專利名稱：配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力培訓(xùn)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的意義及責(zé)任重大，而開展運檢作業(yè)是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、提高電網(wǎng)可靠性的重要技術(shù)手段。因此，需要研究新型培訓(xùn)技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)培訓(xùn)力度， 快速提高整體運檢技術(shù)水平，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。一直以來，電力企業(yè)對電力職工尤其是配網(wǎng)運檢人員的培訓(xùn)工作都十分重視，其培訓(xùn)方式主要是舉辦理論學(xué)習(xí)班、培訓(xùn)班、研討班等，通過理論講解、多媒體課件等教學(xué)形式；定期組織學(xué)員到運檢現(xiàn)場進(jìn)行觀摩和實習(xí)，提高培訓(xùn)學(xué)員的感性認(rèn)識和動手能力。但是這些傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式存在組織時間長、成本高、形象性差等問題，同時，培訓(xùn)的效果也不是十分明顯。另外，出于安全考慮，在運行線路上開展運檢作業(yè)培訓(xùn) 不符合實際，而在一些建設(shè)的模擬訓(xùn)練場上進(jìn)行實際操作，則受到天氣、場地、設(shè)備等諸多因素的限制，學(xué)員實際動手操作機(jī)會較少，可供學(xué)員學(xué)習(xí)、識別的典型故障、缺陷類型有限，不利于大規(guī)模開展，已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足實際電力生產(chǎn)的需要，急需對現(xiàn)有運檢作業(yè)培訓(xùn)模式、手段進(jìn)行改進(jìn)升級。中國專利文獻(xiàn)(申請?zhí)?00820068463. I)公開的《高低壓配電仿真系統(tǒng)》，提供一種仿真教學(xué)系統(tǒng)，由高壓配電室、變壓器室、低壓配電室、中繼柜和微機(jī)構(gòu)成，由中繼柜提供主回路電源，分別接高壓配電室、低壓配電室，中繼柜通過PLC電路分別接高壓配電室和低壓配電室的控制回路和微機(jī)。然而，該實用新型僅能提供對高低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行仿真演示，沒有涉及到仿真操作、培訓(xùn)環(huán)節(jié)。有鑒于此，有必要提供一種配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法，以滿足實際應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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，將配網(wǎng)運行檢修相關(guān)的理論知識和實踐操作融為一體，利用先進(jìn)的立體感應(yīng)設(shè)備在視覺上、聽覺上讓培訓(xùn)人員在虛擬安全環(huán)境中的去仿真操作實際工作項目，從而取得了良好的培訓(xùn)效果，能夠有效地提高培訓(xùn)人員配網(wǎng)運行檢修作業(yè)水平，可以克服目前配電線路運行檢修培訓(xùn)過程中存在的問題和不足。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括
操作臺用于安裝和支撐該系統(tǒng)各個組成部分，附帶操作面板并提供3D顯示窗口 ；
操作手柄用于給培訓(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(jī)裝置；
3D立體眼鏡用于給培訓(xùn)者識別三維立體虛擬作業(yè)場景；
計算機(jī)裝置執(zhí)行仿真培訓(xùn)軟件，并處理數(shù)據(jù)。如上所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于操作臺包括操作面板、3D顯示器、立體信號發(fā)生器、電源開關(guān)、音響調(diào)節(jié)開關(guān)、指紋登陸器及散熱網(wǎng)；控制面板位于操作臺正面上部右邊部位，3D顯示器位于操作臺正面上部左邊部分，立體信號發(fā)生器位于操作臺頂部，電源開關(guān)位于操作臺臺面上，音響調(diào)節(jié)開關(guān)位于操作臺臺面上，指紋登陸器位于操作臺臺面上，散熱網(wǎng)位于操作臺的左右兩側(cè)的中部位置；
