基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高壓開關柜培訓，具體地指一種基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓方法。
【背景技術】
[0002]高壓開關柜作為配網末端設備，被廣泛應用于變電站及配電室，因其數量龐大，其穩定型直接影響著供電可靠性，為保障電力系統安全可靠運行，盡量減少事故停電時間，所以開關柜安全穩定運行和檢修維護工作就顯得尤為重要。
[0003]目前，我國大部分地區對于開關柜培訓多采用熟練工帶徒弟及視頻等方式進行，而且柜體基本上處于停電狀態進行培訓，對于開關柜帶電作業培訓基本不會涉及到，這就造成培訓效果達不到預期的效果，同時針對不同電壓等級的開關柜體的培訓方式單一，不能有效的使培訓學員體會到為何要這樣操作，從而不能增加技能熟練度。部分地區采用體驗式培訓，通過聲、光、煙等效果模擬事故現象來培訓，一定程度上提高了培訓質量，但是存在缺陷就是無法真實還原事故產生時的現象，從而不能提高對于誤操作的警覺性目的。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓系統，該系統將傳統高壓開關柜培訓的思路與虛擬現實技術相結合，從而實現以虛擬環境進行真實培訓。
[0005]實現本發明目的采用的技術方案是一種基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓方法，該方法通過以下高壓開關柜培訓系統實現:
[0006]虛擬環境處理器；
[0007]頭盔顯示器，與所述虛擬環境處理器連接，用于顯示模擬的真實環境；
[0008]數據手套，與所述虛擬環境處理器連接，用于采集培訓學員操作信號，并將該信號傳至虛擬環境處理器連接；
[0009]聽覺系統，與所述虛擬環境處理器連接，用于向培訓學員發出虛擬環境處理器發出的聲音信號；
[0010]反饋系統，與所述虛擬環境處理器連接，用于向培訓學員發出視覺、觸覺信號；
[0011](I)教學人員進行虛擬現實培訓類容的設定，培訓學員穿戴設備進行開關柜虛擬現實培訓；教學人員開啟本高壓開關柜培訓系統，根據教學內容需求，通過開關柜培訓設定器進行培訓項目選擇，選擇信號傳輸至虛擬環境處理器，虛擬環境處理器向頭盔顯示器發送模擬真實環境的信號；
[0012](2)培訓學員穿戴頭盔顯示器，佩戴好數據手套，準備完成之后開始進行開關柜項目培訓；
[0013](3)頭盔顯示器顯示三維模擬圖像，同時，虛擬環境處理器發出開關柜虛擬環境信號，產生開關柜虛擬環境，在開關柜虛擬環境(視覺、聽覺、觸覺)中，培訓學員針對提示及要求操作，數據手套捕捉數據后在虛擬環境處理器中處理完成傳送給頭盔顯示器及開關柜培訓虛擬環境；
[0014](4)對于培訓中的誤操作，虛擬環境處理器會觸發開關柜培訓虛擬環境中視覺變化，同時聽覺系統及反饋系統會給培訓學員相應的效果反饋；
[0015](5)針對不同的培訓需求及設備，可以通過開關柜培訓設定器進行更改，從而提供不同的培訓。
[0016]在上述技術方案中，所述頭盔顯示器為球形顯示器，用于顯示三維模擬圖像。
[0017]上述技術方案中，所述虛擬環境處理器還連接有開關柜培訓設定器。
[0018]本發明以頭盔顯示器為核心的視覺系統，通過虛擬環境處理器向頭盔顯示器發送模擬真實環境的信號，頭盔顯示器從而顯示三維模擬圖像，從而實現虛擬現實的模擬，使學員置身在事先設定好的不同種類的高壓開關柜檢修環境中，同時通過數據手套為主體的身體方位姿態跟蹤設備，捕捉學員的操作，以聽覺系統、反饋系統讓受訓學員在虛擬的環境中體會真實的操作環境。
