2025可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统

可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统目录TOC\o"1-3"\h\u30425可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统 114484一、项目概述 311577（一）企业简介 33767（二）项目背景 39513（三）项目建设情况 41413二、应用场景及建设方案 515373（一）场景描述 52445（二）技术架构 697151、业务蓝图规划 631101（三）建设方案 1377761、项目建设目标： 13174462、项目重点工作任务： 13319243、关键技术应用 14245384、技术领先点、创新点 15124561、沉浸体验技术： 16116342、观看体验技术 1640073、交互体验技术 1611450三、项目效果 1725115（一）项目效益 1721789（二）鉴定评价（如有） 1722492（三）推广前景 17155501.规模效益 1713822.经济效益 17187983.管理效益 1722410四、下一步计划 18一、项目概述（一）企业简介XXXX新能源事业部隶属于XXXX集团有限公司内蒙古分公司，主要负责赤峰地区的风力发电、太阳能发电光伏发电等新能源项目的开发、建设、生产运营。截至目前，公司已实现累计装机容量160.86万千瓦，投运10座风电场和1座光伏电站，所辖场站主要坐落在内蒙古赤峰市松山区、克什克腾旗、阿鲁科尔沁旗、巴林左旗、翁牛特旗、林西县。（二）项目背景在风电系统安全是重中之重。风电系统中错误的操作往往会带来严重的后果，甚至要付出生命的代价。传统风电设备的操作技能培训是基于设备实物进行，这就决定了在此过程中不仅有较高的危险性，还不能辨别操作者是否规范操作，极易造成时间和人力成本的浪费。可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统，加入风电安全教育培训的内容，通过对风电设备检修过程中高发事故危险点3D建模操作，依靠虚拟与现实交互仿真体验实验台与程序软件，对检修人员进行系统实景化事故处理安全知识培训，提升一线检修人员事故处置能力，确保检修人员熟练掌握各项操作高发危险点知识，避免人身伤害。同时在安全规程教育、检修工作安措教育、应急演练等方面，让操作者在沉浸式体验中进行学习，锻炼员工模式实践操作，能够真切感受到安全事故带来的严重后果，有效降低人力资源和实训投入，并且提升风电安全培训效果。通过VR培训与考核系统的构建，可以多次的对员工进行培训，不受时间空间限制，保障培训次数，确保培训周期，提高员工素质，量化培训效果，受训人员沟通交流流畅，大幅度提高受训人员的技能水平和协同水平，同时保护了受训人员和设备安全。在考核监管方面也更方便，更直接。（三）项目建设情况实施时间：建设周期：投资额：承建单位：当前进展：预期目标：1）提升培训人员对安全培训的兴趣，乐于参加且记忆时间更久；2）通过事故体验，提升培训人员的安全意识；3）通过安全技能培训，提升培训人员的安全技能水平，隐患排查能力。减少甚至避免作业违章行为；4）提升个人现场急救能力水平，降低和减轻伤亡发生；5）提升应急处置能力，关键时刻自救以及降低财产损失。二、应用场景及建设方案（一）场景描述可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统，加入风电安全教育培训的内容，通过对风电设备检修过程中高发事故危险点3D建模操作，依靠虚拟与现实交互仿真体验实验台与程序软件，对检修人员进行系统实景化事故处理安全知识培训，提升一线检修人员事故处置能力，确保检修人员熟练掌握各项操作高发危险点知识，避免人身伤害。