基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓開關(guān)柜培訓(xùn)，具體地指一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓開關(guān)柜作為配網(wǎng)末端設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于變電站及配電室，因其數(shù)量龐大，其穩(wěn)定型直接影響著供電可靠性，為保障電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，盡量減少事故停電時(shí)間，所以開關(guān)柜安全穩(wěn)定運(yùn)行和檢修維護(hù)工作就顯得尤為重要。
[0003]目前，我國大部分地區(qū)對(duì)于開關(guān)柜培訓(xùn)多采用熟練工帶徒弟及視頻等方式進(jìn)行，而且柜體基本上處于停電狀態(tài)進(jìn)行培訓(xùn)，對(duì)于開關(guān)柜帶電作業(yè)培訓(xùn)基本不會(huì)涉及到，這就造成培訓(xùn)效果達(dá)不到預(yù)期的效果，同時(shí)針對(duì)不同電壓等級(jí)的開關(guān)柜體的培訓(xùn)方式單一，不能有效的使培訓(xùn)學(xué)員體會(huì)到為何要這樣操作，從而不能增加技能熟練度。部分地區(qū)采用體驗(yàn)式培訓(xùn)，通過聲、光、煙等效果模擬事故現(xiàn)象來培訓(xùn)，一定程度上提高了培訓(xùn)質(zhì)量，但是存在缺陷就是無法真實(shí)還原事故產(chǎn)生時(shí)的現(xiàn)象，從而不能提高對(duì)于誤操作的警覺性目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)高壓開關(guān)柜培訓(xùn)的思路與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)以虛擬環(huán)境進(jìn)行真實(shí)培訓(xùn)。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)方法，該方法通過以下高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn):
[0006]虛擬環(huán)境處理器；
[0007]頭盔顯示器，與所述虛擬環(huán)境處理器連接，用于顯示模擬的真實(shí)環(huán)境；
[0008]數(shù)據(jù)手套，與所述虛擬環(huán)境處理器連接，用于采集培訓(xùn)學(xué)員操作信號(hào)，并將該信號(hào)傳至虛擬環(huán)境處理器連接；
[0009]聽覺系統(tǒng)，與所述虛擬環(huán)境處理器連接，用于向培訓(xùn)學(xué)員發(fā)出虛擬環(huán)境處理器發(fā)出的聲音信號(hào)；
[0010]反饋系統(tǒng)，與所述虛擬環(huán)境處理器連接，用于向培訓(xùn)學(xué)員發(fā)出視覺、觸覺信號(hào)；
[0011](I)教學(xué)人員進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)類容的設(shè)定，培訓(xùn)學(xué)員穿戴設(shè)備進(jìn)行開關(guān)柜虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)；教學(xué)人員開啟本高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需求，通過開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器進(jìn)行培訓(xùn)項(xiàng)目選擇，選擇信號(hào)傳輸至虛擬環(huán)境處理器，虛擬環(huán)境處理器向頭盔顯示器發(fā)送模擬真實(shí)環(huán)境的信號(hào)；
[0012](2)培訓(xùn)學(xué)員穿戴頭盔顯示器，佩戴好數(shù)據(jù)手套，準(zhǔn)備完成之后開始進(jìn)行開關(guān)柜項(xiàng)目培訓(xùn)；
[0013](3)頭盔顯示器顯示三維模擬圖像，同時(shí)，虛擬環(huán)境處理器發(fā)出開關(guān)柜虛擬環(huán)境信號(hào)，產(chǎn)生開關(guān)柜虛擬環(huán)境，在開關(guān)柜虛擬環(huán)境(視覺、聽覺、觸覺)中，培訓(xùn)學(xué)員針對(duì)提示及要求操作，數(shù)據(jù)手套捕捉數(shù)據(jù)后在虛擬環(huán)境處理器中處理完成傳送給頭盔顯示器及開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境；
[0014](4)對(duì)于培訓(xùn)中的誤操作，虛擬環(huán)境處理器會(huì)觸發(fā)開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境中視覺變化，同時(shí)聽覺系統(tǒng)及反饋系統(tǒng)會(huì)給培訓(xùn)學(xué)員相應(yīng)的效果反饋；
[0015](5)針對(duì)不同的培訓(xùn)需求及設(shè)備，可以通過開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器進(jìn)行更改，從而提供不同的培訓(xùn)。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述頭盔顯示器為球形顯示器，用于顯示三維模擬圖像。
