CN105006183A - 一种电能表检定实训教学考核模拟仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，它包括以下步骤，步骤1：建模，根据各种电气设备的外形、操作面板的实际界面以及接线端子，建立各种不同类型的电能表、电能表检定装置、配电柜以及导线在内的电气设备的三维模型，每个电气设备对应一个独立的模型；步骤2：建立数据库，建立电能表检定规程理论学习及教学数据库，并根据实际电能表校验和电能表检定规程要求，形成不同校验项目的数据库；步骤3：仿真调用，调用步骤2建立好的电能表检定规程理论学习及教学数据库资料；根据实际电能表检定操作场景，调用步骤1中建立好的各种电气设备的三维模型，对各个电气设备的三维模型进行装配和连线，生成电能表检定实训的模拟仿真场景。

Description

一种电能表检定实训教学考核模拟仿真方法

技术领域

本发明涉及PC控制与三维仿真系统，尤其是涉及一种基于虚拟现实的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法。

背景技术

在电能表的培训教学中，使用真实的电能表一般难以对电能表校验运行中可能出现的故障进行再现，也无法实现随意设置检定中的故障。选用的电能表及校验台一旦选定，在电能表的校验测试和试验中，由于校验装置中电能表接线无法变化，不同人员进行校验测试时测试数据及结果将会基本一致，将无法实现对多位学员进行个性化的教学实训。这样的教学方式是不利于学员的理解和学习的，在教学实践中被诟病颇多。再者，一般电能表检定装置的成本是比较高的，而且用其进行电能表检定时间也较长，实现每位学员都能实际亲身操作，会给培训工作带来非常大的压力。加之各个厂家出厂时所配发的说明书一般比较简单，无形中增加了学员查看和学习的难度，而且离开了实际的应用环境，仅通过看产品说明书，学习效果也比较弱。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种工作流程简单、时效性高、节省人力成本的电能表检定模拟实训理论教学考核系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，它包括以下步骤：

步骤1：建模

根据各种电气设备的外形、操作面板的实际界面以及接线端子，建立各种不同类型的电能表、电能表检定装置、配电柜以及导线在内的电气设备的三维模型，每个电气设备对应一个独立的模型；

步骤2：建立数据库

建立电能表检定规程理论学习及教学数据库，并根据实际电能表校验和电能表检定规程要求，形成不同校验项目的数据库；

步骤3：仿真调用

调用步骤2建立好的电能表检定规程理论学习及教学数据库资料进行电能表检定规程的理论学习；根据实际电能表检定操作场景，调用步骤1中建立好的各种电气设备的三维模型，通过控制三维模型的状态，对各个电气设备的三维模型进行装配和连线，生成电能表检定实训的模拟仿真场景。

    基于上述，步骤1中，使用3DMAX技术进行三维模型的建模；步骤3中，通过C#和JavaScript语言编程控制所述三维模型的状态，实现三维系统与学员的动态交互，其中，

1）在UNITY3D开发环境中，通过C#和JavaScript语言控制三维模型的旋转显示相应状态，编程实现用户对电气设备的操作事件，并通过调用校验项目的数据库实现PC程序和三维模型仿真的数据交互，输出相应的状态；

2）在鼠标事件中，在有效接线端子上绘制3D连线，建立各电气设备对象及接线端子对象，对接线端子的类型和属性进行设置，并根据实际连线，建立拓扑库保存导线的连接，根据电气设备及接线端子的特征，验证接线端子间连线的准确性及信息的流通性，并根据三维模型间的逻辑关系显示其相对应的模型状态。

发明有益效果：

1、本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，采用DELPHI编程技术、SQL Server数据库管理技术和UNITY3D三维虚拟现实技术实现电能表检定的仿真培训，为电能营销人员和电能表检定人员的培训提供了新的方法和资源，解决了实物仿真培训投资大，效果差的情况。

2、本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，能满足各种电能表的检定模拟仿真，高效、全面、系统性能强，不需要在实验室配置各种电能表和电能表检定装置，使用方便，安全，克服了实验室实际培训操作的各种缺陷和不足。

3、本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，充分利用计算机硬件与软件资源的集成技术，提供了一种实时的、三维的虚拟环境，学员完全可以进入逼真的虚拟环境中，观看计算机产生的虚拟世界，有真实感。

附图说明

图1是本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法的系统总体层次结构。

图2是本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法操作流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

一种电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，它包括以下步骤：

步骤1：建模

根据各种电气设备的外形、操作面板的实际界面以及接线端子，建立各种不同类型的电能表、电能表检定装置、配电柜以及导线在内的电气设备的三维模型，每个电气设备对应一个独立的模型；

