CN105225551A - 基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法 - Google Patents

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张秋实
方琪
徐琛
姜辉
胡建勋
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Abstract

本发明涉及一种基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法，包括：教学人员开启虚拟环境处理器，根据教学内容需求，对开关柜培训设定器进行培训项目选择；培训学员穿戴头盔显示器，佩戴好数据手套，准备完成之后开始进行开关柜项目培训；在开关柜虚拟环境中，针对提示及要求操作，数据手套捕捉数据后在虚拟环境处理器中处理完成传送给头盔显示器及开关柜培训虚拟环境；对于培训中测误操作，虚拟环境处理器会触发开关柜培训虚拟环境中视觉变化，同时听觉系统及反馈系统会给培训学员相应的效果反馈。本发明使学员置身在事先设定好的不同种类的高压开关柜检修环境中，以听觉系统、反馈系统让受训学员在虚拟的环境中体会真实的操作环境。

Description

基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法
技术领域
本发明涉及高压开关柜培训，具体地指一种基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法。
背景技术
高压开关柜作为配网末端设备，被广泛应用于变电站及配电室，因其数量庞大，其稳定型直接影响着供电可靠性，为保障电力系统安全可靠运行，尽量减少事故停电时间，所以开关柜安全稳定运行和检修维护工作就显得尤为重要。
目前，我国大部分地区对于开关柜培训多采用熟练工带徒弟及视频等方式进行，而且柜体基本上处于停电状态进行培训，对于开关柜带电作业培训基本不会涉及到，这就造成培训效果达不到预期的效果，同时针对不同电压等级的开关柜体的培训方式单一，不能有效的使培训学员体会到为何要这样操作，从而不能增加技能熟练度。部分地区采用体验式培训，通过声、光、烟等效果模拟事故现象来培训，一定程度上提高了培训质量，但是存在缺陷就是无法真实还原事故产生时的现象，从而不能提高对于误操作的警觉性目的。
发明内容
本发明的目的在于提供基于虚拟现实技术的高压开关柜培训系统，该系统将传统高压开关柜培训的思路与虚拟现实技术相结合，从而实现以虚拟环境进行真实培训。
实现本发明目的采用的技术方案是一种基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法，该方法通过以下高压开关柜培训系统实现：
虚拟环境处理器；
头盔显示器，与所述虚拟环境处理器连接，用于显示模拟的真实环境；
数据手套，与所述虚拟环境处理器连接，用于采集培训学员操作信号，并将该信号传至虚拟环境处理器连接；
听觉系统，与所述虚拟环境处理器连接，用于向培训学员发出虚拟环境处理器发出的声音信号；
反馈系统，与所述虚拟环境处理器连接，用于向培训学员发出视觉、触觉信号；
(1)教学人员进行虚拟现实培训类容的设定，培训学员穿戴设备进行开关柜虚拟现实培训；教学人员开启本高压开关柜培训系统，根据教学内容需求，通过开关柜培训设定器进行培训项目选择，选择信号传输至虚拟环境处理器，虚拟环境处理器向头盔显示器发送模拟真实环境的信号；
(2)培训学员穿戴头盔显示器，佩戴好数据手套，准备完成之后开始进行开关柜项目培训；
(3)头盔显示器显示三维模拟图像，同时，虚拟环境处理器发出开关柜虚拟环境信号，产生开关柜虚拟环境，在开关柜虚拟环境(视觉、听觉、触觉)中，培训学员针对提示及要求操作，数据手套捕捉数据后在虚拟环境处理器中处理完成传送给头盔显示器及开关柜培训虚拟环境；
(4)对于培训中的误操作，虚拟环境处理器会触发开关柜培训虚拟环境中视觉变化，同时听觉系统及反馈系统会给培训学员相应的效果反馈；
(5)针对不同的培训需求及设备，可以通过开关柜培训设定器进行更改，从而提供不同的培训。
在上述技术方案中，所述头盔显示器为球形显示器，用于显示三维模拟图像。
上述技术方案中，所述虚拟环境处理器还连接有开关柜培训设定器。
本发明以头盔显示器为核心的视觉系统，通过虚拟环境处理器向头盔显示器发送模拟真实环境的信号，头盔显示器从而显示三维模拟图像，从而实现虚拟现实的模拟，使学员置身在事先设定好的不同种类的高压开关柜检修环境中，同时通过数据手套为主体的身体方位姿态跟踪设备，捕捉学员的操作，以听觉系统、反馈系统让受训学员在虚拟的环境中体会真实的操作环境。
由于本高压开关柜培训系统无任何危险，学员可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。此外，通过情景化的教学培训环境、人机交互式的模拟事故效果体验，大大增强培训效果。
附图说明
图1为本发明方法所用基于虚拟现实技术的高压开关柜培训系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法通过高压开关柜培训系统实现，所用基于虚拟现实技术的高压开关柜培训系统包括：虚拟环境处理器，虚拟环境处理器连接有头盔显示器、数据手套、听觉系统、反馈系统。
本实施例所用虚拟环境处理器以高性能计算机为核心，通过头盔显示器为核心的视觉系统，使学员置身在事先设定好的不同种类的高压开关柜检修环境中，同时通过数据手套为主体的身体方位姿态跟踪设备，捕捉学员的操作，以听觉系统、反馈系统及视觉系统让受训学员在虚拟的环境中体会真实的操作环境。虚拟环境处理器协调虚拟环境、头盔显示器、数据手套、听觉系统及反馈系统之间的关系，根据操作学员的动作及时正确的在头盔显示器中生成程序设定好的相应效果。
虚拟环境处理器还连接有开关柜培训设定器。开关柜培训设定器通过事先设定好的培训内容，选择合适培训场景及高压开关柜设备，能够及时捕捉外部数据并良好反馈给虚拟环境。开关柜培训设定器向虚拟环境处理器设定模拟的环境，本实施例中开关柜培训虚拟环境采用实时三维计算机图形技术，利用计算机模型产生图形图像。针对不同培训目的，配置搭建不同的高压开关柜培训环境。由于其真实环境的模拟，对培训的误操作效果采用真实事故效果进行体验。
本实施例所用头盔显示器为球形显示器，用于显示三维模拟图像，能够使学员最大程度的置身于虚拟环境中，通过3D成像使学员视觉最大程度符合现实世界。
本实施例所用数据手套能够捕捉到学员双手的操作并实时将数据反馈给虚拟环境处理器进行计算。数据手套能够实现虚拟环境中的开关分、合；按钮旋动及其他开关柜培训所需动作的准确捕捉。
本实施例中所用听觉系统可以为音响和音乐播放器，听觉系统接收虚拟环境处理器的控制信号后产生声音效果；所用反馈系统依据虚拟环境处理器计算结果对培训学员进行误操作之后产生的效果进行反馈，主要表现在视觉及触觉感受，反馈系统可以为光源和触角等设施，接收虚拟环境处理器的控制信号后产生灯光和触碰。
教学人员进行虚拟现实培训类容的设定，培训学员穿戴设备进行开关柜虚拟现实培训。
(1)教学人员开启本高压开关柜培训系统，根据教学内容需求，通过开关柜培训设定器进行培训项目选择，选择信号传输至虚拟环境处理器，虚拟环境处理器向头盔显示器发送模拟真实环境的信号。
(2)培训学员穿戴头盔显示器，佩戴好数据手套，准备完成之后开始进行开关柜项目培训。
(3)头盔显示器显示三维模拟图像，同时，虚拟环境处理器发出开关柜虚拟环境信号，产生开关柜虚拟环境，在开关柜虚拟环境(视觉、听觉、触觉)中，培训学员针对提示及要求操作，数据手套捕捉数据后在虚拟环境处理器中处理完成传送给头盔显示器及开关柜培训虚拟环境。
(4)对于培训中的误操作，虚拟环境处理器会触发开关柜培训虚拟环境中视觉变化，同时听觉系统及反馈系统会给培训学员相应的效果反馈。
(5)针对不同的培训需求及设备，可以通过开关柜培训设定器进行更改，从而提供不同的培训。
利用上述培训系统虚拟现实高压开关柜培训现场，使学员切身体会高压开关柜培训的技能要求，同时反馈误操作带来的危险性，可大大提高技能熟练度及降低由于误操作意识不足而导致事故发生的几率。
本发明主要利用虚拟现实技术建立虚拟的开关柜实训基地，其“设备”与“部件”多是虚拟的，根据需要随时生成新的设备。教学内容可以不断更新，使实践训练及时跟上开关柜培训的需求发展。同时，虚拟现实的沉浸性和交互性，使学员能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到培训环境中去，这非常有利于学员的技能训练。