同时在安全规程教育、检修工作安措教育、应急演练等方面，让操作者在沉浸式体验中进行学习，锻炼员工模式实践操作，能够真切感受到安全事故带来的严重后果，有效降低人力资源和实训投入，并且提升风电安全培训效果。VR培训相对于传统的安全培训模式，具有如下优势：高度仿真，激发参与者主动性；规避现场培训操作风险，确保培训安全；规模化应用，降低培训成本；不受时间与空间限制，让安全培训更加方便灵活。本项目的研究成果可应用于风电场作业人员在运维检修、应急急救和消防灭火等作业过程中安全操作、危险点等知识的培训，形成的专业软件可推广成为行业标准软件，对于风电场作业人员的安全教学有着不可估量发展与推动作用。（二）技术架构1、业务蓝图规划1）发电领域风力发电机组检修过程中易发生人身伤害事故的危险点进行深入研究，对于这些危险点容易带来哪些危害进行阐述，如何进行防范进行探讨，形成一种规章制度大纲，用论文的形式进行发表，同时开发通过3D建模、粒子特效、5D动画等先进技术构建出逼真的各类新能源发电领域工作作业真实场景，应用虚拟现现实设备给受训人员一个逼真的工作现场及视觉听觉体感俱佳的体验效果。2）基于虚拟与现实技术的风电安全培训与考核软件，可以实现多人按步骤要求协调配合操作施工一项工作，同时讲师可以看见各位操作内容；或者讲师进行分解操作，学员也可以同时共同观看、探讨、学习。在虚拟中体现真实感受，在现实中体验虚拟当中施工造作不当带来受伤事故的体感。3）通过新能源发电领域虚拟与现实交互的考核软件,可以了解学员培训学习后的对知识掌握水平，需对学员进行跨空间立体式考核，在虚拟与现实交互实验室进行仿真考核，考核后记录学员学习成绩。实名登记，随时调取任何一题的考核中的操作过程，包括协调操作的内容；同时多名学员同时考核，分录记录成绩；考试考题可以固定式与随机式选择；让学员考试成绩更贴近现实。4）通过建立适合新能源发电领域虚拟与现实交互仿真体验实验室，配套10工位学员同步学习的硬件设施，实现40个应用场景教学的触感体验。并对培训教室进行专业化系统化的布置，使得受训人员可在专业的教室中进行系统培训。2、技术架构设计基于可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统基于可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统技术架构设计接入层展现层应用层支撑层基础层安全培训学员安全考试学员关联系统其它显示终端VR眼镜体感设备学习平台模拟平台考试平台用户管理评分系统轮播系统轮播系统参数管理学员管理成绩管理安全题库身份认证统计报表设备调度知识题库设备管理VR控制网络服务器集群存储设备培训系统3、系统网络架构基于可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统基于可交互虚拟现实的风电场安全培训与考核系统系统网络架构核心层汇聚层接入层显示终端VR眼镜全馆无线覆盖主服务器-培训系统主服务器主服务器-考核系统主服务器-体感设备行走平台蛋椅展示大屏消防设备等4、主要建设内容5、项目主要功能（三）建设方案1、项目建设目标：过对风电设备检修过程中高发事故危险点3D建模操作，依靠虚拟与现实交互仿真体验实验台与程序软件，对检修人员进行系统实景化事故处理安全知识培训，提升一线检修人员事故处置能力，确保检修人员熟练掌握各项操作高发危险点知识，避免人身伤害。本系统可以多次的对员工进行培训，不受时间空间限制，保障培训次数，确保培训周期，提高员工素质，量化培训效果，受训人员沟通交流流畅，大幅度提高受训人员的技能水平和协同水平，同时保护了受训人员和电力设备安全。在考核监管方面也更方便，更直接。2、项目重点工作任务：第一阶段：需求调研现场勘查、需求调研、需求分析、场景拍摄、需求整理、需求评审第二阶段：产品设计根据《需求分析报告》，形成产品设计、原型设计、交互设计、UI设计、VR场景设计、数据库设计第三阶段：系统研发1）VR制作：依据《VR场景设计文档》，使用U4D完成三维建模、修图、拼接、生成的工作。