操作手柄包括方位視角控制鍵、功能控制鍵及第三數(shù)據(jù)傳輸線；方位視角控制鍵和功能控制鍵都在操作手柄的面板上，第三數(shù)據(jù)傳輸線在手柄下部的端口處；
3D立體眼鏡包括液晶鏡片、電源按鈕、工作顯示燈；液晶鏡片鑲嵌在眼鏡邊框內(nèi)，電源按鈕和工作顯示燈均在眼鏡邊框外側(cè)；
計算機(jī)裝置包括處理器和仿真軟件；處理器用于接收來自控制面板和操作手柄的觸發(fā)信號，并對接收的信號進(jìn)行處理；仿真軟件用于執(zhí)行處理器的指令，并將處理結(jié)果以影音的形式展示在立體顯示器上。如上所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于操作臺上的3D顯示器和操作面板呈一左一右布置，立體信號發(fā)生器位于操作臺的頂部。如上所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于操作手柄放置在操作臺臺面上。本發(fā)明還提供一種配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)方法，采用如上所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其培訓(xùn)方法是 通過培訓(xùn)者在所述系統(tǒng)的操作臺中選擇任一電壓等級的典型作業(yè)項目并選擇自己的角色，系統(tǒng)自動獲取受培訓(xùn)者選擇的參數(shù)并配置作業(yè)模擬場景，培訓(xùn)者進(jìn)入模擬場景后，受訓(xùn)者進(jìn)行選擇任務(wù)移動操作、切換視角操作和作業(yè)技能操作，當(dāng)一個操作結(jié)束時，系統(tǒng)判斷該項操作是否正確，如果判斷作業(yè)完成，系統(tǒng)給出培訓(xùn)者的成績，并通過三維立體顯示器呈現(xiàn)給培訓(xùn)者。如上所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)方法，其特征在于該方法的具體步驟是
步驟502 :培訓(xùn)者戴上3D立體眼鏡，坐在操作臺面前，培訓(xùn)者通過操作面板選擇任意一種配網(wǎng)運行檢修項目；
步驟504 :培訓(xùn)系統(tǒng)自動獲取培訓(xùn)者選擇的參數(shù)；
步驟506 :培訓(xùn)者用操作手柄選擇具體的作業(yè)場景，培訓(xùn)系統(tǒng)依據(jù)獲取的培訓(xùn)者選擇的參數(shù)配置作業(yè)模擬場景，通過處理器執(zhí)行仿真程序，將影像通過立體顯示器中而呈現(xiàn)給培訓(xùn)者；
步驟508 :進(jìn)入模擬場景后，培訓(xùn)者將要進(jìn)行選擇操作類別，處理器會判斷培訓(xùn)者選擇的操作類別是否正確；
步驟510 :如果操作類別選擇錯誤，系統(tǒng)將記錄這次錯誤，并要求培訓(xùn)者重新選擇正確的操作類別；
步驟512 :如果操作類別選擇正確，則培訓(xùn)者可以開始進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的操作；
步驟514 :操作包括通過手柄上的方位視角控制鍵控制方位移動和切換視角、通過功能控制鍵控制工具的選擇、儀器的操控的操作。當(dāng)一個操作結(jié)束時，處理器會判斷該項操作是否正確，如果正確直接進(jìn)入步驟518 ；
步驟516 :如果錯誤則系統(tǒng)會記錄錯誤后再進(jìn)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(jìn)入步驟508進(jìn)行循環(huán)；如果判斷作業(yè)已經(jīng)完成，系統(tǒng)則會給出培訓(xùn)者的成績包括錯誤記錄，并通過控制面板呈現(xiàn)給受訓(xùn)者，完成培訓(xùn)過程。如上所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)方法，其特征在于步驟520系統(tǒng)給出培訓(xùn)者的成績中包括操作錯誤記錄。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明能夠通過先進(jìn)的多媒體技術(shù)營造出一個幾近真實的虛擬配網(wǎng)運檢操作環(huán)境，使培訓(xùn)者在安全的虛擬仿真環(huán)境下去實際操作配網(wǎng)運檢仿作業(yè)項目，從而達(dá)到提高培訓(xùn)者配網(wǎng)運行檢修作業(yè)能力的效果。


