第 1 章 绪 论
1.1 选题的背景及意义
电力系统安全稳定地运行是国民经济健康快速发展的保障。电气误操作事故是电力系统中较为频发的事故之一，能够造成设备损坏、大面积停电甚至人身伤亡等重大事故，严重威胁国民经济的健康快速发展，是国电公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》之一。近年来，随着防误装置的大规模使用，电力系统事故从整体上看已经明显减少，但是从事故的增降趋势看，减少的主要是能采取技术措施防止的误操作事故，而非技术措施所能防止的误操作事故却有所增多，如误碰、误动、误判断、误调度等。从事故情况中还可以看到，“习惯性违章”是操作中的痼疾，有时甚至多人同时违章。这说明，国电公司提出的反“习惯性违章”仍具有现实意义，必须长期坚持下去。相对于传统行业，我国电力行业的信息化建设发展较早，已经有了一定的规模，到目前为止，电力企业的网络普遍建立，电力专用通信网已日趋完善，形成了微波、卫星、光纤、无线移动通信等多种类通信手段，通信范围覆盖全国。在此基础上，基本建成从国家电网公司→区域电网中心→省电力公司→地市电力公司→变电所（局）的四级计算机网络和电力生产调度网络，成为生产控制、电力调度以及信息传输和交换的重要基础设施。
解决电力操作“习惯性违章”的最好方法是对电力从业人员进行培训，通过培训帮助其养成正确良好的操作习惯。然而，当前的电力系统培训大多采用的是印发安全规程手册等图书资料，员工自主或集中培训学习的形式。这种培训形式枯燥乏味、疏于演练且又难于考核，培训效果很不理想，浪费大量的人力物力和财力，与国家节能减排的思想相违背。这种无法满足电力系统安全性需求的培训严重制约了电力行业的发展，它的隐患就像一颗不稳定的定时炸弹，随时可能引起电力系统事故。为此必须改变当前培训方式，以便提高培训效果。在当前高速发展的信息时代，培训的内涵是随着时发表展不断丰富的。电子游戏的规范性、公平性以及趣味性为培训提供了新的渠道。事实上许多游戏除了具有娱乐性之外，也具有某些教育性和培训性。玩家玩游戏的过程也是实施规则、建构规则的过程。游戏中所形成的对规则的遵守也会延伸到日常生活之中，这对玩家掌握特定的教育内容和培训内容是非常有益的。通过游戏仿真的形式进行电力规程培训可以激发培训的趣味性，并达到非常理想的效果。
随着游戏脚本技术的逐渐成熟以及游戏产业的蓬勃发展，使得一种新型的电力培训模式成为可能。本课题将游戏的娱乐性、趣味性及虚拟性和电力安全规程的培训及考核相结合，一改仅仅通过纸质印刷品枯燥乏味的强迫性学习与考核的传统培训方式，将电力安全规程培训及考核巧妙地融入到游戏的故事情节之中，使受训者借助游戏的娱乐性准确掌握电力安全规程内容，同时在虚拟仿真现场模拟完成实际操作，以达到熟悉现场环境和设备的目的，不仅节省了培训的硬件投资，也降低了操作危险性。受训者在游戏仿真中通过文字培训、视频培训和答题考核来熟练掌握电力安全规程内容，并在模拟作业场景中完成与电力安全规程内容相符的电力操作，提高在今后真实作业时的准确性，同时为受训者创造出一种“真实”的学习和工作环境，激发受训者主动学习的热情，吸引受训者自发进行持久练习，既提高培训效率，也降低新手操作的失误率，大大缩短训练周期，降低训练成本，增加训练准确性。
1.2 研究现状
1.2.1 电力虚拟仿真的研究现状
电力系统虚拟仿真的研究在国内外一直是热门研究方向，欧美发达国家，特别是美国和加拿大在此方面的研究一直处于领先地位，并于上世纪 90 年代就已经开发出来了基于虚拟现实的变电站系统，目前这些国家正在研究基于分布式的电力系统虚拟仿真。我国在这方面的研究正处于积极的探索阶段，并已取得一些成果。例如：云南电力试验研究院将虚拟现实技术与 SCADA（电力领域也称远动系统）技术结合应用开发出来了虚拟变电站系统，该系统可以将现实世界的工业厂房及设备在计算机中虚拟化，并利用数据库技术、数据采集与监视控制技术，将生产设备的运行状态参数实时传回虚拟电站系统中，在三维虚拟场景中即可实现对设备的查询管理；青岛方天科技公司历时一年半，基于数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、三维数据模型等信息，集成三维可视化技术与虚拟现实技术而研制开发的 “电力系统三维虚拟仿真平台（VRMIS）”，顺利通过国家水利部验收，填补了我国电力系统仿真软件的空白；徐州供电公司利用军方模拟战场技术和飞机仿真机虚拟现实技术，开发了一套基于虚拟现实基础上的变电站一次设备巡视仿真培训系统，彻底改变了以前国内变电站仿真机对一次设备巡视处理方法。它以逼真形式、完善的设备缺陷模型库，通过 3D 动画最大限度的模拟变电站生产现场，具有巡视方便、设置缺陷灵活的特点。我国在电力系统虚拟仿真建模理论及交互技术的研究尚处在探索阶段，现有的一些成型产品在技术上和设计上还不成熟，还存在这样和那样的缺点；不能很好的实现基于 Web的分布式虚拟仿真等。致使无法从根本上解决电力系统虚拟仿真真实感与实时性之间的矛盾，电气设备间的交互性能也无法保证，要实现虚拟仿真在数字化电力系统中的应用还有很长的路要走。
