CN106981243A - 基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，涉及电力领域，包括至少一供训练者进行配网作业操作的配网作业平台和多个系统主机，所有系统主机之间网络连接，每个系统主机内均存储有情景设置数据库，情景设置数据库包括所有配网作业平台的图像数据以及所有虚拟情景设置数据；每个系统主机均连接有一操控台、一增强现实装置和一显示屏，操控台用于根据情景设置数据库设置配网作业环境，系统主机用于构建与配网作业环境相匹配的虚拟模型，增强现实装置用于将虚拟模型投射于配网作业平台上，显示屏用于显示投射虚拟模型后的配网作业环境。本发明的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，训练范围广，用户体验好。

Description

基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统及方法

技术领域

本发明涉及电力领域，具体涉及基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统及方法。

背景技术

10KV配电网络是直接面向用户的电力基础设施，具有网络复杂，覆盖面大的特点。由于10KV配电网络绝缘水平低，在大气过电压或其他外界因素作用下易发生故障，需及时检修，然而，为了提高配网供电可靠性，不影响用户正常用电，工作人员必须在配网不停电的情况下进行故障检修，危险性高，因此，对工作人员配网不停电作业的要求更为严格，配网不停电作业仿真训练显得尤为重要。

伴随计算机技术的发展，计算机软件训练方法使用较为广泛，目前配网不停电作业仿真训练主要采用此种计算机软件训练方法，受训人员通过显示器观看关于危险场景的正确应对方式，并通过鼠标和键盘等交互设备在训练软件上进行相应的操作和练习。

然而，计算机软件训练局限性较大，仅能通过观看平面的图像，点击鼠标和键盘与虚拟的训练场景交互，该训练软件无法让受训者进行实际操作模拟仿真，受训者仅能掌握配网不停电作业的理论知识，无法获得较为真实的现场体验，不仅训练效果差，而且用户体验不佳。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，通过增强现实技术，在配网作业平台上虚拟作业环境，既可使训练者进行实际操作训练，提高训练效果，也可虚拟出不同的作业环境，训练范围广，用户体验好。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，包括：

至少一供训练者进行配网作业操作的配网作业平台；

多个系统主机，所有所述系统主机之间网络连接，每个所述系统主机内均存储有情景设置数据库，所述情景设置数据库包括所有所述配网作业平台的图像数据以及所有虚拟情景设置数据；

每个所述系统主机均连接有一操控台、一增强现实装置和一显示屏，所述操控台用于根据所述情景设置数据库设置配网作业环境，所述系统主机用于构建与所述配网作业环境相匹配的虚拟模型，所述增强现实装置用于将所述虚拟模型投射于所述配网作业平台上，所述显示屏用于显示投射虚拟模型后的配网作业环境；

所述增强现实装置包括均与所述系统主机相连的头盔显示器、体感摄像头和数据手套。

在上述技术方案的基础上，每个所述系统主机还连接有一状态反馈装置，所述状态反馈装置包括触电反馈和重击反馈。

在上述技术方案的基础上，所述操控台为触摸操控台，所述操控台包括一触摸屏，所述触摸屏界面的信息包括组别、角色和配网作业环境，所述配网作业环境包括配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态，所述配网作业平台类型从所述配网作业平台的图像数据中进行选取，所述虚拟情景设置类型从所述虚拟情景设置数据中进行选取。

在上述技术方案的基础上，每个所述系统主机还连接有一用于模拟所述天气状态的天气模拟装置，所述天气模拟装置包括降水器和风机。

在上述技术方案的基础上，所述显示屏显示的图像为全息图。

本发明还提供了基于增强现实的配网不停电作业仿真训练方法，包括如下步骤：

将情景设置数据库存储至系统主机内，操控台根据所述情景设置数据库设置配网作业环境，系统主机构建与所述配网作业环境相匹配的虚拟模型，增强现实装置将所述虚拟模型投射于配网作业平台上，显示屏显示投射虚拟模型后的配网作业环境；

训练者佩戴头盔显示器和数据手套，并根据所述虚拟模型进行配网作业，体感摄像头和数据手套采集训练者的作业动作，并发送给系统主机，所述显示屏上实时显示训练者在投射虚拟模型后的配网作业环境下的作业画面。

在上述技术方案的基础上，每个所述系统主机连接有一状态反馈装置，当训练者配网作业不当时，所述状态反馈装置向训练者施加相应的反馈。

在上述技术方案的基础上，所述操控台设置的信息包括组别、角色、配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态。

