專利名稱：帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)仿真培訓(xùn)領(lǐng)域，特別涉及一種帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求日漸旺盛，對電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定提出較高要求，開展帶電作業(yè)是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定、提高可靠性的重要方法和技術(shù)手段，也是現(xiàn)代電網(wǎng)運行維護技術(shù)發(fā)展重要方向之一。帶電作業(yè)是一項專業(yè)性強、技術(shù)含量高、安全措施嚴(yán)格、作業(yè)工況復(fù)雜的工作，從事帶電作業(yè)的人員須經(jīng)過系統(tǒng)、全面、有效的培訓(xùn)，才能勝任該項工作任務(wù)。為進一步規(guī)范帶電作業(yè)方法，指導(dǎo)帶電作業(yè)工作的有效開展，國家頒布了很多帶電作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、操作導(dǎo)則等，據(jù)申請人所知，《配電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》(標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)號GB/T 18857-2008)對配電線路帶電作業(yè)技術(shù)進行了規(guī)定；《送電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》(標(biāo)準(zhǔn)編號DL/T 966-2005)對輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)進行了規(guī)定；《750kV交流輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》(標(biāo)準(zhǔn)編號DL/T1060-2007)對750kV交流輸電線路帶電作業(yè)帶電作業(yè)技術(shù)進行了規(guī)定；《士500kV直流輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》(標(biāo)準(zhǔn)編號DL/ T881-2004)對士 500kV直流輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)進行了規(guī)定；《IOOOkV交流輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》(標(biāo)準(zhǔn)編號DL/T392-2010)對IOOOkV交流輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)進行了規(guī)定。以上國家標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均對帶電作業(yè)的通用方法、安全注意事項、工器具及使用方法進行了明確的規(guī)定，是電力企業(yè)和帶電作業(yè)人員必須遵守和嚴(yán)格執(zhí)行的準(zhǔn)則。目前，我國帶電作業(yè)培訓(xùn)主要以舉辦各類理論培訓(xùn)班、學(xué)習(xí)班、研討班、現(xiàn)場實訓(xùn)等形式展開， 具有高成本、低效率、危險性高等不利因素，且存在較多安全隱患，易受天氣、場地等條件限制，學(xué)員實際操作機會較少，作業(yè)項目較為有限，不利于大規(guī)模開展，培訓(xùn)實際效果并不理想，嚴(yán)重制約了我國帶電作業(yè)技術(shù)整體水平的提高。申請人:通過檢索獲悉，中國專利文獻公開的《供配電技術(shù)綜合實驗系統(tǒng)》(專利號 ZL200720112623. 3)，其包括電氣控制模擬裝置、繼電保護監(jiān)控裝置、實驗組件、供配電一次系統(tǒng)模擬裝置和監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多種功能，可根據(jù)需要進行功能性擴展，但也存在一定的不足，其系統(tǒng)性、標(biāo)準(zhǔn)性只適于科研、課題研發(fā)，形象性、可操作性、權(quán)威性不宜于基層帶電作業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，還達不到培訓(xùn)教學(xué)的基本要求，無法進行大面積的市場推

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬實際作業(yè)環(huán)境，將帶電作業(yè)相關(guān)的理論知識和實踐操作融為一體，學(xué)員利用先進的交互設(shè)備在視覺、聽覺和觸覺上對虛擬環(huán)境中的事物進行感知，取得良好的培訓(xùn)效果，有效地提高了電力安全作業(yè)水平的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，以克服目前配電線路帶電作業(yè)培訓(xùn)過程中存在的問題和不足。