引言
近年来，不可再生资源消耗巨大，远超历史其他时期，单纯的依托石油、煤炭、天然气等石化能源不利于长期可持续发展，同时石化能源在使用过程中或多或少产生废气、烟尘污染环境。在这种背景下，各种可再生能源、清洁能源被人们利用和开发。风能作为一种新能源，无污染、可再生，储量大，优点突出，因此我国不断加快风能开发和应用步伐，在2017年我国的风力发电量已经达到1.88亿千瓦。但是风能发电不同于活力发电或者水力发电，风力发电分布局域更广，需要投入更多的人力和物力监管。然而几年来我国风力发电规模不断扩大，人力已有不逮，同时人力匮乏也造成专业技术人员占比下降，急需要更多的风电场专业人员来保证风电设备正常运行。因此如何提升风电专业毕业生、经验欠缺的人员迅速成长为经验丰富，知识全面的专业人才成为了研究热点。
一、传统风电培训的困境
随着风电规模的不断扩大，想要快速的充实风电运维人才，仅通过传统的理论授课或者实地“师带徒”形式，人才培养周期长，知识面窄，影响了整个培训效果。目前风电培训的困境主要集中以下几个方面。
1.1 培训资料平面化
传统的培训主要以文字、图片等形式为学员们展示风电场以及内部设备结构情况，但是风电内部结构本身比较复杂，记忆难度大，影响了培训效果。同时单纯的应用文字和图片，内容过于平面化，很多知识点无法清晰展示，学生的学习兴趣下降，新鲜感较低，导致培训效果差。
1.2 成本投入大
如果想要提升培训效果，传统的方式必须要建立真实模型或者采购退役或者损害的设备，需要投入大量的人力和物力去维护这些设备，同时还要保证学员的人身安全，因此培训投入较大。
1.3 培训空间有限培训覆盖面小
因为现场培训所占空间有限，每次可供培训的学员数量就会受到限制，因此学员的培训数量达不到市场需求，培训与市场衔接性差。同时如果进入风电发力现场，还需要考虑外部环境的影响，例如天气恶劣时，无法开展。
经过以上论述，我们可以清晰地指导，传统的培训方式单一、培训效果差已经无法满足市场需求。利用新技术，提升培训效果迫在眉睫，而虚拟现实技恰恰能够满足这一需求，解决上述存在的问题，利用虚拟现实技术，可以构建仿真的风力发电场景，为学员提供沉浸式体验，继而达到培训目的。
二、风电仿真培训系统建设需求
搭建风电仿真培训系统必须要了解需求，根据需求搭建风电仿真系统，风电仿真系统的建设需求主要有以下几个方面。
2.1 贴近真实的风电场景
从资料获取方面，要来源于真实的风电场景，基于真实数据构建模型。而且从风力发电组模型原型、运行数据、控制系统、设备布局以及相应故障判断分析、都要根据实际项目建设。同时在运行方面，要保证设备具备各种操作，例如暂停、启动、运行、转换等功能，继而达到最佳的仿真精度。
2.2 内部结构清晰原理明白
系统建立了从风能到机械能再到电能的整个过程的所有模型。根据实际风电场，利用3D建模技术和虚拟现实技术构建了风电虚拟场景，生动地再现了风电场的真实环境。同时，在风电虚拟仿真系统中，可以从多个方向显示复杂设备的内部结构，并深入解释其工作原理，从而对学员进行培训。
2.3 数据交互
根据现代的可穿戴的虚拟仿真设备，让学员能够和仿真环境内的设备进行互动，继而实现交互效果，提升学员的实操经验。因此外部链接设备和内部仿真系统的实时交互，也是其主要虚拟仿真系统模块之一。
2.4 漫游模式
人机界面是建立良好的观察、浏览的界面，通过漫游功能，学员可以快速的了解风力发电系统的布局，了解各个模块是如何相互衔接的，继而能够快速的找到故障所在模块，继而更好的达到培训效果。
三、虚拟现实技术仿真培训系统设计应用
3.1 系统总体结构设计
首先要明确仿真培训系统并不是单纯的展现虚拟系统，是一个培训和教学的系统平台。因此设计系统时，要实现三维场景、功能模拟、远程监控以及维护模拟一体化，通过漫游功能和交互系统来实现沉浸式体验。
在该系统中，学员可以自由漫游整个风电场，同时他们可以使用鼠标自由选择和旋转风力涡轮机设备，例如内部发电机结构物、叶片情况等，了解主要设备的拆卸、维修和保养，并可以进行远程监控，不同操作模式的仿真实验等。
3.2 虚拟显示仿真系统的模型构建
想要达到真实场景，首先一点是建立风电组模型以及其他的场景模型，利用3Dmax软件构建风电机组的三维模型，如叶片模型、发电机模型、变速性模型以及控制系统模型。3D模型的构建不仅仅是要完成形体构建，而是完全按照模型的零件组成、尺寸和配合关系进行构建。在该平台上，开发了维护库，工程图库，故障库，拆卸库，维修库，工具库和原理库。
3.3 虚拟仿真系统的场景优化
模型导出：将3D Max中的模型导出为FBX格式的文件，然后将FBX文件导入到统一3D系统中。根据实际风电场场景，调整这些模型的地理坐标，大小和方向。同时，为了使系统场景更明亮，更逼真，我们需要做一些工作，例如模型渲染，光照设置，场景调整等。该模型与实时数据库和历史数据库链接，实现信息交互，使工作人员可以更好地监控风机的运行状态和参数信息。
由于风力发电机设备数量众多，如果在场景中的任何时间使用高精度显示，将会增加统一的负担。因此，为了优化整体性能并使其在使用过程中更加流畅，系统采用了相机分级距离消除技术。该技术识别小物体的高度，然后根据与主摄像机的距离确定是否显示。在该系统中，通过使用lod group组件设置LOD级别和风扇设备的相应型号，让模型具有最高的准确性。同时，为了使视觉效果更好，我们需要设置LOD精度偏移值以使过渡更加平滑。最后，根据照相机与风扇之间的距离改变透明度值，以控制机舱中设备的显示。
3.4 漫游功能的应用
场景漫游功能是虚拟现实培训系统的重要组成部分，是不可或缺的部分。在系统之中，利用外部衔接设备，如键盘的方向键即可实现虚拟人物漫游整个风电系统，整个操作简单方便，不需要专业知识，就可以完成对整个风电厂的漫游。
同时在漫游过程中，如果学员对某一设备或者模块感兴趣，就需要对该模型进行放大或者功能操作，此时可以学员点击该设备，设备会弹出图片，学员可以通过图片的学习了解设备 结构以及工作原理。为了能更好的实现人机交互，学员可以滑动鼠标滚轮控制图片大小。设定图片放大缩小的范围，利用unity中的API函数 实现滚轮对图片放大或缩小的实时控制，当向后 滚动时，缩小图片，直到最小设定值；当向前滚动时，放大图片，直到最大设定值。
结束语
根据全文的论述，可以得出以下结论：
1）虚拟现实技术能够构建真实场景，并且能够将设备、场景按照元数据还原。
2）虚拟现实技术培训突破了地域和时间限制，任何学员登入到系统之中，都可以实时观察系统情况；
3）虚拟现实技术利用漫游功能、三维模型、场景优化等功能，可以实现多层次、多功能培训效果。
参考文献
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