本發(fā)明涉及電工進(jìn)行培訓(xùn)的仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種實(shí)景建設(shè)電采運(yùn)行環(huán)景實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)的中基層配電站（所）中，配備有用電檢查員、配電運(yùn)行維護(hù)工(變配電所值班工)、配電試驗(yàn)檢修工、農(nóng)網(wǎng)配電營業(yè)工、繼電保護(hù)工、直流設(shè)備檢修工、變電所調(diào)試檢修員、電測儀表工等工作人員，為了保證變電站( 所) 的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對其進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。

一般來講，進(jìn)行培訓(xùn)首先必須進(jìn)行理論性的講解（講解、圖片、多媒體教學(xué)），然后再進(jìn)行仿真，以便加深學(xué)員的理解，鍛煉其動手能力。但是現(xiàn)有的仿真設(shè)備只是較小的仿真系統(tǒng)，和現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)備有很大差別，不能深入了解各個設(shè)備的性能指標(biāo)、技術(shù)參數(shù)、及其系統(tǒng)之間和其他設(shè)備的配合和相互關(guān)聯(lián)。利用這種小型仿真設(shè)備的培訓(xùn)方式理論性強(qiáng)但缺乏實(shí)際動手能力的訓(xùn)練，使得培訓(xùn)效果不佳。如果到現(xiàn)場進(jìn)行培訓(xùn)，對學(xué)員的人身安全性又不能保證，而且還可能損壞現(xiàn)場設(shè)備。

在201010617642.8中公開了一種仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，包括三相四線程控電壓源，該電壓源輸出依次連接有漏電流、過載保護(hù)裝置、隔離變壓器、各相電流表與隔離開關(guān)，隔離開關(guān)輸出端連接一個仿真剩余電流電路，該仿真剩余電流電路由依次串設(shè)的剩余電流保護(hù)器、撥碼開關(guān)、漏電流負(fù)載箱構(gòu)成，撥碼開關(guān)的三組開關(guān)輸入端分別對應(yīng)連接剩余電流保護(hù)器的三相輸出端，撥碼開關(guān)的三組開關(guān)輸出端分別對應(yīng)連接漏電流負(fù)載箱的三相負(fù)載，該三相負(fù)載呈星形連接，中性點(diǎn)連接到剩余電流保護(hù)器的輸入端中性線。該系統(tǒng)能夠滿足相關(guān)設(shè)備的培訓(xùn)和和檢定，使學(xué)員可以在更加真實(shí)的環(huán)境中學(xué)習(xí)相關(guān)設(shè)備的使用，熟悉操作過程和保護(hù)，方便系統(tǒng)檢定工作和培訓(xùn)考核；其雖然很好斷路器和保護(hù)器的學(xué)習(xí)問題，但是并未系統(tǒng)的解決實(shí)景模擬的問題。

電力系統(tǒng)中，如何對學(xué)員進(jìn)行系統(tǒng)的模擬真實(shí)環(huán)境的操作，使得學(xué)員在置身于真實(shí)的操作環(huán)境內(nèi)也能準(zhǔn)確熟悉的進(jìn)行操作，避免不真實(shí)教學(xué)造成誤操作的現(xiàn)象發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)景建設(shè)電采運(yùn)行環(huán)景實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的不能全面有效的進(jìn)行真實(shí)環(huán)境模塊的現(xiàn)象，而造成訓(xùn)練與實(shí)際不符的現(xiàn)象發(fā)生。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種實(shí)景建設(shè)電采運(yùn)行環(huán)景實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，包括操作場地、設(shè)置在所述操作場地內(nèi)周側(cè)的成像機(jī)構(gòu)、與所述成像機(jī)構(gòu)相配合的中央處理機(jī)構(gòu)以及與所述中央處理機(jī)構(gòu)相配合的操作機(jī)構(gòu)；

所述成像機(jī)構(gòu)包括若干全息投影儀和若干全息攝像頭；

所述操作機(jī)構(gòu)包括操作平臺、安全圍欄、位置傳感器模塊、VR頭盔以及操作手套；所述操作平臺周側(cè)設(shè)置安全圍欄，所述VR頭盔設(shè)置在學(xué)員頭部，所述操作手套設(shè)置在學(xué)員手部，所述位置傳感器模塊設(shè)置在學(xué)員肢體上；

所述操作平臺包括行走球、設(shè)置在行走球上且?guī)в袌A孔的平面板以及設(shè)置所述行走球下部的容納腔，所容納腔內(nèi)設(shè)置若干用于檢測行走速度的檢測傳感器模塊。