圖I為本發(fā)明的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例示意圖。圖2為本發(fā)明圖I中的實施例的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中操作手柄的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明圖I中的實施例的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中3D立體眼鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實施例的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的原理框圖。圖5為本發(fā)明實施例的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)方法的流程圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。附圖I中的符號說明100-操作臺、110-操作面板、120-3D顯示器、130-立體信號發(fā)生器、140-電源開關(guān)、150-音響調(diào)節(jié)開關(guān)、160-指紋登陸器、170-散熱網(wǎng)、180-儲物盒、 190-計算機(jī)裝置、200-操作手柄、300-3D立體眼鏡。附圖2中的符號說明210-方位視角控制鍵、220-功能控制鍵。附圖3中的符號說明310-液晶鏡片、320-電源按鈕、330-工作顯示燈。附圖4中的符號說明192-處理器、194-仿真程序、196-影像輸出。參閱圖1，本發(fā)明的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)包括操作臺100、操作手柄200、3D立體眼鏡300和計算機(jī)裝置190。操作臺100包括操作面板110、3D顯示器120、立體信號發(fā)生器130、電源開關(guān)140、 音響調(diào)節(jié)開關(guān)150、指紋登陸器160、散熱網(wǎng)170及儲物盒180。操作臺100用來安裝固定本系統(tǒng)的各個組成部分?？刂泼姘?10位于操作臺正面上部右邊部位，為一觸摸屏，起控制和設(shè)計系統(tǒng)參數(shù)的作用。3D顯示器120位于操作臺正面上部左邊部分，用于展示三維虛擬作業(yè)場景。立體信號發(fā)生器130位于操作臺頂部，用于開啟或關(guān)閉3D顯示效果。電源開關(guān) 140位于操作臺臺面上，為一圓形按鈕，用于開啟和關(guān)閉設(shè)備。音響調(diào)節(jié)開關(guān)150位于操作臺臺面上，為一圓柱形旋鈕，用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)外置音量的大小。指紋登陸器160位于操作臺臺面上，為一透明長方形觸摸按鈕，用于識別學(xué)員的登陸信息情況。散熱網(wǎng)170位于操作臺 100的左右兩側(cè)的中部位置，主要起系統(tǒng)設(shè)備散熱作用。儲物盒位于操作臺臺面右邊部分， 用于存放操作手柄200和3D立體眼鏡300。參閱圖2，操作手柄200包括方位視角控制鍵210、功能控制鍵220、及第三數(shù)據(jù)傳輸線。方位視角控制鍵210和功能控制鍵220都在操作手柄的面板上，第三數(shù)據(jù)傳輸線在手柄下部的端口處，操作手柄200通過有線的方式與計算機(jī)裝置180連接來交換信息，用方位控制鍵210來定位學(xué)員在虛擬環(huán)境中的位置和調(diào)整視角的切換，用功能控制鍵220來控制虛擬環(huán)境中的功能選擇。參閱圖3，3D立體眼鏡300包括液晶鏡片310、電源按鈕320、工作顯示燈330。液晶鏡片310鑲嵌在眼鏡邊框內(nèi)，電源按鈕320和工作顯示燈330均在眼鏡邊框外側(cè)，3D立體眼鏡300通過電源按鈕320開啟眼鏡，工作顯示燈330變黃，然后培訓(xùn)者帶上眼鏡，通過液晶鏡片310觀看3D顯示器120上展示出來的三維立體虛擬作業(yè)場景，培訓(xùn)完成之后，3D立體眼鏡300通過電源按鈕320關(guān)閉眼鏡，工作顯示燈330熄滅。參閱圖4，本發(fā)明的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)操作臺100、操作手柄200、3D立體眼鏡 300和計算機(jī)裝置190。其中，控制面板110為一可觸摸屏幕，用來控制配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的界面并起設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)的作用。