在上述技术方案的基础上，当多个训练者协同进行配网作业时，多个所述训练者对应的所述操控台设置的组别、配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态均相同，设置的角色不同，所述体感摄像头和数据手套采集对应训练者的作业动作，并发送给系统主机，所述头盔显示器接收组别相同的所有训练者的作业动作，并将其投射到所述配网作业平台上。

在上述技术方案的基础上，协同进行配网作业的多个训练者对应的所述显示屏显示的画面相同，所述显示屏接收所有训练者的作业动作，并进行显示。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，通过增强现实技术，在配网作业平台上虚拟作业环境，既可使训练者进行实际操作训练，提高训练效果，也可虚拟出不同的作业环境，训练范围广，用户体验好。

(2)本发明的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统包括状态反馈装置，可以模拟触电、重击等感觉，当训练者配网作业操作不当时，及时向训练者施加相应的反馈，使训练者获得更为真实的感受，增强用户体验。

(3)本发明的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，通过设置组别实现单人或多人协同的模拟训练，训练者不仅可以单独进行配网作业的模拟训练，而且可以和其他训练者协同进行配网作业的模拟训练，适用范围更广。

附图说明

图1为本发明实施例中基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中基于增强现实的配网不停电作业仿真训练方法的流程图。

图中：1-系统主机，2-操控台，3-增强现实装置，31-头盔显示器，32-体感摄像头，33-数据手套，4-显示屏，5-状态反馈装置，6-天气模拟装置。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，包括：一供训练者进行配网作业操作的配网作业平台和多个系统主机1。所有系统主机1之间网络连接，每个系统主机1内均存储有情景设置数据库，情景设置数据库包括所有配网作业平台的图像数据以及所有虚拟情景设置数据。

每个系统主机1均连接有一操控台2、一增强现实装置3和一显示屏4，操控台2用于根据情景设置数据库设置配网作业环境，系统主机1用于构建与配网作业环境相匹配的虚拟模型，增强现实装置3用于将虚拟模型投射于配网作业平台上，显示屏4用于显示投射虚拟模型后的配网作业环境。增强现实装置3包括均与系统主机1相连的头盔显示器31、体感摄像头32和数据手套33。

操控台2为触摸操控台，操控台2包括一触摸屏，触摸屏界面的信息包括组别、角色和配网作业环境，配网作业环境包括配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态，配网作业平台类型从配网作业平台的图像数据中进行选取，虚拟情景设置类型从虚拟情景设置数据中进行选取。通过设置组别实现单人或多人协同的模拟训练，训练者不仅可以单独进行配网作业的模拟训练，而且可以和其他训练者协同进行配网作业的模拟训练，适用范围更广。

每个系统主机1还连接有一状态反馈装置5和一用于模拟天气状态的天气模拟装置6。状态反馈装置5包括触电反馈和重击反馈，天气模拟装置6包括降水器和风机。显示屏4显示的图像为全息图。

本实施例中配网作业平台为不供电的部分配电网，包括架空线路、电缆、杆塔、变压器、隔离开关等基础设施，可供训练者进行实际的配网作业操作。根据实际训练需要，也可配置多个其他类型的配网作业平台供训练者选择。

根据配网作业项目的不同，如修剪树枝、清除异物、更换避雷器等，需要在配网作业平台上虚拟作业环境，如增加凌乱的树枝或异物、已损坏的避雷器等，并将这些虚拟作业环境的图像信息转换为虚拟情景设置数据，储存于系统主机1内，供训练者选择。

为了训练者安全起见，配网作业平台不进行供电，状态反馈装置5可以模拟触电、重击等感觉，当训练者配网作业操作不当，导致触电、重击等后果时，及时向训练者施加相应的反馈，使训练者获得更为真实的感受，增强用户体验。

参见图2所示，本发明实施例还提供一种基于增强现实的配网不停电作业仿真训练方法，包括如下步骤：

S1：将情景设置数据库存储至系统主机1内，操控台2根据情景设置数据库设置配网作业环境，系统主机1构建与配网作业环境相匹配的虚拟模型，增强现实装置3将虚拟模型投射于配网作业平台上，显示屏4显示投射虚拟模型后的配网作业环境；

S2：训练者佩戴头盔显示器31和数据手套33，并根据虚拟模型进行配网作业，体感摄像头32和数据手套33采集训练者的作业动作，并发送给系统主机1，显示屏4上实时显示训练者在投射虚拟模型后的配网作业环境下的作业画面。

