xué)員培訓(xùn)學(xué)習(xí)后的對(duì)知識(shí)掌握水平，需對(duì)學(xué)員進(jìn)行跨空間立體式考核，在虛擬與現(xiàn)實(shí)交互實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真考核，考核后記錄學(xué)員學(xué)習(xí)成績(jī)。實(shí)名登記，隨時(shí)調(diào)取任何一題的考核中的操作過程，包括協(xié)調(diào)操作的內(nèi)容；同時(shí)多名學(xué)員同時(shí)考核，分錄記錄成績(jī)；考試考題可以固定式與隨機(jī)式選擇；讓學(xué)員考試成績(jī)更貼近現(xiàn)實(shí)。4）通過建立適合新能源發(fā)電領(lǐng)域虛擬與現(xiàn)實(shí)交互仿真體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，配套10工位學(xué)員同步學(xué)習(xí)的硬件設(shè)施，實(shí)現(xiàn)40個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景教學(xué)的觸感體驗(yàn)。并對(duì)培訓(xùn)教室進(jìn)行專業(yè)化系統(tǒng)化的布置，使得受訓(xùn)人員可在專業(yè)的教室中進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)。2、技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)基于可交互虛擬現(xiàn)實(shí)的風(fēng)電場(chǎng)安全培訓(xùn)與考核系統(tǒng)基于可交互虛擬現(xiàn)實(shí)的風(fēng)電場(chǎng)安全培訓(xùn)與考核系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)接入層展現(xiàn)層應(yīng)用層支撐層基礎(chǔ)層安全培訓(xùn)學(xué)員安全考試學(xué)員關(guān)聯(lián)系統(tǒng)其它顯示終端VR眼鏡體感設(shè)備學(xué)習(xí)平臺(tái)模擬平臺(tái)考試平臺(tái)用戶管理評(píng)分系統(tǒng)輪播系統(tǒng)輪播系統(tǒng)參數(shù)管理學(xué)員管理成績(jī)管理安全題庫身份認(rèn)證統(tǒng)計(jì)報(bào)表設(shè)備調(diào)度知識(shí)題庫設(shè)備管理VR控制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群存儲(chǔ)設(shè)備培訓(xùn)系統(tǒng)3、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于可交互虛擬現(xiàn)實(shí)的風(fēng)電場(chǎng)安全培訓(xùn)與考核系統(tǒng)基于可交互虛擬現(xiàn)實(shí)的風(fēng)電場(chǎng)安全培訓(xùn)與考核系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)核心層匯聚層接入層顯示終端VR眼鏡全館無線覆蓋主服務(wù)器-培訓(xùn)系統(tǒng)主服務(wù)器主服務(wù)器-考核系統(tǒng)主服務(wù)器-體感設(shè)備行走平臺(tái)蛋椅展示大屏消防設(shè)備等4、主要建設(shè)內(nèi)容5、項(xiàng)目主要功能（三）建設(shè)方案1、項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)：過對(duì)風(fēng)電設(shè)備檢修過程中高發(fā)事故危險(xiǎn)點(diǎn)3D建模操作，依靠虛擬與現(xiàn)實(shí)交互仿真體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)與程序軟件，對(duì)檢修人員進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)景化事故處理安全知識(shí)培訓(xùn)，提升一線檢修人員事故處置能力，確保檢修人員熟練掌握各項(xiàng)操作高發(fā)危險(xiǎn)點(diǎn)知識(shí)，避免人身傷害。本系統(tǒng)可以多次的對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)，不受時(shí)間空間限制，保障培訓(xùn)次數(shù)，確保培訓(xùn)周期，提高員工素質(zhì)，量化培訓(xùn)效果，受訓(xùn)人員溝通交流流暢，大幅度提高受訓(xùn)人員的技能水平和協(xié)同水平，同時(shí)保護(hù)了受訓(xùn)人員和電力設(shè)備安全。在考核監(jiān)管方面也更方便，更直接。2、項(xiàng)目重點(diǎn)工作任務(wù)：第一階段：需求調(diào)研現(xiàn)場(chǎng)勘查、需求調(diào)研、需求分析、場(chǎng)景拍攝、需求整理、需求評(píng)審第二階段：產(chǎn)品設(shè)計(jì)根據(jù)《需求分析報(bào)告》，形成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原型設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、UI設(shè)計(jì)、VR場(chǎng)景設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第三階段：系統(tǒng)研發(fā)1）VR制作：依據(jù)《VR場(chǎng)景設(shè)計(jì)文檔》，使用U4D完成三維建模、修圖、拼接、生成的工作。2）軟件開發(fā)：軟件系統(tǒng)架構(gòu)搭建、模塊化設(shè)計(jì)（含數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)）、軟件開發(fā)、軟件測(cè)試（軟件單體測(cè)試、結(jié)合測(cè)試、軟硬件聯(lián)調(diào)測(cè)試）3）硬件開發(fā)：硬件選型、硬件系統(tǒng)架構(gòu)搭建、硬件模組開發(fā)、硬件集成、硬件測(cè)試4）系統(tǒng)測(cè)試：系統(tǒng)結(jié)合測(cè)試、階段性成果演示第四階段：實(shí)施上線：場(chǎng)館裝修（動(dòng)力、燈光、控制、裝飾等）、現(xiàn)場(chǎng)安裝、系統(tǒng)調(diào)試、用戶測(cè)試、需求微調(diào)、系統(tǒng)上線、用戶培訓(xùn)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用1）虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)流程：通過調(diào)研、分析各個(gè)模塊的功能。