步骤2：建立数据库

建立电能表检定规程理论学习及教学数据库，并根据实际电能表校验和电能表检定规程要求，形成不同校验项目的数据库；

步骤3：仿真调用

调用步骤2建立好的电能表检定规程理论学习及教学数据库资料进行电能表检定规程的理论学习；根据实际电能表检定操作场景，调用步骤1中建立好的各种电气设备的三维模型，通过控制三维模型的状态，对各个电气设备的三维模型进行装配和连线，生成电能表检定实训的模拟仿真场景。

实施例2

    本实施例的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，与实施例1的区别在于：步骤1中，使用3DMAX技术进行三维模型的建模；步骤3中，通过C#和JavaScript语言编程控制所述三维模型的状态，实现三维系统与学员的动态交互，其中，

1）在UNITY3D开发环境中，通过C#和JavaScript语言控制三维模型的旋转显示相应状态，编程实现用户对电气设备的操作面板按钮点击、拆卸、设置标签等操作事件，，并通过调用校验项目的数据库实现PC程序和三维模型仿真的数据交互，输出相应的状态；

2）在鼠标事件中，在有效接线端子上绘制3D连线，建立各电气设备对象及接线端子对象，对接线端子的类型和属性进行设置，并根据实际连线，建立拓扑库保存导线的连接，根据电气设备及接线端子的特征，验证接线端子间连线的准确性及信息的流通性，并根据三维模型间的逻辑关系显示其相对应的模型状态。

    实施例3

参见图1，本实施例的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，与实施例1或实施例2进一步不同的是：设置学员教学单元，所述学员教学单元通过电能表检定规程理论讲解单元、演示单元、操作实训单元和电能表检定考核单元实现教学模拟仿真，其中，电能表检定规程理论讲解单元，用于讲解电能表检定规程；演示单元，用于演示不同规格型号的电能表和相应的检定设备的操作步骤、电能表检定中各种参数的设置和提示信息；操作实训单元，使用鼠标实现电能表检定时的电能表在检定台上挂表、电能表与检定台之间的接线以及在仿真检定软件上进行电能表数据的录入、相关参数的设定、检定方案的设计；电能表检定考核单元，学员根据教师所发任务单，进行电能表挂表、接线、设计检定方案、参数设置操作，按真实电能表检定流程对电能表进行仿真检定，并根据检定的数据给出检定结果。

本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法的电能表检定规程理论讲解单元实现方式为：

1）学员用户进入理论讲解界面后，选择需要讲解的检定项目，软件判断所点击的检定项目；

2）从数据库中查询不同的检定项目的数据信息和讲解内容；

    3）调用Flash动画讲解内容，理论讲解的内容为JJG596-2012检定规程所要求的检定项目。

其中，JJG596-2012检定规程所要求的检定项目包括：

1）电能表外观检查：电能表铭牌中应包含的信息、接线图和端子标志、外观检查的合格标准与不合格标准；

2）电能表潜动试验：潜动试验的概念、电能表潜动产生的原因、潜动试验的方法、潜动试验的合格标准、进行潜动试验目的、潜动试验的时间计算等；

3）电能表起动试验：起动试验的概念、起动试验的方法、起动试验的合格标准、进行起动试验目的、起动试验的时间计算等；

4）基本误差试验：电能表基本误差的概念、电能表基本误差的表示方式、电能表误差产生的原因、电能表基本误差检定条件、检定电能表基本误差的方法、电能表基本误差试验的合格标准等；

5）电能表仪表常数试验：仪表常数概念、进行仪表常数试验的意义、仪表常数试验的方法等；

6）电能表时钟日计时误差试验：时钟日计时误差试验的条件、时钟日计时误差试验方法、时钟日计时误差试验的合格标准。

本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法的演示单元实现不同的电能表检定的介绍信息和提示信息，其步骤是：