第 2 章 教学游戏仿真概述
2.1 教学游戏仿真概念
教学游戏仿真其实也是可以划分为游戏的范畴，以游戏的娱乐性为主导来完成相关教学培训内容。目前随着计算机网络技术的日益发展，教学游戏仿真已经成为一种新的教学手段。教学游戏仿真是以教学为目的，以游戏形式为过程，集合娱乐性、参与性和知识性于一体，培养参与者的情感、知识、智力、技能的计算机教学类仿真软件。教学形式的游戏仿真对企业等相关部门的技能培训都有着重要的作用，它正日益受到人们的关注。教学游戏仿真将游戏的娱乐性、趣味性及虚拟性和相关的培训及考核相结合，不仅一改以往仅通过纸质印刷品枯燥乏味的强迫性学习与考核的传统培训方式，而且将相关培训及考核巧妙地融入到游戏的故事情节之中，使受训者借助游戏的娱乐性准确掌握培训的内容，同时在虚拟仿真现场模拟完成实际操作，以达到熟悉现场环境和设备的目的，不仅节省了培训的硬件投资，也降低了操作危险性。在国内，教学游戏仿真是一个新兴的研究领域，教学游戏仿真的应用和开发还处于初级阶段。
第3章 游戏引擎交互式脚本技术.......................22-25
3.1 交互式脚本技术的提出及优点..................... 22-24
3.1.1 交互式脚本技术的提出..................... 22-23
3.1.2 交互式脚本技术的优点..................... 23-24
3.1.3 交互式脚本技术..................... 24
3.2 本章小节 .....................24-25
第4章 基于游戏引擎的游戏仿真模型构建..................... 25-29
4.1 游戏仿真模型简介..................... 25
4.2 基于游戏引擎的电力规程游戏仿真模型..................... 25-28
4.3 本章小节 .....................28-29
第5章 交互式脚本技术的实现方法..................... 29-36
5.1 电力规程游戏仿真中的智能角色..................... 29-30
5.2 智能角色战术生成 .....................30-35
5.2.1 智能角色战术生成过程..................... 30
5.2.2 基于进化算法的规则库战术进化..................... 30-32
5.2.3 规则库权值更新 .....................32-34
5.2.4 智能角色战术执行结果测试..................... 34-35
5.3 本章小节 .....................35-36
结论
1．经过对一般游戏仿真模型构建的研究，结合实际所做的项目（电力安全规程培训游戏仿真），提出基于游戏引擎的电力规程游戏仿真模型，电力规程游戏仿真模型在系统划分上，主要增加了现场作业和故事脚本等功能模块，使该模型能够更好的适应电力安全规程培训的需要。
2．在分析传统智能角色不足的基础上，根据动态脚本规则库的特点，提出了适应性智能角色的概念；本文提出基于动态脚本自适应规则库为智能角色生成战术的方法，通过动态脚本中的自适应规则库为智能角色提供合理的战术，使智能角色适应玩家的行为。
3．为了使游戏仿真中的受训人员能够获得充分的培训和考核的机会，本课题采用故事脚本为受训人员提供足够的信息。通过这些必要的信息，受训人员才能获得培训和学习的机会。使用这种方法以后，线形发展的故事就可以被看成为是由受训人员和各个游戏配角之间的小故事所组合而成的。这些游戏配角以继承性任务网络 (HTN)的形式结合在一起，从而被继承性任务网络决策系统所使用。
参考文献
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