在具體開發(fā)過程中風(fēng)場(chǎng)虛擬場(chǎng)景中的模型和紋理貼圖都是來源于風(fēng)場(chǎng)的真實(shí)場(chǎng)景，事先通過攝像采集材質(zhì)紋理貼圖和真實(shí)場(chǎng)景的平?模型，通過ps和maya(或者3dmax)來處理紋理和構(gòu)建真實(shí)場(chǎng)景的三維模型，然后導(dǎo)?到3D構(gòu)建虛擬平臺(tái)，在平臺(tái)通過?效，圖形界?，插件，燈光設(shè)置渲染，編寫交互代碼，最后發(fā)布設(shè)置。2）建模技術(shù)：構(gòu)建三維模型，在虛擬場(chǎng)景中看到的任何物品或者模型都是真實(shí)場(chǎng)景中實(shí)物的再現(xiàn)，這就是虛擬現(xiàn)實(shí)給??種真實(shí)場(chǎng)景的感覺，建模是構(gòu)建場(chǎng)景的基本要素，在建模過程中要不斷的對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，做到運(yùn)?流暢、給?以逼真的感覺的同時(shí)還要保證模型的大小，保證程序發(fā)布之后不會(huì)占用太大的內(nèi)存。3）交互技術(shù)：除了場(chǎng)景模型的優(yōu)化之外，交互技術(shù)也是本項(xiàng)目的關(guān)鍵。負(fù)責(zé)整個(gè)場(chǎng)景中的交互功能開發(fā)，是將虛擬場(chǎng)景與用戶連接在?起的開發(fā)紐帶，協(xié)調(diào)整體虛系統(tǒng)的工作和運(yùn)轉(zhuǎn)。模型在導(dǎo)入U(xiǎn)nity之前必須先導(dǎo)?材質(zhì)后導(dǎo)?模型，這樣防?了模型紋理材質(zhì)的丟失。4）渲染技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目研發(fā)中交互式是基本，渲染是關(guān)鍵，除了運(yùn)行流暢之外，場(chǎng)景渲染的好壞也是成敗的關(guān)鍵，好的、逼真的場(chǎng)景能給用戶帶來完成真實(shí)的沉浸感?；句秩径际峭ㄟ^插件來實(shí)現(xiàn)，在需要高亮的地方設(shè)置shader，效果就是看到臺(tái)燈真正可以感受到發(fā)亮的效果，地?倒影的效果和太陽光折射的效果。技術(shù)領(lǐng)先點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)1）動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)虛擬環(huán)境的建立是VR系統(tǒng)的核心內(nèi)容，目的就是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。2）實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)三維圖形的“實(shí)時(shí)”生成技術(shù)，保證圖形的刷新頻率不低于15幀/秒，高于30幀/秒。3）系統(tǒng)集成技術(shù)由于VR系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用，集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別與合成技術(shù)等。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的技術(shù)性能指標(biāo)：1、沉浸體驗(yàn)技術(shù)：1）畫面清晰2）畫面流暢3）音質(zhì)優(yōu)良4）畫面無畸變2、觀看體驗(yàn)技術(shù)1）無卡頓2）無花屏3）無黑邊或拖影4）音視頻同步3、交互體驗(yàn)技術(shù) 1）自由度豐富 2）操作響應(yīng)快速 3）操作精準(zhǔn) 4）內(nèi)容加載快速三、項(xiàng)目效果（一）項(xiàng)目效益項(xiàng)目在提高生產(chǎn)效率、保障安全生產(chǎn)、提升管理水平等方面取得了一定的成效：1）提升培訓(xùn)人員對(duì)安全培訓(xùn)的興趣，樂于參加且記憶時(shí)間更久。2）通過事故體驗(yàn)，提升培訓(xùn)人員的安全意識(shí)。3）通過安全技能培訓(xùn)，提升培訓(xùn)人員的安全技能水平，隱患排查能力。減少甚至避免作業(yè)違章行為；4）提升個(gè)人現(xiàn)場(chǎng)急救能力水平，降低和減輕傷亡發(fā)生。5）提升應(yīng)急處置能力，關(guān)鍵時(shí)刻自救以及降低財(cái)產(chǎn)損失。（二）鑒定評(píng)價(jià)（如有）無（三）推廣前景本項(xiàng)目的研究成果的復(fù)制推廣可產(chǎn)生如下三個(gè)方面的效益：1.規(guī)模效益1）循環(huán)使用，減少資源浪費(fèi)，節(jié)省集團(tuán)培訓(xùn)成本；2）沉浸式體驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)體驗(yàn)者的安全意識(shí)。2.經(jīng)濟(jì)效益VR安全教育培訓(xùn)不僅降低了人員培訓(xùn)成本和硬件投入成本，還大大降低了傳統(tǒng)模式中對(duì)危險(xiǎn)事故模擬的資金投入。3.管理效益不僅提高了職工安全工作的責(zé)任感和自覺性，增強(qiáng)安全意識(shí)，掌握安全工作的科學(xué)知識(shí)和技能，還會(huì)不斷提高安全管理水平和安全操作水平，增強(qiáng)職工自我防護(hù)能力。同時(shí)，由于本項(xiàng)目的研究成果可應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)作業(yè)人員在檢修、應(yīng)急急救和消防滅火等作業(yè)過程中安全操作、危險(xiǎn)點(diǎn)等知識(shí)的培訓(xùn)，因此未來可形成專