所述容納腔內(nèi)設(shè)置與行走球相配合的制動模塊，所述制動模塊設(shè)置在所述容納腔底部，所述制動模塊包括若干球頭模塊，所述球頭模塊包括球頭座和轉(zhuǎn)動球，所述轉(zhuǎn)動球設(shè)置在球頭座的空腔內(nèi)，所述空腔內(nèi)設(shè)置與所述轉(zhuǎn)動球相配合的球面空腔。

所述球面空腔內(nèi)設(shè)置潤滑層。

所述位置傳感器模塊包括設(shè)置在四肢上的位置傳感器以及設(shè)置在所述操作手套上的位置傳感器。

實(shí)景建設(shè)電采運(yùn)行環(huán)景實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的運(yùn)行方法：

S1：根據(jù)學(xué)員的選擇，挑選不同的模擬場景；然后走向操作平臺的行走球旁邊的平面板上，將位置傳感器設(shè)置在四肢的關(guān)鍵部位，然后帶上手套和頭盔；

S2：然后打開中央處理機(jī)構(gòu)，然后學(xué)員走上行走球，在確認(rèn)復(fù)位后，開始行走；并通過位置傳感器將獲得的數(shù)據(jù)傳遞給中央處理機(jī)構(gòu)，經(jīng)過中央處理機(jī)構(gòu)處理后將其通過全息投影儀投影在操作場地前部；

S3：通過攝像頭對全息影像的信息進(jìn)行采集，并傳遞給中央處理機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而能夠?qū)ξ恢脗鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)進(jìn)行修正；

S4：學(xué)員通過VR頭盔獲得模擬現(xiàn)場，然后通過其身上的位置傳感器進(jìn)行模擬觸碰、攀登以及維修工作，并通過中央處理機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理后，將獲取的數(shù)據(jù)生成視頻傳遞至VR頭盔；在完成模擬維修操作后，學(xué)員模擬返回起始點(diǎn)，完成整個模擬操作，并通過中央處理機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行模擬的結(jié)果進(jìn)行打分。

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中需要設(shè)置大量的場地，且使用大量的操作工具進(jìn)行模擬的現(xiàn)象，而采用虛擬現(xiàn)實(shí)成像技術(shù)與全息成像技術(shù)相結(jié)合的方式，通過中央處理機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)處理，將兩者相結(jié)合進(jìn)而不僅能夠使得學(xué)員獲得真實(shí)的模擬體驗(yàn)而且能夠使得現(xiàn)場人員獲得真實(shí)的感官；而采用的操作場地為普通會議室房子即可，然后在前部設(shè)置成像機(jī)構(gòu)與攝像頭；而為了保證本裝置的順利進(jìn)行，采用中央處理機(jī)構(gòu)為大型計(jì)算機(jī)CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并生成虛擬三維形象，使得坐在后部的學(xué)員能夠很好的看到操作學(xué)員的操作，進(jìn)行學(xué)習(xí)以及糾正自己所犯的錯誤；全息攝像頭為高清攝像頭，其能夠?qū)θ⒂跋襁M(jìn)行多角度拍攝拍攝，將信息反饋給中央處理機(jī)構(gòu)，而采用的中央處理機(jī)構(gòu)為大型計(jì)算機(jī)，進(jìn)而能夠處理大量的運(yùn)算信息。

另外，采用的操作機(jī)構(gòu)包括操作平臺、安全圍欄、位置傳感器模塊、VR頭盔以及操作手套；所述操作平臺周側(cè)設(shè)置安全圍欄，所述VR頭盔設(shè)置在學(xué)員頭部，所述操作手套設(shè)置在學(xué)員手部，所述位置傳感器模塊設(shè)置在學(xué)員肢體上；采用的操作平臺周側(cè)設(shè)置安全圍欄，主要是為了避免操作學(xué)員在進(jìn)行操作時，脫離行走球而造成摔倒的現(xiàn)象發(fā)生，而采用的位置傳感器設(shè)置在學(xué)員身體的主要肢體上，可以采用穿戴衣服的形式來表示，能夠獲得更真實(shí)的感官；采用的VR頭盔能夠在學(xué)員戴上頭盔后獲得真實(shí)場景的模擬，使其產(chǎn)生身臨其境的幻覺，且其真實(shí)場景與全息影像相配合，進(jìn)而在學(xué)員前進(jìn)時VR頭盔顯示的圖像與傳感器相結(jié)合，能夠通過中央處理機(jī)構(gòu)將數(shù)據(jù)與全息圖像相結(jié)合，呈現(xiàn)全息影像與VR影像相結(jié)合，進(jìn)而不僅使得操作學(xué)員能夠融合進(jìn)模擬場景內(nèi)，而且能夠使得其他觀看學(xué)員能夠觀察到自己的不足。

