第二节　建立仿真系统与后台专家支持平台

针对一线班组建设中存在的新技术普及应用和新员工快速成长的问题，急修班积极探索班组建设新模式，将现代技术应用于班组建设中，开发并应用了基于无人机、VR等新技术的3D物理引擎多旋翼无人机电网巡检技能仿真和电缆故障查找的VR仿真技术应用。通过培训方式的创新，达到解决一线班组提升员工能力和适应新技术的内在要求，最终形成了基于VR与无人机技术相结合的急修班组后台专家支持平台。

（一）建立模拟无人机配电故障巡检的仿真系统

无人机配电故障巡检的仿真系统是将多旋翼无人机工作理论、VR技术与系统仿真技术相结合，可应用于配电线路的故障巡视及多旋翼无人机技能培训中，是实际多旋翼无人机培训及作业过程在计算机上的虚拟实现，具有突出的空间沉浸、高度仿真的特点。

该系统可以将真实多旋翼无人机及纵横沃野的故障线路浓缩在计算机屏幕上，并通过真实操控进行虚拟操作（见图2-1）、闯关训练、科目考核及电网巡视，而且不消耗现实资源和能量，确保培训过程的安全高效，满足多旋翼无人机培训及评价要求，达到提高急修班成员无人机驾驶技能水平的目的。

为实现系统建设目标，该系统建立了简单高效的现场地形构建手段，以方便不同场景下的模拟组建立了科学准确的数学模型，真实显现配电故障线路设备状况；明确、真实地反映故障线路巡视工作的实际流程；建立了良好的人机界面、功能完善、操作简便，利于现场技术人员培训使用。在构建该系统时，实现了以下几方面因素的综合体现。

（1）为实现配电故障的真实呈现，让急修班成员达到训练效果，VR平台选型力求成熟性和开放性。

（2）系统功能实现组态化开发与维护。通过功能模块的组态化组织，各种属性的定义和功能实现之间的关系定义可重组，从而满足灵活变化的需求。

（3）系统提供真实飞行控制的使用。考虑到系统操作的需要，通过该系统的使用，达到急修班成员在训练后能够操控真实的无人机。

（4）系统操作的简单化、个性化。系统操作要符合简单的原则，简洁明了，以提升急修人员操控无人机的训练效果。

（5）虚拟仿真内容全面、准确，正确反映线路的真实情况。三维虚拟空间必须具备充分的延展空间；沿线路景物，各种配电设备及其运动状态形态逼真；工具和手段符合现场工作要求。

（二）建立模拟电缆故障查找的VR仿真系统

电缆故障查找是急修班工作的重点和难点。随着电缆设备的快速增加，电缆故障也因外力破坏、接头故障等原因逐年递增，而电缆故障点的查找和隔离对于青年员工来说，经验的积累显得尤为重要。电缆故障点的查找也是青年员工业务技能提升的重要环节，也就是说，电缆故障点的查找能力直接决定了急修工作的完成情况，而且对用户满意度有极大的影响。为了快速提升急修班员工查找电缆故障效率，电力公司完成了电缆故障查找的VR仿真技术开发与应用。

该系统通过对电缆故障定位场景、检测设备操作流程和交互动作进行全仿真模拟，一方面使急修人员产生身临其境的视觉感受；另一方面在VR系统中，急修人员可与场景中的设备、工具进行直接对话，使得培训体验过程生动、有趣，如图2-2所示。在开发该系统过程中，力求沉浸感强、交互性好，且不受场地因素限制，极大丰富了现有的实景培训方式，提高培训效率，有效节约培训成本。该系统可完成电缆故障查找，包括故障性质判断、故障预定位、路径查找、精确定点，电缆路径查找及电缆识别等相关培训内容。

该系统主要有以下三个功能特点。

一是VR教学模块。通过文字、语音、动画等形式，介绍电缆故障定位设备的使用方法、操作。

二是VR联系模块。通过变化不同的作业场景，没有任何引导提示，基于自身知识积累完成所有的操作步骤，达到巩固和加深的目的。

三是VR考核模块。以游戏任务的形式，随机设置考核场景，故障类型、电压等级、电缆长度、故障距离、考核时间和要点，急修人员需在规定时间内完成任务。

（三）建立以VR技术和无人机技术为支撑的急修后台专家支持平台

无人机配电故障巡检技能的仿真与应用大幅提升了急修人员的无人机驾驶技能，同时，满足了急修人员通过无人机开展配电故障巡视的相关要求。电缆故障查找VR仿真技术的开发与应用，使青年员工在短期内了解电缆外力故障、本体故障等不同类型故障的查找方法，切实提升了青年员工查找电缆故障的水平，快速累积了电缆故障查找经验。以上创新的培训方法基本可以满足配电故障处理的要求，但是，遇到相对较复杂的配电故障，单凭一组急修人员在现场很难快速排查出故障点，这就需要更为强大的配电故障后台专家的支持平台，共同协助解决现场故障，实现故障的快速处置和隔离。

该平台的建设基于无人机技术在配电故障现场的应用，利用无人机的多通道传输技术，通过急修现场工作人员操控无人机，采集故障现场画面，将疑似故障点画面通过无人机传输通道传至急修专家后台处，由相关专家协助急修现场人员对故障点进行判断。特别是对电杆杆顶瓷瓶击穿、避雷器击穿等隐蔽故障进行判断。同时解决了现场人员因现场环境恶劣而忽略的一些隐患点和线路运行薄弱点，从而有效提升急修工作效率，确保急修工作的安全稳定开展。

为确保该平台的顺利实施，共完成了以下几项工作：一是确定专家团队，专家团队由急修经验丰富的老师傅、运行经验丰富的运行人员、运检部配电专责、配电运检室领导及骨干等组成，遇有恶劣天气、多条线路同时故障、重要用户线路停电等及时上线参与故障点的判断和处理；二是明确工作流程和工作职责，将现场急修人员的工作职责和后台专家的职责进行明确划分，梳理工作流程，确保平台的稳定运行；三是通过形成配电运检专业的无人机巡视管理办法，固化后台急修专家协助处理故障的创新成果。同时，参照国家和公司的相关法律法规及管理办法等，明确无人机巡检的飞行高度、飞行区域等，确保无人机巡检的安全运行。