摘要：将虚拟现实技术应用于城镇燃气设备维修培训，开发虚拟设备运行维护训练平台，可有效解决燃气设备维修培训入门难等问题。文章以虚拟现实技术在城镇燃气设备维修中的应用为研究对象，对燃气设备虚拟培训教学意义，虚拟培训平台的组成和未来发展趋势作出简要介绍。
一、研究背景和意义
虚拟现实技术（Virtual Reality，以下简称VR）是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。VR技术利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物，具有与环境完善的交互作用能力。【1】
虚拟设备维修是VR技术在设备维修中的应用，它突破了设备维修在场地和时间上的限制，可以实现逼真的原理剖析、拆装、维修等操作，并能够提取生产运行设备的已有资料、状态数据，检验设备性能等。【2】
通过搭建基于VR技术的设备运行维护训练平台可有效解决燃气设备（如调压器、阀门、过滤除尘装置等）维修培训入门难、教具不足、场地有限等问题。除适用于常规现场培训内容外，更适用于难以反复模拟以及高风险环境的培训内容学习。平台的搭建有利于燃气公司新入职一线职工快速掌握燃气设备维修基本技术，提高设备操作水平，减少不必要的外委维保开支。
二、设备运行维护训练平台技术要求
结合城镇燃气设备管理和运行现状，设备运行维护训练平台的功能应能满足以下要求：
1、能够真实全面地复现燃气设备的工作原理、配件及构造、安全作业提示、运行维护操作流程等涉及燃气设备管理的相关要求。
2、能够真实地反映出相关设备操作所需的空间要求。
3、所需硬件应具有良好的人机功效，便于受训人员佩戴和操作。
4、配套软件应建立客观的物理碰撞模型，并酌情考虑提高受训人员的可操作性，以便于提高设备操作交互的真实感。
三、设备运行维护训练平台配置需求
设备运行维护训练平台基于C语言的可视化仿真框架，主要用于集成和配置各种资源，建立燃气设备运行维护仿真场景，为培训职工提供设备操作交互手段，该平台需要以下配置组成：
1、硬件配置（每套）
1）操作设备要求：高性能电脑主机1台；VR头戴设备1个；遥控器1对；定位器2对；
2）场地要求：宜留出5X5m2操作场地。
2、系统功能组成
用于设备运行维护训练平台的系统为典型的过程仿真系统，是对实际装备原理、拆卸操作、设备运动过程的仿真，目的在于使受训人员在VR设备提供的仿真环境中熟练掌握燃气设备运行维护常规操作，具体功能模块如下：
1）设备概述模块主要通过图文形式，讲解某设备的基本功能和工作原理；
2）设备结构介绍模块主要通过VR技术结合语音及文字配合，对构件的形状、组成等进行进一步讲解，分为动画播放模式和手动漫游模式，受训职工在手动漫游模式中通过操作遥控器放缩设备部件三维模型，清楚的了解设备的结构组成，为之后的设备运行维护训练打下基础；
3）虚拟设备运行维护训练模块通过对现实训练场景在VR头戴设备进行影像建模重构，通过结构展示、拆装教学、维保教学等手段对受训人员进行培训；
4）操作考核模块：培训演示结束后进行量化考核，受训人员通过使用遥控器按照系统提示复现设备维保基本操作，操作完成后由系统进行考评，输出考核记录台账，针对员工在操作中的错误做法进行针对性讲解和演练，及时纠正其不当操作，有效减少员工在实操过程中的人为安全隐患。
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图1 受训人员体验VR设备模拟拆装燃气调压器
四、行业应用展望
基于VR技术的设备运行维护训练平台可以使受训人员充分了解各类城镇燃气设备（包括但不限于过滤除尘装置、阀门、调压器、流量计、变送器、电动执行机构）的工作原理，并能够根据操作规程在构建的虚拟操作空间中复盘相关设备的拆装、维修、隐患排查等操作，有利于新入职设备操作人员快速掌握巩固相关技能，并能有效减少培训过程中由于误操作带来的安全隐患，管理单位可根据平台中的考核模块，客观公正的筛选出动手能力和接受能力强的受训人员，从而优化人才培养选拔机制。
五、结束语
近年来VR技术的发展十分迅速，在创造沉浸式体验方面具有很大优势，城镇燃气相关企业可充分将虚拟现实技术特点和城镇燃气运行管理有机地结合起来，开发出天然气场站运行管理、计量表具及立管的检测维修、户内安检培训、管线施工作业培训、应急演练培训、燃气安全知识宣传等培训课程，充分发挥出VR设备在培训新入职员工的技术优势，进一步提高城镇燃气行业人才培养水平。
参考文献：
【1】杜红军,孙晖,朱延旭；VR技术在机械维修教学中的应用[J].素质教育论坛,2010
【2】张燕翔等编著．虚拟/增强现实技术及其应用：中国科学技术大学出版社，2017.01：第1页