另外，采用的操作平臺包括行走球、設(shè)置在行走球上且?guī)в袌A孔的平面板以及設(shè)置所述行走球下部的容納腔，所容納腔內(nèi)設(shè)置若干用于檢測行走速度的檢測傳感器模塊；采用的行走球的方式，能夠沿著任意平面方向前進(jìn)；而行走球設(shè)置在容納腔內(nèi)，確保行走球能夠自由轉(zhuǎn)動；而為了確保行走球能夠在操作學(xué)員停止時，也停止下來在容納腔內(nèi)設(shè)置與行走球相配合的制動模塊，所述制動模塊設(shè)置在所述容納腔底部，所述制動模塊包括若干球頭模塊，所述球頭模塊包括球頭座和轉(zhuǎn)動球，所述轉(zhuǎn)動球設(shè)置在球頭座的空腔內(nèi)，所述空腔內(nèi)設(shè)置與所述轉(zhuǎn)動球相配合的球面空腔；采用多個轉(zhuǎn)動球增大了行走球轉(zhuǎn)動的摩擦力，進(jìn)而確保其能夠隨著操作學(xué)員的行走而轉(zhuǎn)動，也能夠確保其能夠隨時停下來，避免慣性造成其停不下來的現(xiàn)象。

另外，本發(fā)明采用的球頭座與轉(zhuǎn)動球結(jié)合的方式，并在球面空腔內(nèi)設(shè)置潤滑層，其采用的潤滑層可為石墨層也可為聚四氟乙烯涂層不僅能夠起到很好的潤滑作用，而且能夠避免行走球整體潤滑造成的行走是打滑的現(xiàn)象發(fā)生，本發(fā)明很好的結(jié)合了全息成像技術(shù)與VR技術(shù)的優(yōu)勢，并通過反饋系統(tǒng)將兩者很好的結(jié)合起來，從而獲得很好的教學(xué)作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明制動模塊A的放大示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖1-3，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

一種實(shí)景建設(shè)電采運(yùn)行環(huán)景實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，包括操作場地1、設(shè)置在所述操作場地1內(nèi)周側(cè)的成像機(jī)構(gòu)2、與所述成像機(jī)構(gòu)2相配合的中央處理機(jī)構(gòu)4以及與所述中央處理機(jī)構(gòu)4相配合的操作機(jī)構(gòu)3；所述成像機(jī)構(gòu)2包括若干全息投影儀22和若干全息攝像頭21；所述操作機(jī)構(gòu)包括操作平臺、安全圍欄34、位置傳感器模塊33、VR頭盔31以及操作手套32；所述操作平臺周側(cè)設(shè)置安全圍欄34，所述VR頭盔31設(shè)置在學(xué)員頭部，所述操作手套32設(shè)置在學(xué)員手部，所述位置傳感器模塊33設(shè)置在學(xué)員肢體上；所述操作平臺包括行走球36、設(shè)置在行走球36上且?guī)в袌A孔的平面板35以及設(shè)置所述行走球36下部的容納腔37，所容納腔37內(nèi)設(shè)置若干用于檢測行走速度的檢測傳感器模塊40；所述容納腔37內(nèi)設(shè)置與行走球相配合的制動模塊，所述制動模塊設(shè)置在所述容納腔37底部，所述制動模塊包括若干球頭模塊，所述球頭模塊包括球頭座39和轉(zhuǎn)動球38，所述轉(zhuǎn)動球38設(shè)置在球頭座39的空腔內(nèi)，所述空腔內(nèi)設(shè)置與所述轉(zhuǎn)動球38相配合的球面空腔；所述位置傳感器模塊33包括設(shè)置在四肢上的位置傳感器以及設(shè)置在所述操作手套32上的位置傳感器。