[0017]上述技術(shù)方案中，所述虛擬環(huán)境處理器還連接有開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器。
[0018]本發(fā)明以頭盔顯示器為核心的視覺系統(tǒng)，通過虛擬環(huán)境處理器向頭盔顯示器發(fā)送模擬真實(shí)環(huán)境的信號(hào)，頭盔顯示器從而顯示三維模擬圖像，從而實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的模擬，使學(xué)員置身在事先設(shè)定好的不同種類的高壓開關(guān)柜檢修環(huán)境中，同時(shí)通過數(shù)據(jù)手套為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備，捕捉學(xué)員的操作，以聽覺系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)讓受訓(xùn)學(xué)員在虛擬的環(huán)境中體會(huì)真實(shí)的操作環(huán)境。
[0019]由于本高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)無任何危險(xiǎn)，學(xué)員可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。此外，通過情景化的教學(xué)培訓(xùn)環(huán)境、人機(jī)交互式的模擬事故效果體驗(yàn)，大大增強(qiáng)培訓(xùn)效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明方法所用基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)方法通過高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所用基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)包括:虛擬環(huán)境處理器，虛擬環(huán)境處理器連接有頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、聽覺系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)。
[0023]本實(shí)施例所用虛擬環(huán)境處理器以高性能計(jì)算機(jī)為核心，通過頭盔顯示器為核心的視覺系統(tǒng)，使學(xué)員置身在事先設(shè)定好的不同種類的高壓開關(guān)柜檢修環(huán)境中，同時(shí)通過數(shù)據(jù)手套為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備，捕捉學(xué)員的操作，以聽覺系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)讓受訓(xùn)學(xué)員在虛擬的環(huán)境中體會(huì)真實(shí)的操作環(huán)境。虛擬環(huán)境處理器協(xié)調(diào)虛擬環(huán)境、頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、聽覺系統(tǒng)及反饋系統(tǒng)之間的關(guān)系，根據(jù)操作學(xué)員的動(dòng)作及時(shí)正確的在頭盔顯示器中生成程序設(shè)定好的相應(yīng)效果。
[0024]虛擬環(huán)境處理器還連接有開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器。開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器通過事先設(shè)定好的培訓(xùn)內(nèi)容，選擇合適培訓(xùn)場(chǎng)景及高壓開關(guān)柜設(shè)備，能夠及時(shí)捕捉外部數(shù)據(jù)并良好反饋給虛擬環(huán)境。開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器向虛擬環(huán)境處理器設(shè)定模擬的環(huán)境，本實(shí)施例中開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境采用實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生圖形圖像。針對(duì)不同培訓(xùn)目的，配置搭建不同的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)環(huán)境。由于其真實(shí)環(huán)境的模擬，對(duì)培訓(xùn)的誤操作效果采用真實(shí)事故效果進(jìn)行體驗(yàn)。
[0025]本實(shí)施例所用頭盔顯示器為球形顯示器，用于顯示三維模擬圖像，能夠使學(xué)員最大程度的置身于虛擬環(huán)境中，通過3D成像使學(xué)員視覺最大程度符合現(xiàn)實(shí)世界。
