一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及重載鐵路綜合訓(xùn)練領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,簡(jiǎn)稱VR)，又譯為臨境，靈境等。從應(yīng)用上看它是一種綜合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)綜合發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)，也是力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)等各種學(xué)科的綜合應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)在于以模仿的方式為用戶創(chuàng)造一種虛擬的環(huán)境，通過(guò)視、聽(tīng)、觸等感知行為使得用戶產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺(jué)，并與虛擬環(huán)境相互作用從而引起虛擬環(huán)境的實(shí)時(shí)變化?，F(xiàn)在與虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的內(nèi)容已經(jīng)擴(kuò)大到與之相關(guān)的許多方面，如“人工現(xiàn)實(shí)”、“遙在”、“虛擬環(huán)境”、“賽博空間(Cyberspace) ”等等。
[0003]在我國(guó)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研宄和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的一段距離，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)闹匾?，弓丨起我?guó)各界人士的興趣和關(guān)注，研宄與應(yīng)用VR，建立虛擬環(huán)境、虛擬場(chǎng)景模型以及分布式VR系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)正朝著深度和廣度發(fā)展。
[0004]因此，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明提出了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)，以滿足鐵路公司日益艱巨的培訓(xùn)任務(wù)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)鐵路系統(tǒng)各種工務(wù)作業(yè)的培訓(xùn)，具體的目的在于使學(xué)員掌握工務(wù)計(jì)劃施工組織業(yè)務(wù)，熟悉相關(guān)業(yè)務(wù)部門(mén)間的聯(lián)系與配合，實(shí)現(xiàn)工務(wù)故障的人工設(shè)置，訓(xùn)練應(yīng)急搶修作業(yè)的組織與協(xié)作能力。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括:基礎(chǔ)層，用于提供基于虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和硬件設(shè)備；數(shù)據(jù)層，用于提供鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)；技術(shù)支撐層，用于向功能層提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐；功能層，用于在技術(shù)支撐層的輔助下，構(gòu)建鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的多個(gè)功能模塊；以及應(yīng)用層，用于基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和所述各功能模塊進(jìn)行虛擬訓(xùn)練。
[0007]優(yōu)選地，所述基礎(chǔ)層提供的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括局域網(wǎng)和/或廣域網(wǎng)。
[0008]優(yōu)選地，所述基礎(chǔ)層提供的硬件設(shè)備包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、業(yè)務(wù)服務(wù)器、三維視景仿真服務(wù)器、PC機(jī)和/或投影系統(tǒng)。
[0009]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)層包括預(yù)案庫(kù)、鐵路線路庫(kù)、模型庫(kù)、規(guī)則庫(kù)和訓(xùn)練信息庫(kù)。
[0010]優(yōu)選地，所述技術(shù)支撐層向功能層提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐包括三維模型操控、仿真模型運(yùn)算、Web服務(wù)和工作流引擎。
[0011]優(yōu)選地，所述技術(shù)支撐層設(shè)置有三維仿真引擎服務(wù)器、三維模型服務(wù)器、工作流引擎服務(wù)器和WEB服務(wù)器。
[0012]優(yōu)選地，所述鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)還設(shè)置有對(duì)外接口。
[0013]優(yōu)選地，所述多個(gè)功能模塊包括電子沙盤(pán)模塊、基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)模塊、模擬仿真訓(xùn)練模塊、在線考試模塊和退出模塊。
[0014]優(yōu)選地，所述電子沙盤(pán)模塊包括電子沙盤(pán)加載模塊、建筑查詢模塊、全屏顯不模塊、快速查詢模塊、電子沙盤(pán)退出模塊、特定路線瀏覽模塊、行走模式模塊、飛行模式模塊、背景音樂(lè)控制模塊、瀏覽速度控制模塊、立體顯示模塊和天氣系統(tǒng)模塊。
[0015]優(yōu)選地，所述基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)模塊包括安全教育學(xué)習(xí)模塊、臺(tái)賬管理學(xué)習(xí)模塊和/或線路維修學(xué)習(xí)模塊。
[0016]優(yōu)選地，所述模擬仿真訓(xùn)練模塊包括以下中的一者或多者:無(wú)縫線路設(shè)備學(xué)習(xí)模塊、探傷設(shè)備學(xué)習(xí)模塊、無(wú)縫線路鋼軌折斷訓(xùn)練模塊和綜合訓(xùn)練模塊；所述綜合訓(xùn)練模塊是基于多工種聯(lián)合訓(xùn)練的模塊，且該綜合訓(xùn)練模塊包括以下中的一者或多者:計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖紅光帶訓(xùn)練模塊、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖停電模塊、道岔故障訓(xùn)練模塊、信號(hào)不開(kāi)放訓(xùn)練模塊、魚(yú)尾板折斷訓(xùn)練模塊、線路水災(zāi)訓(xùn)練模塊、線路塌方訓(xùn)練模塊、列車分離訓(xùn)練模塊、列車脫線訓(xùn)練模塊和接觸網(wǎng)斷線訓(xùn)練模塊。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)主要用于鐵路系統(tǒng)各種工務(wù)作業(yè)的培訓(xùn)，本系統(tǒng)針對(duì)工務(wù)系統(tǒng)車間主任、工班長(zhǎng)、機(jī)關(guān)干部、職工等不同用戶，通過(guò)三維視景仿真的方式，為用戶提供高沉浸感、高真實(shí)度的訓(xùn)練環(huán)境，使其在虛擬環(huán)境內(nèi)操練工務(wù)計(jì)劃施工的各種技術(shù)管理和組織業(yè)務(wù)，可熟悉相關(guān)業(yè)務(wù)部門(mén)間的聯(lián)系與配合，可進(jìn)行各種線路維修的生產(chǎn)管理，以及各類突發(fā)故障的應(yīng)急處理。該系統(tǒng)的建立和投入使用，可切實(shí)保證鐵路系統(tǒng)工務(wù)作業(yè)組織訓(xùn)練的常態(tài)化開(kāi)展，有效提高鐵路工務(wù)干部、職工的業(yè)務(wù)水平和應(yīng)急處理能力，確保鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)安全運(yùn)行。同時(shí)，該系統(tǒng)的廣泛使用，還可有效降低鐵路系統(tǒng)工務(wù)作業(yè)組織訓(xùn)練的人力、物力、財(cái)力投入，大大節(jié)約相關(guān)培訓(xùn)成本。