2）软件开发：软件系统架构搭建、模块化设计（含数据库设计、接口设计）、软件开发、软件测试（软件单体测试、结合测试、软硬件联调测试）3）硬件开发：硬件选型、硬件系统架构搭建、硬件模组开发、硬件集成、硬件测试4）系统测试：系统结合测试、阶段性成果演示第四阶段：实施上线：场馆装修（动力、灯光、控制、装饰等）、现场安装、系统调试、用户测试、需求微调、系统上线、用户培训关键技术应用1）虚拟现实开发流程：通过调研、分析各个模块的功能。在具体开发过程中风场虚拟场景中的模型和纹理贴图都是来源于风场的真实场景，事先通过摄像采集材质纹理贴图和真实场景的平⾯模型，通过ps和maya(或者3dmax)来处理纹理和构建真实场景的三维模型，然后导⼊到3D构建虚拟平台，在平台通过⾳效，图形界⾯，插件，灯光设置渲染，编写交互代码，最后发布设置。2）建模技术：构建三维模型，在虚拟场景中看到的任何物品或者模型都是真实场景中实物的再现，这就是虚拟现实给⼈⼀种真实场景的感觉，建模是构建场景的基本要素，在建模过程中要不断的对模型进行优化，做到运⾏流畅、给⼈以逼真的感觉的同时还要保证模型的大小，保证程序发布之后不会占用太大的内存。3）交互技术：除了场景模型的优化之外，交互技术也是本项目的关键。负责整个场景中的交互功能开发，是将虚拟场景与用户连接在⼀起的开发纽带，协调整体虚系统的工作和运转。模型在导入Unity之前必须先导⼊材质后导⼊模型，这样防⽌了模型纹理材质的丢失。4）渲染技术：虚拟现实项目研发中交互式是基本，渲染是关键，除了运行流畅之外，场景渲染的好坏也是成败的关键，好的、逼真的场景能给用户带来完成真实的沉浸感。基本渲染都是通过插件来实现，在需要高亮的地方设置shader，效果就是看到台灯真正可以感受到发亮的效果，地⾯倒影的效果和太阳光折射的效果。技术领先点、创新点1）动态环境建模技术虚拟环境的建立是VR系统的核心内容，目的就是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。2）实时三维图形生成技术三维图形的“实时”生成技术，保证图形的刷新频率不低于15帧/秒，高于30帧/秒。3）系统集成技术由于VR系统中包括大量的感知信息和模型，因此系统集成技术起着至关重要的作用，集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别与合成技术等。本项目实现的技术性能指标：1、沉浸体验技术：1）画面清晰2）画面流畅3）音质优良4）画面无畸变2、观看体验技术1）无卡顿2）无花屏3）无黑边或拖影4）音视频同步3、交互体验技术 1）自由度丰富 2）操作响应快速 3）操作精准 4）内容加载快速三、项目效果（一）项目效益项目在提高生产效率、保障安全生产、提升管理水平等方面取得了一定的成效：1）提升培训人员对安全培训的兴趣，乐于参加且记忆时间更久。2）通过事故体验，提升培训人员的安全意识。3）通过安全技能培训，提升培训人员的安全技能水平，隐患排查能力。减少甚至避免作业违章行为；4）提升个人现场急救能力水平，降低和减轻伤亡发生。5）提升应急处置能力，关键时刻自救以及降低财产损失。（二）鉴定评价（如有）无（三）推广前景本项目的研究成果的复制推广可产生如下三个方面的效益：1.规模效益1）循环使用，减少资源浪费，节省集团培训成本；2）沉浸式体验教学，加强体验者的安全意识。2.经济效益VR安全教育培训不仅降低了人员培训成本和硬件投入成本，还大大降低了传统模式中对危险事故模拟的资金投入。3.管理效益不仅提高了职工安全工作的责任感和自觉性，增强安全意识，掌握安全工作的科学知识和技能，还会不断提高安全管理水平和安全操作水平，增强职工自我防护能力。同时，由于本项目的研究成果可应用于风电场作业人员在检修、应急急救和消防灭火等作业过程中安全操作、危险点等知识的培训，因此未来可形成专