實(shí)施例二

一種實(shí)景建設(shè)電采運(yùn)行環(huán)景實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，包括操作場地1、設(shè)置在所述操作場地1內(nèi)周側(cè)的成像機(jī)構(gòu)2、與所述成像機(jī)構(gòu)2相配合的中央處理機(jī)構(gòu)4以及與所述中央處理機(jī)構(gòu)4相配合的操作機(jī)構(gòu)3；所述成像機(jī)構(gòu)2包括若干全息投影儀22和若干全息攝像頭21；所述操作機(jī)構(gòu)包括操作平臺、安全圍欄34、位置傳感器模塊33、VR頭盔31以及操作手套32；所述操作平臺周側(cè)設(shè)置安全圍欄34，所述VR頭盔31設(shè)置在學(xué)員頭部，所述操作手套32設(shè)置在學(xué)員手部，所述位置傳感器模塊33設(shè)置在學(xué)員肢體上；所述操作平臺包括行走球36、設(shè)置在行走球36上且?guī)в袌A孔的平面板35以及設(shè)置所述行走球36下部的容納腔37，所容納腔37內(nèi)設(shè)置若干用于檢測行走速度的檢測傳感器模塊40。

所述容納腔37內(nèi)設(shè)置與行走球相配合的制動模塊，所述制動模塊設(shè)置在所述容納腔37底部，所述制動模塊包括若干球頭模塊，所述球頭模塊包括球頭座39和轉(zhuǎn)動球38，所述轉(zhuǎn)動球38設(shè)置在球頭座39的空腔內(nèi)，所述空腔內(nèi)設(shè)置與所述轉(zhuǎn)動球38相配合的球面空腔；所述位置傳感器模塊33包括設(shè)置在四肢上的位置傳感器以及設(shè)置在所述操作手套32上的位置傳感器；所述球面空腔內(nèi)設(shè)置潤滑層。

該實(shí)施例中采用的潤滑層為石墨層，所述球頭模塊的數(shù)量為7個，其中中心一個其與六個分布在其周側(cè)。

實(shí)施例三

實(shí)景建設(shè)電采運(yùn)行環(huán)景實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的運(yùn)行方法：

S1：根據(jù)學(xué)員的選擇，挑選不同的模擬場景；然后走向操作平臺的行走球旁邊的平面板上，將位置傳感器設(shè)置在四肢的關(guān)鍵部位，然后帶上手套和頭盔；

S2：然后打開中央處理機(jī)構(gòu)，然后學(xué)員走上行走球，在確認(rèn)復(fù)位后，開始行走；并通過位置傳感器將獲得的數(shù)據(jù)傳遞給中央處理機(jī)構(gòu)，經(jīng)過中央處理機(jī)構(gòu)處理后將其通過全息投影儀投影在操作場地前部；

S3：通過攝像頭對全息影像的信息進(jìn)行采集，并傳遞給中央處理機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而能夠?qū)ξ恢脗鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)進(jìn)行修正；

S4：學(xué)員通過VR頭盔獲得模擬現(xiàn)場，然后通過其身上的位置傳感器進(jìn)行模擬觸碰、攀登以及維修工作，并通過中央處理機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理后，將獲取的數(shù)據(jù)生成視頻傳遞至VR頭盔；在完成模擬維修操作后，學(xué)員模擬返回起始點(diǎn)，完成整個模擬操作，并通過中央處理機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行模擬的結(jié)果進(jìn)行打分。

實(shí)施例四

實(shí)景建設(shè)電采運(yùn)行環(huán)景實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的運(yùn)行方法：

S1：根據(jù)學(xué)員的選擇，挑選不同的模擬場景；然后走向操作平臺的行走球旁邊的平面板上，將位置傳感器設(shè)置在四肢的關(guān)鍵部位，然后帶上手套和頭盔；

S2：然后打開中央處理機(jī)構(gòu)，然后學(xué)員走上行走球，在確認(rèn)復(fù)位后，開始行走；并通過位置傳感器將獲得的數(shù)據(jù)傳遞給中央處理機(jī)構(gòu)，經(jīng)過中央處理機(jī)構(gòu)處理后將其通過全息投影儀投影在操作場地前部；

S3：通過攝像頭對全息影像的信息進(jìn)行采集，并傳遞給中央處理機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而能夠?qū)ξ恢脗鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)進(jìn)行修正；

S4：學(xué)員通過VR頭盔獲得模擬現(xiàn)場，然后通過其身上的位置傳感器進(jìn)行模擬觸碰、攀登以及維修工作，并通過中央處理機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理后，將獲取的數(shù)據(jù)生成視頻傳遞至VR頭盔；在完成模擬維修操作后，學(xué)員模擬返回起始點(diǎn)，完成整個模擬操作，并通過中央處理機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行模擬的結(jié)果進(jìn)行打分；

S6：對學(xué)員操作錯誤之處進(jìn)行回放，并對其錯誤進(jìn)行糾正。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。