[0018]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0019]附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0020]圖1是本發(fā)明所述的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明所述鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)示意圖。
[0022]圖3是是本發(fā)明所述的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的功能構(gòu)成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0024]本實(shí)施方式提供了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)，如圖1所示，包括:基礎(chǔ)層，用于提供基于虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和硬件設(shè)備；數(shù)據(jù)層，用于提供鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)；技術(shù)支撐層，用于向功能層提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐；功能層，用于在技術(shù)支撐層的輔助下，構(gòu)建鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的多個(gè)功能模塊；以及應(yīng)用層，用于基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和所述各功能模塊進(jìn)行虛擬訓(xùn)練。
[0025]本實(shí)施方式中，所述基礎(chǔ)層提供的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括局域網(wǎng)和/或廣域網(wǎng)，即以局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)通信支撐；所述基礎(chǔ)層提供的硬件設(shè)備包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、業(yè)務(wù)服務(wù)器、三維視景仿真服務(wù)器、PC機(jī)和/或投影系統(tǒng)，基礎(chǔ)層提供的硬件設(shè)備可根據(jù)實(shí)際需要部署至鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的不同層次結(jié)構(gòu)上，以構(gòu)建系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)及相關(guān)功能架構(gòu)。
[0026]本實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)層包括預(yù)案庫(kù)、鐵路線路庫(kù)、模型庫(kù)、規(guī)則庫(kù)和訓(xùn)練信息庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，為所述鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。
[0027]所述技術(shù)支撐層設(shè)置有三維仿真引擎服務(wù)器、三維模型服務(wù)器、工作流引擎服務(wù)器和WEB服務(wù)器提供等，對(duì)應(yīng)為功能層提供三維模型操控、仿真模型運(yùn)算、Web服務(wù)和工作流引擎等基礎(chǔ)技術(shù)支撐。技術(shù)支撐層還提供虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支撐，以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)。
[0028]另外，為實(shí)現(xiàn)鐵路綜合訓(xùn)練，本實(shí)施方式的鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)置有與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信的接口，如圖2所示，與該鐵路工務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)間有通信接口的外部系統(tǒng)包括有車站訓(xùn)練系統(tǒng)、電務(wù)信號(hào)訓(xùn)練系統(tǒng)、供電觸網(wǎng)訓(xùn)練系統(tǒng)、調(diào)度指揮訓(xùn)練系統(tǒng)和電子沙盤(pán)系統(tǒng)等。
[0029]所述多個(gè)功能模塊包括多個(gè)領(lǐng)域的功能模塊，如訓(xùn)練場(chǎng)景搭建、鐵路施工技術(shù)管理訓(xùn)練、線路維修生產(chǎn)管理訓(xùn)練、突發(fā)故障應(yīng)急處理訓(xùn)練、訓(xùn)練分析評(píng)估等，可集中顯示在前臺(tái)界面，如圖3所示，前臺(tái)界面的功能模塊主要包括電子沙盤(pán)模塊、基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)模塊、模擬仿真訓(xùn)練模塊、在線考試模塊和退出模塊。這里利用了本領(lǐng)域常用的人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)功能層的t吳塊功能。
[0030]下面重點(diǎn)介紹在前臺(tái)界面顯示的五個(gè)功能模塊。
[0031]—、電子沙盤(pán)模塊
[0032]所述電子沙盤(pán)模塊包括電子沙盤(pán)加載模塊、建筑查詢模塊、全屏顯不模塊、快速查詢模塊、電子沙盤(pán)退出模塊、特定路線瀏覽模塊、行走模式模塊、飛行模式模塊、背景音樂(lè)控制模塊、瀏覽速度控制模塊、立體顯示模塊和天氣系統(tǒng)模塊。
[0033]電子沙盤(pán)模塊結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，特別是立體顯示技術(shù)，可以使各種模擬器的仿真更加逼真，并結(jié)合相應(yīng)軟硬件系統(tǒng)在平面顯示器上顯示立體視景。
[0034]二、基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)模塊
[0035]該模塊具有針對(duì)學(xué)員學(xué)習(xí)車務(wù)理論基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的功能，主要有上傳進(jìn)度、載入進(jìn)度、幫助、返回、快速查及學(xué)習(xí)內(nèi)容的功能模塊。
[0036]1、上傳進(jìn)度:該功能主要是實(shí)現(xiàn)學(xué)員學(xué)完一個(gè)階段后保存學(xué)習(xí)進(jìn)度的功能。
[0037]2、載入進(jìn)度:該功能主要是實(shí)現(xiàn)學(xué)員載入上次學(xué)習(xí)進(jìn)度的功能。
[0038]3、幫助:該功能主要實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員操作軟件的幫助功能。
[0039]4、返回:該功能主要實(shí)現(xiàn)學(xué)員返回歡迎界面的功能。
[0040]5、快速查詢:該功能主要實(shí)現(xiàn)學(xué)員對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容快速查詢的目的。
[0041]6、學(xué)習(xí)內(nèi)容:此模塊主要是安全教育為主為加強(qiáng)和規(guī)范鐵路