計算機(jī)裝置190包括處理器192、仿真程序194及影像輸出196，處理器192用來處理數(shù)據(jù)及執(zhí)行仿真程序194，培訓(xùn)者操作手柄200去實現(xiàn)具體的操作，通過手柄數(shù)據(jù)線將相應(yīng)的觸發(fā)信號傳遞給處理器192，影像輸出196將處理器 192處理之后的結(jié)果通過3D顯示器120顯示出來，培訓(xùn)者通過3D眼鏡300就可以識別3D 顯示器120呈現(xiàn)出來的三維景象。 參閱圖5，本發(fā)明的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)方法是
步驟502 :培訓(xùn)者戴上3D立體眼鏡300，坐在操作臺100面前，培訓(xùn)者通過操作面板110 選擇任意一種配網(wǎng)運行檢修項目；
步驟504 :培訓(xùn)系統(tǒng)自動獲取培訓(xùn)者選擇的參數(shù)；
步驟506 :培訓(xùn)者用操作手柄200選擇具體的作業(yè)場景，培訓(xùn)系統(tǒng)依據(jù)獲取的培訓(xùn)者選擇的參數(shù)配置作業(yè)模擬場景，通過處理器192執(zhí)行仿真程序194，將影像通過立體顯示器 120中而呈現(xiàn)給培訓(xùn)者；
步驟508 :進(jìn)入模擬場景后，培訓(xùn)者將要進(jìn)行選擇操作類別，處理器192會判斷培訓(xùn)者選擇的操作類別是否正確；
步驟510 :如果操作類別選擇錯誤，系統(tǒng)將記錄這次錯誤，并要求培訓(xùn)者重新選擇正確的操作類別；
步驟512 :如果操作類別選擇正確，則培訓(xùn)者可以開始進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的操作；
步驟514 :操作包括通過手柄200上的方位視角控制鍵210控制方位移動和切換視角、 通過功能控制鍵220控制工具的選擇、儀器的操控的等操作。當(dāng)一個操作結(jié)束時，處理器 192會判斷該項操作是否正確，如果正確直接進(jìn)入步驟518 ；
步驟516 :如果錯誤則系統(tǒng)會記錄錯誤后再進(jìn)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(jìn)入步驟508進(jìn)行循環(huán)；如果判斷作業(yè)已經(jīng)完成，系統(tǒng)則會給出培訓(xùn)者的成績包括錯誤記錄，并通過控制面板210呈現(xiàn)給受訓(xùn)者，完成培訓(xùn)過程。本說明書中未作詳細(xì)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
1.一種配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括操作臺用于安裝和支撐該系統(tǒng)各個組成部分，附帶操作面板并提供3D顯示窗口 ； 操作手柄用于給培訓(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(jī)裝置；3D立體眼鏡用于給培訓(xùn)者識別三維立體虛擬作業(yè)場景；計算機(jī)裝置執(zhí)行仿真培訓(xùn)軟件，并處理數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于操作臺包括操作面板、3D顯示器、立體信號發(fā)生器、電源開關(guān)、音響調(diào)節(jié)開關(guān)、指紋登陸器及散熱網(wǎng)；控制面板位于操作臺正面上部右邊部位，3D顯示器位于操作臺正面上部左邊部分，立體信號發(fā)生器位于操作臺頂部，電源開關(guān)位于操作臺臺面上 ，音響調(diào)節(jié)開關(guān)位于操作臺臺面上，指紋登陸器位于操作臺臺面上，散熱網(wǎng)位于操作臺的左右兩側(cè)的中部位置；操作手柄包括方位視角控制鍵、功能控制鍵及第三數(shù)據(jù)傳輸線；方位視角控制鍵和功能控制鍵都在操作手柄的面板上，第三數(shù)據(jù)傳輸線在手柄下部的端口處；3D立體眼鏡包括液晶鏡片、電源按鈕、工作顯示燈；液晶鏡片鑲嵌在眼鏡邊框內(nèi)，電源按鈕和工作顯示燈均在眼鏡邊框外側(cè)；計算機(jī)裝置包括處理器和仿真軟件；處理器用于接收來自控制面板和操作手柄的觸發(fā)信號，并對接收的信號進(jìn)行處理；仿真軟件用于執(zhí)行處理器的指令，并將處理結(jié)果以影音的形式展示在立體顯示器上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于操作臺上的3D顯示器和操作面板呈一左一右布置，立體信號發(fā)生器位于操作臺的頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于操作手柄放置在操作臺臺面上。