1）用户进入演示场景后，点击不同的电气设备，选择需要演示的检定项目，判断点击的设备对象；

2）从数据库中查询不同的不同的检定项目的介绍信息和提示信息；

3）以小文本窗口等形式在设备附近位置显示出来；

不同的检定项目的介绍信息和提示信息包括：

1）演示电能表在检验台上如何进行挂表、接线操作；

2）演示电能表信息的录入；

3）演示各检定项目中电能表校验软件的各参数的设置。

本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法的操作实训单元实现学员模拟实训操作，其过程如下：

1）学员用户进入实操场景后，选择不同的检定项目，判断点击的检定项目对象；

2）从数据库中查询不同的检定项目数据信息和介绍信息；

3）学员用户计算填写相应的检定项目参数并开始进行此检定项目的电能表检定；

4）软件判断学员用户所填参数和电能表检定的操作步骤是否正确；

5）若判断学员用户所填参数和操作步骤不正确，以小文本窗口等形式在设备附近位置提示出来；

其中，操作实训过程中的操作内容和步骤包括：

（1）电能表在电能表检定台上挂表、接线；

（2）电能表参数的录入；

（3）电能表校验软件中参数的设置；

本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法还包括了电能表检定考核训单元，电能表检定考核训单元实现用户对不同类型的电能表进行不同检定项目的操作的检定与考核，其步骤是：

1）用户进入检定考核场景后，选择理论考核或实操考核，软件判断所选的考核类型；

2）从数据库中调用不同的考核类型的数据资料，并生成相应类型的试卷；

3）记录答题内容及操作步骤并判分；

检定考核单元的内容包括：

1）理论考核部分的内容包含计量的基础知识和JJG596-2012检定规程内容；

2）实操部分考核的内容包含电能表接线、电能表参数录入、电能表校验软件中参数的设置、电能表检定方案的设计和检定结果的判断。

实施例4

本实施例的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，与上述实施例的区别在于：设置教员管理单元，教员通过数据库信息存储单元、电能表表库管理单元、电能表检定装置虚拟机单元和用户管理单元，实现与学员教学单元的互动和管理，其中，

用户管理单元，实现对教员用户和学员用户的添加、编辑、删除和用户类别管理；

电能表表库管理单元，对仿真系统中增加或删除不同类型电能表、设置各种电能表故障，并且在仿真场景中实时显示设置的故障状态；

电能表检定装置虚拟机单元，实现仿真系统中电能表校验时各种校验数据的生成。

所述电能表故障设置是在电能表表库管理单元实现的，步骤是：

1）以教师机模式登录软件；

2）选择电能表表库菜单，对选中的某一块电能表进行故障设置，并保存到数据库中；同时通过网络把设置好故障的电能表发送到对应的学员机，学员机收到电能表后在3D电能表校验台上进行电能表校验；

3）3D电能表检验台把每个表位所挂电能表的信息回传给校验软件，校验软件中的电能表检定装置虚拟单元根据回传的电能表信息生成相应的数据，并在3D软件中显示。

实施例5

参见图1和图2，本实施例的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，系统总体层次结构如图1所示，在服务器上有学员教学单元和教员管理单元，学员教学单元包括演示单元、操作实训单元和电能表检定考核单元；教员管理单元包括数据库信息存储单元、电能表表库管理单元、电能表检定装置虚拟机单元和用户管理单元等。

图2所示为本发明电能表检定实训教学考核模拟仿真方法的运行操作流程。操作人员首先进行登录，登录人员分为两类：一类为教师，另一类为学员。操作人员输入用户名称和密码后，程序到数据库中进行查询，教师登录进入教员机界面，学员进入学员机界面，服务器保存系统的数据。

学员通过学员教学单元进行理论学习、演示学习、操作实训和检定考核，教员通过教员管理单元实现用户管理、故障设置等功能。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：建模

根据各种电气设备的外形、操作面板的实际界面以及接线端子，建立各种不同类型的电能表、电能表检定装置、配电柜以及导线在内的电气设备的三维模型，每个电气设备对应一个独立的模型；

步骤2：建立数据库

建立电能表检定规程理论学习及教学数据库，并根据实际电能表校验和电能表检定规程要求，形成不同校验项目的数据库；

步骤3：仿真调用

调用步骤2建立好的电能表检定规程理论学习及教学数据库资料进行电能表检定规程的理论学习；根据实际电能表检定操作场景，调用步骤1中建立好的各种电气设备的三维模型，通过控制三维模型的状态，对各个电气设备的三维模型进行装配和连线，生成电能表检定实训的模拟仿真场景。

2.根据权利要求1所述的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于：步骤1中，使用3DMAX技术进行三维模型的建模；步骤3中，通过C#和JavaScript语言编程控制所述三维模型的状态，实现三维系统与学员的动态交互，其中，

1）在UNITY3D开发环境中，通过C#和JavaScript语言控制三维模型的旋转显示相应状态，编程实现用户对电气设备的操作事件，并通过调用校验项目的数据库实现PC程序和三维模型仿真的数据交互，输出相应的状态；