[0026]本實(shí)施例所用數(shù)據(jù)手套能夠捕捉到學(xué)員雙手的操作并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)反饋給虛擬環(huán)境處理器進(jìn)行計(jì)算。數(shù)據(jù)手套能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬環(huán)境中的開關(guān)分、合；按鈕旋動(dòng)及其他開關(guān)柜培訓(xùn)所需動(dòng)作的準(zhǔn)確捕捉。
[0027]本實(shí)施例中所用聽覺系統(tǒng)可以為音響和音樂播放器，聽覺系統(tǒng)接收虛擬環(huán)境處理器的控制信號(hào)后產(chǎn)生聲音效果；所用反饋系統(tǒng)依據(jù)虛擬環(huán)境處理器計(jì)算結(jié)果對(duì)培訓(xùn)學(xué)員進(jìn)行誤操作之后產(chǎn)生的效果進(jìn)行反饋，主要表現(xiàn)在視覺及觸覺感受，反饋系統(tǒng)可以為光源和觸角等設(shè)施，接收虛擬環(huán)境處理器的控制信號(hào)后產(chǎn)生燈光和觸碰。
[0028]教學(xué)人員進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)類容的設(shè)定，培訓(xùn)學(xué)員穿戴設(shè)備進(jìn)行開關(guān)柜虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)。
[0029](I)教學(xué)人員開啟本高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需求，通過開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器進(jìn)行培訓(xùn)項(xiàng)目選擇，選擇信號(hào)傳輸至虛擬環(huán)境處理器，虛擬環(huán)境處理器向頭盔顯示器發(fā)送模擬真實(shí)環(huán)境的信號(hào)。
[0030](2)培訓(xùn)學(xué)員穿戴頭盔顯示器，佩戴好數(shù)據(jù)手套，準(zhǔn)備完成之后開始進(jìn)行開關(guān)柜項(xiàng)目培訓(xùn)。
[0031](3)頭盔顯示器顯示三維模擬圖像，同時(shí)，虛擬環(huán)境處理器發(fā)出開關(guān)柜虛擬環(huán)境信號(hào)，產(chǎn)生開關(guān)柜虛擬環(huán)境，在開關(guān)柜虛擬環(huán)境(視覺、聽覺、觸覺)中，培訓(xùn)學(xué)員針對(duì)提示及要求操作，數(shù)據(jù)手套捕捉數(shù)據(jù)后在虛擬環(huán)境處理器中處理完成傳送給頭盔顯示器及開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境。
[0032](4)對(duì)于培訓(xùn)中的誤操作，虛擬環(huán)境處理器會(huì)觸發(fā)開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境中視覺變化，同時(shí)聽覺系統(tǒng)及反饋系統(tǒng)會(huì)給培訓(xùn)學(xué)員相應(yīng)的效果反饋。
[0033](5)針對(duì)不同的培訓(xùn)需求及設(shè)備，可以通過開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器進(jìn)行更改，從而提供不同的培訓(xùn)。
[0034]利用上述培訓(xùn)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)高壓開關(guān)柜培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)，使學(xué)員切身體會(huì)高壓開關(guān)柜培訓(xùn)的技能要求，同時(shí)反饋誤操作帶來的危險(xiǎn)性，可大大提高技能熟練度及降低由于誤操作意識(shí)不足而導(dǎo)致事故發(fā)生的幾率。
[0035]本發(fā)明主要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬的開關(guān)柜實(shí)訓(xùn)基地，其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，根據(jù)需要隨時(shí)生成新的設(shè)備。教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使實(shí)踐訓(xùn)練及時(shí)跟上開關(guān)柜培訓(xùn)的需求發(fā)展。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)員能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色，全身心地投入到培訓(xùn)環(huán)境中去，這非常有利于學(xué)員的技能訓(xùn)練。