為了實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，包括系統(tǒng)柜、數(shù)據(jù)手套、立體顯示交互頭盔和計算機裝置，其中系統(tǒng)柜包括操作臺、踏板、控制面板，操作臺位于系統(tǒng)柜的前方中部，用于放置數(shù)據(jù)手套；踏板位于系統(tǒng)柜的底部附近，用于受訓(xùn)者在踏板上站立；控制面板位于系統(tǒng)柜后方上部位置，控制面板有兩個作用一是對本系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置，二是當(dāng)受訓(xùn)者操作者，供其他人觀看；數(shù)據(jù)手套包括電磁定位裝置、五個指關(guān)節(jié)傳感器、第一數(shù)據(jù)傳輸線和第二數(shù)據(jù)傳輸線，電磁定位裝置包括一個電磁發(fā)射器和一個電磁定位器，電磁發(fā)射器安裝于操作臺的上表面的中部位置，電磁定位器安裝于數(shù)據(jù)手套的內(nèi)表面的中部位置，并通過第一數(shù)據(jù)傳輸線與計算機裝置連接；每個傳感器分別安裝于數(shù)據(jù)手套的五跟手指末端，并通過第二數(shù)據(jù)傳輸線與計算機裝置連接；立體顯示交互頭盔包括盔體、體感定位器、立體顯示器和第三數(shù)據(jù)傳輸線，盔體頂部有一個長方體槽，方向由頭盔前方向后延伸，但不穿透后方殼體；體感定位器位于頭盔頂部長方體槽內(nèi)，體感定位器通過無線方式與計算機裝置連接；立體顯示器安裝于盔體的前方帽檐處，并通過第三數(shù)據(jù)傳輸線與計算機裝置連接；計算機裝置包括處理器和仿真軟件，處理器用于接收來自立體顯示交互頭盔中體感定位器的無線信號、數(shù)據(jù)手套中電磁定位器、傳感器的信號，并對接收的信號進行處理；仿真軟件用于執(zhí)行處理器的指令，并將處理結(jié)果以影音的形式通過數(shù)據(jù)傳輸線顯示在立體顯示器上。本實用新型能夠通過受訓(xùn)者選擇帶電作業(yè)參數(shù)后對受訓(xùn)者進行模擬環(huán)境的操作培訓(xùn)，達到提高受訓(xùn)者帶電作業(yè)能力的效果。

圖Ia為本實用新型的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例示意圖。圖Ib為本實用新型的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例另一示意圖。圖2為本實用新型圖Ia和圖Ib中的實施例的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中立體顯示交互頭盔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型圖Ia和圖Ib中的實施例的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)手套的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型實施例的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的原理框圖。圖5為本實用新型實施例的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)方法的流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的實施例作進一步詳細的描述和說明。參閱圖Ia和圖lb，本實用新型的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)包括系統(tǒng)柜100、 立體顯示交互頭盔200、數(shù)據(jù)手套300和計算機裝置160。[0022]系統(tǒng)柜100包括控制面板110、柜門120、散熱網(wǎng)130、操作臺140及踏板150。系統(tǒng)柜100用來安裝和固定本系統(tǒng)的各組成部分?？刂泼姘?10位于系統(tǒng)柜100的后面中上位置，為一觸摸屏，起到兩個作用一是用來設(shè)置本系統(tǒng)的參數(shù)，二是當(dāng)受訓(xùn)者1在操作時， 其他人可以通過該屏幕觀看。柜門120位于系統(tǒng)柜100的左右兩側(cè)靠近底部位置。散熱網(wǎng)130位于系統(tǒng)柜100的左右兩側(cè)的中部位置，主要其散熱作用。操作臺140位于系統(tǒng)柜 100前面的中部位置，主要用來安裝電磁發(fā)射器320a以供受訓(xùn)者完成各項操作和堆放數(shù)據(jù)手套300。踏板150位于系統(tǒng)柜100前面的底部延伸處，供受訓(xùn)者站立。參閱圖2，立體顯示交互頭盔200包括盔體210，、體感定位器220、立體顯示器230 及第三數(shù)據(jù)傳輸線240?？w210為經(jīng)過特定設(shè)計的安全帽。體感定位器220安裝于盔體 210的靠近頂部位置，通過無線方式與計算機裝置160交換信息，用來定位受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中的位置及視角切換。立體顯示器230安裝于盔體210的正前方帽檐處，通過一活動掛鉤與盔體210連接。它通過第三數(shù)據(jù)傳輸線240與計算機裝置160交換信息。第三數(shù)據(jù)傳輸線240 —端與立體顯示器230連接，另一端與計算機裝置160連接。參閱圖3，數(shù)據(jù)手套300包括手套310、電磁定位裝置320、指關(guān)節(jié)傳感器330-370， 第一數(shù)據(jù)傳輸線380及第二數(shù)據(jù)傳輸線390。電磁定位裝置320包含了一個電磁發(fā)射器 320a和一個電磁定位器320b，其中電磁發(fā)射器320a固定于操作臺140上面，電磁定位器 320b固定在手套310的掌心處。指關(guān)節(jié)傳感器330-370分別固定于手套310的五個指頭處。第一數(shù)據(jù)傳輸線380 —端與電磁定位器320b連接，另一端與計算機裝置160連接。第二數(shù)據(jù)傳輸線390—端分別與指關(guān)節(jié)傳感器330-370連接，另一端與計算機裝置160連接。參閱圖4，本實用新型的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)包括控制面板110、計算機裝置160、立體顯示交互頭盔200及數(shù)據(jù)手套300。其中，控制面板110為一可觸摸屏幕，用來設(shè)置本系統(tǒng)的參數(shù)及供人觀看操作過程。