2）在鼠标事件中，在有效接线端子上绘制3D连线，建立各电气设备对象及接线端子对象，对接线端子的类型和属性进行设置，并根据实际连线，建立拓扑库保存导线的连接，根据电气设备及接线端子的特征，验证接线端子间连线的准确性及信息的流通性，并根据三维模型间的逻辑关系显示其相对应的模型状态。

3.根据权利要求1或2所述的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于：设置学员教学单元，所述学员教学单元通过电能表检定规程理论讲解单元、演示单元、操作实训单元和电能表检定考核单元实现教学模拟仿真，其中，

电能表检定规程理论讲解单元，用于讲解电能表检定规程；

演示单元，用于演示不同规格型号的电能表和相应的检定设备的操作步骤、电能表检定中各种参数的设置和提示信息；

操作实训单元，使用鼠标实现电能表检定时的电能表在检定台上挂表、电能表与检定台之间的接线以及在仿真检定软件上进行电能表数据的录入、相关参数的设定、检定方案的设计；

电能表检定考核单元，学员根据教师所发任务单，进行电能表挂表、接线、设计检定方案、参数设置操作，按真实电能表检定流程对电能表进行仿真检定，并根据检定的数据给出检定结果。

4.根据权利要求3所述的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于：所述电能表检定规程理论讲解单元的实现方式为：

1）学员用户进入理论讲解界面后，选择需要讲解的检定项目，软件判断所点击的检定项目；

2）从数据库中查询不同的检定项目的数据信息和讲解内容；

3）调用Flash动画讲解内容，理论讲解的内容为JJG596-2012检定规程所要求的检定项目。

5.根据权利要求3所述的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于：所述演示单元演示不同电能表检定项目的操作流程和相关参数的设置，其步骤是：

1）学员用户进入演示界面后，选择需要演示的检定项目，软件判断所点击的检定项目；

2）从数据库中查询不同的检定项目的数据信息和演示内容，演示内容为JJG596-2012检定规程所要求的检定项目。

6.根据权利要求3所述的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于：所述操作实训单元实现用户对不同类型的电能表进行不同检定项目的操作步骤和操作正确与否的判断，其步骤是：

1）学员用户进入实操场景后，选择不同的检定项目，判断点击的检定项目对象；

2）从数据库中查询不同的检定项目数据信息和介绍信息；

3）学员用户计算填写相应的检定项目参数并开始进行此检定项目的电能表检定；

4）软件判断学员用户所填参数和电能表检定的操作步骤是否正确；

5）若判断学员用户所填参数和操作步骤不正确，以小文本窗口等形式在设备附近位置提示出来；

其中，操作实训过程中的操作内容和步骤包括：

（1）电能表在电能表检定台上挂表、接线；

（2）电能表参数的录入；

（3）电能表校验软件中参数的设置。

7.根据权利要求3所述的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于：电能表检定考核训单元实现用户对不同类型的电能表进行不同检定项目的操作的检定与考核，其步骤是：

1）用户进入检定考核场景后，选择理论考核或实操考核，软件判断所选的考核类型；

2）从数据库中调用不同的考核类型的数据资料，并生成相应类型的试卷；

3）记录答题内容及操作步骤并判分；

检定考核单元的内容包括：

1）理论考核部分的内容包含计量的基础知识和JJG596-2012检定规程内容；

2）实操部分考核的内容包含电能表接线、电能表参数录入、电能表校验软件中参数的设置、电能表检定方案的设计和检定结果的判断。

8.根据权利要求4、5、6或7所述的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于：设置教员管理单元，教员通过数据库信息存储单元、电能表表库管理单元、电能表检定装置虚拟机单元和用户管理单元，实现与学员教学单元的互动和管理，其中，

用户管理单元，实现对教员用户和学员用户的添加、编辑、删除和用户类别管理；

电能表表库管理单元，对仿真系统中增加或删除不同类型电能表、设置各种电能表故障，并且在仿真场景中实时显示设置的故障状态；

电能表检定装置虚拟机单元，实现仿真系统中电能表校验时各种校验数据的生成。

9.根据权利要求8所述的电能表检定实训教学考核模拟仿真方法，其特征在于：所述电能表故障设置是在电能表表库管理单元实现的，步骤是：

1）以教师机模式登录软件；

2）选择电能表表库菜单，对选中的某一块电能表进行故障设置，并保存到数据库中；同时通过网络把设置好故障的电能表发送到对应的学员机，学员机收到电能表后在3D电能表校验台上进行电能表校验；

    3）3D电能表检验台把每个表位所挂电能表的信息回传给校验软件，校验软件中的电能表检定装置虚拟单元根据回传的电能表信息生成相应的数据，并在3D软件中显示。