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)方法，其特征在于通過以下高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn): 虛擬環(huán)境處理器； 頭盔顯示器，與所述虛擬環(huán)境處理器連接，用于顯示模擬的真實(shí)環(huán)境； 數(shù)據(jù)手套，與所述虛擬環(huán)境處理器連接，用于采集培訓(xùn)學(xué)員操作信號(hào)，并將該信號(hào)傳至虛擬環(huán)境處理器連接； 聽覺系統(tǒng)，與所述虛擬環(huán)境處理器連接，用于向培訓(xùn)學(xué)員發(fā)出虛擬環(huán)境處理器發(fā)出的聲音信號(hào)； 反饋系統(tǒng)，與所述虛擬環(huán)境處理器連接，用于向培訓(xùn)學(xué)員發(fā)出視覺、觸覺信號(hào)； (1)教學(xué)人員進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)類容的設(shè)定，培訓(xùn)學(xué)員穿戴設(shè)備進(jìn)行開關(guān)柜虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)；教學(xué)人員開啟本高壓開關(guān)柜培訓(xùn)系統(tǒng)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需求，通過開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器進(jìn)行培訓(xùn)項(xiàng)目選擇，選擇信號(hào)傳輸至虛擬環(huán)境處理器，虛擬環(huán)境處理器向頭盔顯示器發(fā)送模擬真實(shí)環(huán)境的信號(hào)； (2)培訓(xùn)學(xué)員穿戴頭盔顯示器，佩戴好數(shù)據(jù)手套，準(zhǔn)備完成之后開始進(jìn)行開關(guān)柜項(xiàng)目培訓(xùn)； (3)頭盔顯示器顯示三維模擬圖像，同時(shí)，虛擬環(huán)境處理器發(fā)出開關(guān)柜虛擬環(huán)境信號(hào)，產(chǎn)生開關(guān)柜虛擬環(huán)境，在開關(guān)柜虛擬環(huán)境(視覺、聽覺、觸覺)中，培訓(xùn)學(xué)員針對(duì)提示及要求操作，數(shù)據(jù)手套捕捉數(shù)據(jù)后在虛擬環(huán)境處理器中處理完成傳送給頭盔顯示器及開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境； (4)對(duì)于培訓(xùn)中的誤操作，虛擬環(huán)境處理器會(huì)觸發(fā)開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境中視覺變化，同時(shí)聽覺系統(tǒng)及反饋系統(tǒng)會(huì)給培訓(xùn)學(xué)員相應(yīng)的效果反饋； (5)針對(duì)不同的培訓(xùn)需求及設(shè)備，可以通過開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器進(jìn)行更改，從而提供不同的培訓(xùn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)方法，其特征在于:所述頭盔顯示器為球形顯示器，用于顯示三維模擬圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)方法，其特征在于:所述虛擬環(huán)境處理器還連接有開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高壓開關(guān)柜培訓(xùn)方法，包括：教學(xué)人員開啟虛擬環(huán)境處理器，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需求，對(duì)開關(guān)柜培訓(xùn)設(shè)定器進(jìn)行培訓(xùn)項(xiàng)目選擇；培訓(xùn)學(xué)員穿戴頭盔顯示器，佩戴好數(shù)據(jù)手套，準(zhǔn)備完成之后開始進(jìn)行開關(guān)柜項(xiàng)目培訓(xùn)；在開關(guān)柜虛擬環(huán)境中，針對(duì)提示及要求操作，數(shù)據(jù)手套捕捉數(shù)據(jù)后在虛擬環(huán)境處理器中處理完成傳送給頭盔顯示器及開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境；對(duì)于培訓(xùn)中測(cè)誤操作，虛擬環(huán)境處理器會(huì)觸發(fā)開關(guān)柜培訓(xùn)虛擬環(huán)境中視覺變化，同時(shí)聽覺系統(tǒng)及反饋系統(tǒng)會(huì)給培訓(xùn)學(xué)員相應(yīng)的效果反饋。本發(fā)明使學(xué)員置身在事先設(shè)定好的不同種類的高壓開關(guān)柜檢修環(huán)境中，以聽覺系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)讓受訓(xùn)學(xué)員在虛擬的環(huán)境中體會(huì)真實(shí)的操作環(huán)境。
【IPC分類】G09B5/06, G02B27/01
【公開號(hào)】CN105225551
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510772199
【發(fā)明人】王棟梁, 張秋實(shí), 方琪, 徐琛, 姜輝, 胡建勛, 葉征, 張?jiān)陆?
【申請(qǐng)人】武漢科迪奧電力科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月12日