5.一種配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)方法，采用權(quán)利要求I或2所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其培訓(xùn)方法是通過培訓(xùn)者在所述系統(tǒng)的操作臺中選擇任一電壓等級的典型作業(yè)項目并選擇自己的角色，系統(tǒng)自動獲取受培訓(xùn)者選擇的參數(shù)并配置作業(yè)模擬場景，培訓(xùn)者進(jìn)入模擬場景后，受訓(xùn)者進(jìn)行選擇任務(wù)移動操作、切換視角操作和作業(yè)技能操作，當(dāng)一個操作結(jié)束時， 系統(tǒng)判斷該項操作是否正確，如果判斷作業(yè)完成，系統(tǒng)給出培訓(xùn)者的成績，并通過三維立體顯示器呈現(xiàn)給培訓(xùn)者。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)方法，其特征在于該方法的具體步驟是步驟502 :培訓(xùn)者戴上3D立體眼鏡，坐在操作臺面前，培訓(xùn)者通過操作面板選擇任意一種配網(wǎng)運行檢修項目；步驟504 :培訓(xùn)系統(tǒng)自動獲取培訓(xùn)者選擇的參數(shù)；步驟506 :培訓(xùn)者用操作手柄選擇具體的作業(yè)場景，培訓(xùn)系統(tǒng)依據(jù)獲取的培訓(xùn)者選擇的參數(shù)配置作業(yè)模擬場景，通過處理器執(zhí)行仿真程序，將影像通過立體顯示器中而呈現(xiàn)給培訓(xùn)者；步驟508 :進(jìn)入模擬場景后，培訓(xùn)者將要進(jìn)行選擇操作類別，處理器會判斷培訓(xùn)者選擇的操作類別是否正確；步驟510 :如果操作類別選擇錯誤，系統(tǒng)將記錄這次錯誤，并要求培訓(xùn)者重新選擇正確的操作類別；步驟512 :如果操作類別選擇正確，則培訓(xùn)者可以開始進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的操作；步驟514 :操作包括通過手柄上的方位視角控制鍵控制方位移動和切換視角、通過功能控制鍵控制工具的選擇、儀器的操控的操作；當(dāng)一個操作結(jié)束時，處理器會判斷該項操作是否正確，如果正確直接進(jìn)入步驟518 ；步驟516 :如果錯誤則系統(tǒng)會記錄錯誤后再進(jìn)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(jìn)入步驟508進(jìn)行循環(huán)；如果判斷作業(yè)已經(jīng)完成，系統(tǒng)則會給出培訓(xùn)者的成績包括錯誤記錄，并通過控制面板呈現(xiàn)給受訓(xùn)者，完成培訓(xùn)過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)方法，其特征在于步驟520系統(tǒng)給出培訓(xùn)者的成績中包括操作錯誤記錄。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括用于安裝和支撐該系統(tǒng)各個組成部分的操作臺、用于給培訓(xùn)者提供在虛擬環(huán)境中的各種操作的操作手柄、用于識別三維立體圖像的3D立體眼鏡以及用于接受培訓(xùn)者操作觸發(fā)信息，并將觸發(fā)信息反饋給處理器，并將處理之后的結(jié)果通過仿真軟件做出反應(yīng)的計算機(jī)裝置。本發(fā)明的培訓(xùn)方法是通過培訓(xùn)者進(jìn)入系統(tǒng)的模擬場景后進(jìn)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)給出培訓(xùn)者的操作成績，并通過3D顯示器呈現(xiàn)給培訓(xùn)者。本發(fā)明能夠通過培訓(xùn)者選擇配網(wǎng)運檢仿真培訓(xùn)系統(tǒng)參數(shù)后對培訓(xùn)者進(jìn)行模擬環(huán)境的操作培訓(xùn)，從而達(dá)到提高培訓(xùn)者配網(wǎng)運檢作業(yè)能力的效果。
文檔編號G09B19/00GK102723015SQ201210170529
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者劉曉偉, 別士光, 張召亮, 張月金, 張秋實, 張雪峰, 方琪, 王樂希 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