計算機裝置160包括處理器162、仿真程序164 及影像輸出166 ；處理器162用來處理數(shù)據(jù)及執(zhí)行仿真程序164，影像輸出166將處理器 162處理結(jié)果通過數(shù)據(jù)傳輸線在立體顯示交互頭盔200中的立體顯示器230中呈現(xiàn)。立體顯示交互頭盔200包括了立體顯示器230及體感定位器220，體感定位器220用來定位受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中的位置及視角切換，立體顯示器230用來顯示受訓(xùn)者所處的虛擬環(huán)境。 數(shù)據(jù)手套300包括了電磁定位裝置320a及320b和指關(guān)節(jié)傳感器330-370。電磁定位裝置 320a及320b主要用來定位受訓(xùn)者手的操作，指關(guān)節(jié)傳感器330-370用來反映受訓(xùn)者手指的動作和位置，并通過第二數(shù)據(jù)傳輸線390與計算機裝置160交換信息。參閱圖5，本實用新型的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)方法是步驟502 受訓(xùn)者戴上立體顯示交互頭盔200和數(shù)據(jù)手套300，站立在踏板150上， 受訓(xùn)者選擇任一電壓等級的典型作業(yè)項目并選擇自己的角色；步驟504 培訓(xùn)系統(tǒng)自動獲取受訓(xùn)者選擇的參數(shù)；步驟506 培訓(xùn)系統(tǒng)依據(jù)獲取的受訓(xùn)者選擇的參數(shù)配置作業(yè)模擬場景，通過處理器162執(zhí)行仿真程序164，將影像通過第三數(shù)據(jù)傳輸線240傳送到立體顯示交互頭盔200中的立體顯示器230中而呈現(xiàn)給受訓(xùn)者；步驟508 進入模擬場景后，受訓(xùn)者將要進行選擇工具，處理器162會判斷受訓(xùn)者選擇的工具是否正確；步驟510 如果工具選擇錯誤，系統(tǒng)將記錄這次錯誤，并要求受訓(xùn)者重新選擇正確工具；步驟512 如果工具選擇正確，則受訓(xùn)者可以開始進行操作；步驟514 操作包括通過體感定位器220切換視角、通過戴數(shù)據(jù)手套300的手臂和手指運動進行抓取等操作。當(dāng)一個操作結(jié)束時，處理器162會判斷該項操作是否正確，如果正確直接進入步驟518 ；步驟516 如果錯誤則系統(tǒng)會記錄錯誤后再進入步驟518 ；步驟518 判斷作業(yè)是否完成；步驟520 當(dāng)判斷作業(yè)沒有完成，則重新進入步驟508進行循環(huán)；如果判斷作業(yè)已經(jīng)完成，系統(tǒng)則會給出受訓(xùn)者的成績包括錯誤記錄，并通過立體顯示器230呈現(xiàn)給受訓(xùn)者， 完成培訓(xùn)過程。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，包括系統(tǒng)柜、數(shù)據(jù)手套、立體顯示交互頭盔、 計算機裝置，其特征在于所述系統(tǒng)柜包括操作臺、踏板、控制面板，操作臺位于系統(tǒng)柜的前方中部，踏板位于系統(tǒng)柜的底部附近，控制面板位于系統(tǒng)柜后方上部位置；數(shù)據(jù)手套包括電磁定位裝置、五個指關(guān)節(jié)傳感器、第一數(shù)據(jù)傳輸線和第二數(shù)據(jù)傳輸線，電磁定位裝置包括一個電磁發(fā)射器和一個電磁定位器，電磁發(fā)射器安裝于操作臺的上表面的中部位置，電磁定位器安裝于數(shù)據(jù)手套的內(nèi)表面的中部位置，并通過第一數(shù)據(jù)傳輸線與計算機裝置連接；每個指關(guān)節(jié)傳感器分別安裝于數(shù)據(jù)手套的五跟手指末端，并通過第二數(shù)據(jù)傳輸線與計算機裝置連接；立體顯示交互頭盔包括盔體、體感定位器、立體顯示器和第三數(shù)據(jù)傳輸線，體感定位器位于頭盔頂部內(nèi)，體感定位器通過無線方式與計算機裝置連接，立體顯示器安裝于盔體的前方帽檐處，并通過第三數(shù)據(jù)傳輸線與計算機裝置連接；計算機裝置包括處理器，處理器接收來自立體顯示交互頭盔中體感定位器的無線信號、連接數(shù)據(jù)手套中電磁定位器、連接指關(guān)節(jié)傳感器的信號。
2.如權(quán)利要求1所述的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于盔體頂部有一個長方體槽，方向由頭盔前方向后延伸，但不穿透后方殼體，體感定位器位于頭盔頂部長方體槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)手套放置在操作臺上。
專利摘要本實用新型涉及一種帶電作業(yè)頭盔式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于安裝和支撐該系統(tǒng)各個組成部分的系統(tǒng)柜、用于給受訓(xùn)者提供在虛擬環(huán)境中的各種操作，并將各種操作信息傳送給計算機裝置的數(shù)據(jù)手套用于感應(yīng)受訓(xùn)者位置信息，并將位置信息傳送給計算機裝置的立體顯示交互頭盔和執(zhí)行仿真軟件，并處理數(shù)據(jù)的計算機裝置。本實用新型的培訓(xùn)方法是通過受訓(xùn)者進入系統(tǒng)的模擬場景后進行選擇工具操作、切換視角操作和抓取操作，系統(tǒng)判斷操作是否正確，系統(tǒng)給出受訓(xùn)者的操作成績，并通過顯示器呈現(xiàn)給受訓(xùn)者。本實用新型能夠通過受訓(xùn)者選擇帶電作業(yè)參數(shù)后對受訓(xùn)者進行模擬環(huán)境的操作培訓(xùn)，達到提高受訓(xùn)者帶電作業(yè)能力的效果。
文檔編號G09B9/00GK202058325SQ201120133169
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者劉曉偉, 張召亮, 張月金, 張雪峰, 王曼莉, 胡建勛, 陳紅 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司