[0019]由于本高壓開關柜培訓系統無任何危險，學員可以不厭其煩地反復練習，直至掌握操作技能為止。此外，通過情景化的教學培訓環境、人機交互式的模擬事故效果體驗，大大增強培訓效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明方法所用基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0022]如圖1所示，本發明基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓方法通過高壓開關柜培訓系統實現，所用基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓系統包括:虛擬環境處理器，虛擬環境處理器連接有頭盔顯示器、數據手套、聽覺系統、反饋系統。
[0023]本實施例所用虛擬環境處理器以高性能計算機為核心，通過頭盔顯示器為核心的視覺系統，使學員置身在事先設定好的不同種類的高壓開關柜檢修環境中，同時通過數據手套為主體的身體方位姿態跟蹤設備，捕捉學員的操作，以聽覺系統、反饋系統及視覺系統讓受訓學員在虛擬的環境中體會真實的操作環境。虛擬環境處理器協調虛擬環境、頭盔顯示器、數據手套、聽覺系統及反饋系統之間的關系，根據操作學員的動作及時正確的在頭盔顯示器中生成程序設定好的相應效果。
[0024]虛擬環境處理器還連接有開關柜培訓設定器。開關柜培訓設定器通過事先設定好的培訓內容，選擇合適培訓場景及高壓開關柜設備，能夠及時捕捉外部數據并良好反饋給虛擬環境。開關柜培訓設定器向虛擬環境處理器設定模擬的環境，本實施例中開關柜培訓虛擬環境采用實時三維計算機圖形技術，利用計算機模型產生圖形圖像。針對不同培訓目的，配置搭建不同的高壓開關柜培訓環境。由于其真實環境的模擬，對培訓的誤操作效果采用真實事故效果進行體驗。
[0025]本實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，能夠使學員最大程度的置身于虛擬環境中，通過3D成像使學員視覺最大程度符合現實世界。
[0026]本實施例所用數據手套能夠捕捉到學員雙手的操作并實時將數據反饋給虛擬環境處理器進行計算。數據手套能夠實現虛擬環境中的開關分、合；按鈕旋動及其他開關柜培訓所需動作的準確捕捉。
[0027]本實施例中所用聽覺系統可以為音響和音樂播放器，聽覺系統接收虛擬環境處理器的控制信號后產生聲音效果；所用反饋系統依據虛擬環境處理器計算結果對培訓學員進行誤操作之后產生的效果進行反饋，主要表現在視覺及觸覺感受，反饋系統可以為光源和觸角等設施，接收虛擬環境處理器的控制信號后產生燈光和觸碰。
[0028]教學人員進行虛擬現實培訓類容的設定，培訓學員穿戴設備進行開關柜虛擬現實培訓。
[0029](I)教學人員開啟本高壓開關柜培訓系統，根據教學內容需求，通過開關柜培訓設定器進行培訓項目選擇，選擇信號傳輸至虛擬環境處理器，虛擬環境處理器向頭盔顯示器發送模擬真實環境的信號。
[0030](2)培訓學員穿戴頭盔顯示器，佩戴好數據手套，準備完成之后開始進行開關柜項目培訓。
[0031](3)頭盔顯示器顯示三維模擬圖像，同時，虛擬環境處理器發出開關柜虛擬環境信號，產生開關柜虛擬環境，在開關柜虛擬環境(視覺、聽覺、觸覺)中，培訓學員針對提示及要求操作，數據手套捕捉數據后在虛擬環境處理器中處理完成傳送給頭盔顯示器及開關柜培訓虛擬環境。
[0032](4)對于培訓中的誤操作，虛擬環境處理器會觸發開關柜培訓虛擬環境中視覺變化，同時聽覺系統及反饋系統會給培訓學員相應的效果反饋。
[0033](5)針對不同的培訓需求及設備，可以通過開關柜培訓設定器進行更改，從而提供不同的培訓。