Claims (3)

1.一种基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法，其特征在于通过以下高压开关柜培训系统实现：
虚拟环境处理器；
头盔显示器，与所述虚拟环境处理器连接，用于显示模拟的真实环境；
数据手套，与所述虚拟环境处理器连接，用于采集培训学员操作信号，并将该信号传至虚拟环境处理器连接；
听觉系统，与所述虚拟环境处理器连接，用于向培训学员发出虚拟环境处理器发出的声音信号；
反馈系统，与所述虚拟环境处理器连接，用于向培训学员发出视觉、触觉信号；
(1)教学人员进行虚拟现实培训类容的设定，培训学员穿戴设备进行开关柜虚拟现实培训；教学人员开启本高压开关柜培训系统，根据教学内容需求，通过开关柜培训设定器进行培训项目选择，选择信号传输至虚拟环境处理器，虚拟环境处理器向头盔显示器发送模拟真实环境的信号；
(2)培训学员穿戴头盔显示器，佩戴好数据手套，准备完成之后开始进行开关柜项目培训；
(3)头盔显示器显示三维模拟图像，同时，虚拟环境处理器发出开关柜虚拟环境信号，产生开关柜虚拟环境，在开关柜虚拟环境(视觉、听觉、触觉)中，培训学员针对提示及要求操作，数据手套捕捉数据后在虚拟环境处理器中处理完成传送给头盔显示器及开关柜培训虚拟环境；
(4)对于培训中的误操作，虚拟环境处理器会触发开关柜培训虚拟环境中视觉变化，同时听觉系统及反馈系统会给培训学员相应的效果反馈；
(5)针对不同的培训需求及设备，可以通过开关柜培训设定器进行更改，从而提供不同的培训。
2.根据权利要求1所述基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法，其特征在于：所述头盔显示器为球形显示器，用于显示三维模拟图像。
3.根据权利要求1所述基于虚拟现实技术的高压开关柜培训方法，其特征在于：所述虚拟环境处理器还连接有开关柜培训设定器。
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