当训练者配网作业不当时，状态反馈装置5向训练者施加相应的反馈。操控台2设置的信息包括组别、角色、配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态。当多个训练者协同进行配网作业时，多个训练者对应的操控台2设置的组别、配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态均相同，设置的角色不同，体感摄像头32和数据手套33采集对应训练者的作业动作，并发送给系统主机1，头盔显示器31接收组别相同的所有训练者的作业动作，并将其投射到配网作业平台上。协同进行配网作业的多个训练者对应的显示屏4显示的画面相同，显示屏4接收所有训练者的作业动作，并进行显示。

本发明的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练方法，通过增强现实技术，在配网作业平台上虚拟作业环境，既可使训练者进行实际操作训练，提高训练效果，也可虚拟出不同的作业环境，训练范围广，用户体验好。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，其特征在于，包括：

至少一供训练者进行配网作业操作的配网作业平台；

多个系统主机(1)，所有所述系统主机(1)之间网络连接，每个所述系统主机(1)内均存储有情景设置数据库，所述情景设置数据库包括所有所述配网作业平台的图像数据以及所有虚拟情景设置数据；

每个所述系统主机(1)均连接有一操控台(2)、一增强现实装置(3)和一显示屏(4)，所述操控台(2)用于根据所述情景设置数据库设置配网作业环境，所述系统主机(1)用于构建与所述配网作业环境相匹配的虚拟模型，所述增强现实装置(3)用于将所述虚拟模型投射于所述配网作业平台上，所述显示屏(4)用于显示投射虚拟模型后的配网作业环境；

所述增强现实装置(3)包括均与所述系统主机(1)相连的头盔显示器(31)、体感摄像头(32)和数据手套(33)。

2.如权利要求1所述的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，其特征在于：每个所述系统主机(1)还连接有一状态反馈装置(5)，所述状态反馈装置(5)包括触电反馈和重击反馈。

3.如权利要求1所述的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，其特征在于：所述操控台(2)为触摸操控台，所述操控台(2)包括一触摸屏，所述触摸屏界面的信息包括组别、角色和配网作业环境，所述配网作业环境包括配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态，所述配网作业平台类型从所述配网作业平台的图像数据中进行选取，所述虚拟情景设置类型从所述虚拟情景设置数据中进行选取。

4.如权利要求3所述的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，其特征在于：每个所述系统主机(1)还连接有一用于模拟所述天气状态的天气模拟装置(6)，所述天气模拟装置(6)包括降水器和风机。

5.如权利要求1所述的基于增强现实的配网不停电作业仿真训练系统，其特征在于：所述显示屏(4)显示的图像为全息图。

6.基于如权利要求1至5任一项所述的配网不停电作业仿真训练系统的仿真训练方法，其特征在于，包括如下步骤：

将情景设置数据库存储至系统主机(1)内，操控台(2)根据所述情景设置数据库设置配网作业环境，系统主机(1)构建与所述配网作业环境相匹配的虚拟模型，增强现实装置(3)将所述虚拟模型投射于配网作业平台上，显示屏(4)显示投射虚拟模型后的配网作业环境；

训练者佩戴头盔显示器(31)和数据手套(33)，并根据所述虚拟模型进行配网作业，体感摄像头(32)和数据手套(33)采集训练者的作业动作，并发送给系统主机(1)，所述显示屏(4)上实时显示训练者在投射虚拟模型后的配网作业环境下的作业画面。

7.如权利要求6所述的仿真训练方法，其特征在于：每个所述系统主机(1)连接有一状态反馈装置(5)，当训练者配网作业不当时，所述状态反馈装置(5)向训练者施加相应的反馈。

8.如权利要求6所述的仿真训练方法，其特征在于：所述操控台(2)设置的信息包括组别、角色、配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态。

9.如权利要求8所述的仿真训练方法，其特征在于：当多个训练者协同进行配网作业时，多个所述训练者对应的所述操控台(2)设置的组别、配网作业平台类型、虚拟情景设置类型以及天气状态均相同，设置的角色不同，所述体感摄像头(32)和数据手套(33)采集对应训练者的作业动作，并发送给系统主机(1)，所述头盔显示器(31)接收组别相同的所有训练者的作业动作，并将其投射到所述配网作业平台上。

10.如权利要求9所述的仿真训练方法，其特征在于：协同进行配网作业的多个训练者对应的所述显示屏(4)显示的画面相同，所述显示屏(4)接收所有训练者的作业动作，并进行显示。