在水电站检修培训领域，传统模式常面临安全风险高、实操机会少、培训周期长等痛点。水电站 A 修虚拟仿真培训系统通过构建检修场景漫游、设备三维展示、在线模型交互、智能巡检模拟及检修记录追溯等虚拟应用场景，实现了安全可控、沉浸感强、直观高效的培训革新。系统打破被动知识灌输模式，通过调动学员视觉、听觉等多感官参与，引导其主动探索、发现知识，有效激发学习兴趣与动机，助力机组运行检修专业知识的深度理解与实操能力转化。
1. 水电站A修虚拟仿真培训系统核心功能设计
水电站 A 修虚拟仿真培训系统聚焦发电机、水轮机等核心设备的典型检修场景，基于标准化作业指导书构建 VR 流程体系，结合行业规范、操作手册及工艺标准，通过文字提示与语音引导强化操作规范性。同时，集成沉浸式 VR 检修考试功能，实现 “学练考” 一体化。
1.1 交互操作设计
借助 VR 设备交互能力，通过手柄实现抓取、移动等操作，支持员工实时动作交互与反馈；提供逻辑控制触发、状态触发、行为触发等多类型控制方式，满足复杂场景需求。
1.2 可视化界面设计
优化按钮功能、字体显示及动态信息加载，确保操作界面简洁直观，降低学习门槛。
1.3 动态过程模拟
依据现场影音资料及设备运动数据，通过关键帧动画与特效动画，精准还原机械系统动态运行过程，增强场景真实感。
1.4 拆装流程指导
严格遵循电厂检修规程，以动画形式模拟设备拆装过程，同步标注每一步的操作要点、工具选用及工艺要求，引导学员规范操作。
1.5 “演示 - 学习 - 考试” 功能
水电站A修虚拟仿真培训系统主要可分为演示、学习、考试三个部分,演示功能可以根据用户的选择查看某项检修的全过程,并提示需要注意的关键信息。学习功能是在系统的提示下,进行拆装或者检修的操作。考试功能则以闯关模式评估操作水平，生成最终成绩。
2. 水电站A修虚拟仿真考核系统设计
考核系统作为检验培训效果的核心环节，采用 “无提示限时操作” 模式，要求学员在规定时间内独立完成指定设备的拆装或检修任务。通过模拟真实检修压力场景，精准评估学员对流程规范、工具使用及应急处理的掌握程度，确保培训效果切实转化为实操能力。
3. 系统开发全流程
水电站A修虚拟仿真培训系统开发遵循 “精准还原、高效落地” 原则，通过脚本梳理、模型优化、程序开发及测试验证四阶段，构建全流程开发体系。
3.1 检修脚本梳理
脚本作为开发基础，涵盖序号、对应工艺、步骤名称、关联三维模型、UI 展示文字、步骤说明与要求、设备拆装状态、动画需求、测量数据展示及分值设定等核心要素。同时编制一份设备检修步骤详解的说明文档,以文字结合简图形式明确程序课件的步骤逻辑、交互规则、设备显隐设置及计分标准。脚本需依据设备模型与水电站检修规程编制，并经行业专家审核确认，最终形成检修脚本与步骤详解两份核心资料。
3.2 设备模型优化及场景搭建
依据审核后的脚本，对设备模型进行针对性优化：按作业项对零件进行装配关系分组，对原始模型进行精细化拆分，适配拆装脚本的制作需求；修正缺失、错误或精度不足的模型，对同类型零件及同步动作零件进行组合，确保模型符合脚本要求。
建模阶段采用 3dsMax 等专业软件，依据设备图纸完成三维建模，统一数据格式后进行渲染输出。结合水电站实景特征，制作写实材质与贴图，通过镜头调度、灯光特效及场景渲染，构建高度还原的检修培训环境。在此基础上，加入事件响应机制，实现移动、旋转、视点变换等操作，打造沉浸式检修仿真场景。
3.3 虚拟现实程序开发
将优化后的三维场景、设备模型与界面 UI、音效配音等素材整合为资源包，导入 Unity、UE 等开发引擎，结合检修脚本逻辑设计步骤展示 UI 与语音提示，编制动作逻辑，完成演示、学习、考试程序开发，实现沉浸式设备拆装检修功能。
（1）展示类功能：集成原理演示动画，支持独立播放或嵌入程序中，模拟虚拟场景内 “教学屏” 功能，辅助学员理解拆装原理。
（2）互动类功能：依托编程交互库，通过 VR 手柄实现抓取、移动等操作，支持实时动作反馈。核心交互机制包括：
1）逻辑控制：负责流程走向判断、循环处理及多类型运算，支撑程序核心逻辑运转；
2）状态触发：监测 3D 物体移动位置、旋转角度等状态，确保操作符合规范；
3）行为触发：管控 3D 物体坐标、尺寸、方位角等属性，实现动态控制、移动限制等功能；
4）界面设计：采用简易便捷风格，以绿色为主色调，搭配暗色底纹与亮色边框、文字，确保信息清晰醒目；警告界面采用红色字体，强化警示效果；计分 UI 以白色大号字体展示实时分数，增设一键退出功能。界面设计严格遵循 “用户可控、降低记忆负担、保持一致性” 三大原则。
此外，针对动态机械系统，依据现场影音资料还原运动形态，结合检修规程通过关键帧动画或特效动画模拟设备拆装过程，同步辅以语音讲解，从多感官维度引导规范操作。
3.4 功能测试
程序开发完成后，依据检修脚本开展系统性功能测试，明确测试范围、目标、资源及周期，通过全面核验发现潜在问题并优化，确保软件功能完整、运行稳定，满足水电站检修培训与高校教学的实际需求。
本系统通过 “虚拟场景还原 + 沉浸式交互 + 科学考核” 的创新模式，为水电站 A 修培训提供安全高效的解决方案，既适用于电力企业员工实操能力提升，也可作为高校能源动力类专业的实践教学平台，助力理论与实操的深度融合。