[0034]利用上述培訓系統虛擬現實高壓開關柜培訓現場，使學員切身體會高壓開關柜培訓的技能要求，同時反饋誤操作帶來的危險性，可大大提高技能熟練度及降低由于誤操作意識不足而導致事故發生的幾率。
[0035]本發明主要利用虛擬現實技術建立虛擬的開關柜實訓基地，其“設備”與“部件”多是虛擬的，根據需要隨時生成新的設備。教學內容可以不斷更新，使實踐訓練及時跟上開關柜培訓的需求發展。同時，虛擬現實的沉浸性和交互性，使學員能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色，全身心地投入到培訓環境中去，這非常有利于學員的技能訓練。
【主權項】
1.一種基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓方法，其特征在于通過以下高壓開關柜培訓系統實現: 虛擬環境處理器； 頭盔顯示器，與所述虛擬環境處理器連接，用于顯示模擬的真實環境； 數據手套，與所述虛擬環境處理器連接，用于采集培訓學員操作信號，并將該信號傳至虛擬環境處理器連接； 聽覺系統，與所述虛擬環境處理器連接，用于向培訓學員發出虛擬環境處理器發出的聲音信號； 反饋系統，與所述虛擬環境處理器連接，用于向培訓學員發出視覺、觸覺信號； (1)教學人員進行虛擬現實培訓類容的設定，培訓學員穿戴設備進行開關柜虛擬現實培訓；教學人員開啟本高壓開關柜培訓系統，根據教學內容需求，通過開關柜培訓設定器進行培訓項目選擇，選擇信號傳輸至虛擬環境處理器，虛擬環境處理器向頭盔顯示器發送模擬真實環境的信號； (2)培訓學員穿戴頭盔顯示器，佩戴好數據手套，準備完成之后開始進行開關柜項目培訓； (3)頭盔顯示器顯示三維模擬圖像，同時，虛擬環境處理器發出開關柜虛擬環境信號，產生開關柜虛擬環境，在開關柜虛擬環境(視覺、聽覺、觸覺)中，培訓學員針對提示及要求操作，數據手套捕捉數據后在虛擬環境處理器中處理完成傳送給頭盔顯示器及開關柜培訓虛擬環境； (4)對于培訓中的誤操作，虛擬環境處理器會觸發開關柜培訓虛擬環境中視覺變化，同時聽覺系統及反饋系統會給培訓學員相應的效果反饋； (5)針對不同的培訓需求及設備，可以通過開關柜培訓設定器進行更改，從而提供不同的培訓。2.根據權利要求1所述基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓方法，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.根據權利要求1所述基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓方法，其特征在于:所述虛擬環境處理器還連接有開關柜培訓設定器。
【專利摘要】本發明涉及一種基于虛擬現實技術的高壓開關柜培訓方法，包括：教學人員開啟虛擬環境處理器，根據教學內容需求，對開關柜培訓設定器進行培訓項目選擇；培訓學員穿戴頭盔顯示器，佩戴好數據手套，準備完成之后開始進行開關柜項目培訓；在開關柜虛擬環境中，針對提示及要求操作，數據手套捕捉數據后在虛擬環境處理器中處理完成傳送給頭盔顯示器及開關柜培訓虛擬環境；對于培訓中測誤操作，虛擬環境處理器會觸發開關柜培訓虛擬環境中視覺變化，同時聽覺系統及反饋系統會給培訓學員相應的效果反饋。本發明使學員置身在事先設定好的不同種類的高壓開關柜檢修環境中，以聽覺系統、反饋系統讓受訓學員在虛擬的環境中體會真實的操作環境。
【IPC分類】G09B5/06, G02B27/01
【公開號】CN105225551
【申請號】CN201510772199
【發明人】王棟梁, 張秋實, 方琪, 徐琛, 姜輝, 胡建勛, 葉征, 張月金
【申請人】武漢科迪奧電力科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年11月12日