沉浸式VR电缆拼接实训系统：配网技能培训安全化创新与应用 CNR225-206

本文针对配网部电缆拼接技能实训中存在的操作风险高、材料消耗大、教学场景受限等问题，研发了沉浸式VR教学系统，通过虚拟仿真环境实现电缆拼接全流程实训，有效提升了教学安全性与培训效率。

这个项目要解决什么背景问题？

在电力行业配网部，电缆拼接是一项基础且关键的技能，其操作质量直接影响供电可靠性与作业安全。传统实训依赖真实电缆、专用工具和现场环境，对场地、设备及耗材有较高要求。随着配网规模扩大和技能人才需求增长，传统实训模式在组织效率与资源利用方面的局限逐渐显现。

从问题机制看，电缆拼接涉及剥切、压接、绝缘处理等多道工序，每一步都需要精细操作。真实环境中，学员操作失误可能导致材料报废甚至人身伤害，因此实训往往在严格监护下进行，学员自主练习机会有限。同时，不同学员的学习节奏和认知方式存在差异，统一进度的集中教学难以兼顾个体需求，影响技能掌握效果。

基于上述背景，本项目立意于利用虚拟现实技术构建一个安全、可重复、高仿真的电缆拼接实训环境，使学员能够在无风险条件下反复练习，降低对实物耗材和场地的依赖，为配网部技能培训提供新的技术手段。

现场存在哪些具体问题？

• 实训风险较高。电缆拼接涉及切割、压接等操作，学员操作不熟练时容易发生工具伤害或设备损坏，安全监护成本高。
• 材料消耗明显。每次实训都需要消耗真实电缆、绝缘材料及接头附件，反复练习导致耗材成本累积，且部分材料不可重复利用。
• 教学场景受限。实训受场地、工位数量和时间安排限制，难以同时满足多名学员的练习需求，排队等待现象较为常见。
• 个体进度难以兼顾。统一教学进度下，学习较快的学员等待时间较长，学习较慢的学员则可能跟不上节奏，影响整体培训效果。
• 过程评价不够直观。传统实训中，教员主要依靠现场观察和最终结果评价学员操作，对操作细节和中间步骤的把握不够全面。

本项目的创新目标是什么？

本项目旨在构建一套沉浸式VR教学系统，利用VR头盔为学员提供高度逼真的虚拟学习空间，实现电缆拼接技能的全流程仿真训练。系统需精确呈现电缆外观与内部结构，支持学员自主选择学习路径，并能够记录操作过程，为教学评价提供依据。最终目标是在保障安全的前提下，提升实训效率与学员技能掌握水平。

技术方案如何实现？

系统由VR头盔、操作手柄及配套教学软件组成。软件部分基于三维建模技术，构建了电缆拼接的虚拟场景，涵盖电缆外观、内部结构以及剥切、压接、绝缘处理等关键环节。场景中的工具和材料均按照实际比例和外观进行建模，学员通过头盔进入虚拟环境后，可看到与真实环境高度一致的电缆和工具布局。

操作流程方面，学员佩戴VR头盔后，首先进入教学引导界面，了解本次实训的任务要求和操作步骤。随后，学员使用手柄抓取虚拟工具，按照提示对电缆进行剥切、压接和绝缘处理。系统对每一步操作进行实时反馈，当操作不当时会给出提示，学员可即时调整。完成全部工序后，系统展示拼接结果，并记录操作过程中的关键节点。

学员可根据个人学习节奏，在虚拟环境中自主选择练习模块或重复某一工序，直至掌握为止。系统支持多学员轮流使用同一套设备，减少了工位和材料的限制。

创新亮点有哪些？

• 高度仿真：系统精确模拟电缆拼接的每一环节，从局部细节到整体布局，电缆外观和内部结构均得以呈现，学员能够直观理解操作要点。
• 安全无风险：虚拟环境消除了真实操作中的安全风险，学员可大胆尝试，不必担心工具伤害或材料损坏。
• 自主路径：学员可根据个人认知风格和学习节奏，自主选择学习路径和练习重点，提高学习针对性。
• 过程可回溯：系统记录操作过程，教员可查看学员的步骤执行情况，为教学评价和针对性指导提供参考。
• 资源节约：虚拟实训不消耗真实电缆和附件，显著降低了材料成本，同时减少了对场地和工位的占用。

落地应用效果如何？

该系统在配网部投入应用后，已用于电缆拼接技能实训教学。学员通过VR头盔进行反复练习，在安全环境下熟悉操作流程，教员借助系统记录了解学员掌握情况。应用表明，学员对电缆拼接关键技巧的理解和掌握程度明显提升，实训组织效率大幅提高，材料消耗显著降低。

与传统实训方式相比，本成果在安全性、资源利用和教学灵活性方面均有改善。以下为对比情况：

产出物：沉浸式VR教学系统软件及配套VR头盔、操作手柄；电缆拼接虚拟仿真实训课程资源。

适用场景：配网部电缆拼接技能实训教学，也可为其他电力技能培训提供参考。

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常见问题

Q：系统是否需要真实电缆和工具配合使用？

A：不需要。系统完全在虚拟环境中运行，学员通过VR头盔和手柄操作虚拟工具，不消耗真实材料。

Q：学员没有VR使用经验，能否快速上手？

A：系统提供教学引导界面，操作步骤有提示，学员经过简短熟悉即可开始练习。

Q：系统能否记录学员的操作错误？

A：系统对操作过程进行记录，教员可查看关键步骤执行情况，用于教学评价和指导。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。

本文由中广研创新整理。