CN107481570A - 一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，包括以下步骤：体验者站立于一坠落模拟组件上，并分别将头部敲击模拟组件、虚拟视觉模拟组件以及触电模拟组件佩戴于头部、眼部以及手部，各模拟组件与一模拟控制系统通讯连接；模拟控制系统开启所预设的电力作业场景程序，体验者自所述虚拟视觉模拟组件中观察到电力作业场景的虚拟画面，电力作业场景的虚拟画面中预置有若干触发点，触发点连接各模拟组件，当体验者在电力作业场景的虚拟画面中走行至触发点时，触发点经模拟控制系统触发所相应连接的模拟组件工作。本发明的优点是：可模拟出各种不同电力作业场景下所可能遭受到的安全危险，更接近于实际电力作业现场，达到安全教育的目的。

Description

一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法

技术领域

本发明属于电力安全技术领域，具体涉及一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法。

背景技术

电力工业是国民经济的重要组成部分，电力安全关系到国家能源的可靠性。电力安全教育是电力企业提高安全意识、实现安全生产的保障。

安全教育的主要目的是为了实现员工的安全生产，但是在目前的电力安全培训中，侧重点却放在了相关电力法规、文件通报等书面材料的培训，这些培训的内容在实际生产中的指导意义不强，缺乏实际的操作经验，理论和实际的脱节不仅取得的效果甚微，很容易产生乏味、烦躁的心理，甚至会起到相反的作用。

除了在电力安全培训中的上述理论学习之外，还多以事故案例教育为主，但是仅从文字和视频中，学员难以完全体会到安全事故的可怕，工作中操作不规范的现象仍旧时有发生。

因此，本领域技术人员急需一种能够基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，从而让体验者能够基于视觉画面和真实体感来接受电力安全教育。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，该体感模拟方法通过将坠落模拟组件、头部敲击模拟组件、虚拟视觉模拟组件以及触电模拟组件分别同模拟控制系统相连接，通过将各类体感结合虚拟画面，从而综合模拟出电力作业场景中各种不同的安全事故体感。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述体感模拟方法包括以下步骤：体验者站立于一坠落模拟组件上，并分别将头部敲击模拟组件、虚拟视觉模拟组件以及触电模拟组件佩戴于头部、眼部以及手部，各所述模拟组件与一模拟控制系统通讯连接；所述模拟控制系统开启所预设的电力作业场景程序，体验者自所述虚拟视觉模拟组件中观察到电力作业场景的虚拟画面，所述电力作业场景的虚拟画面中预置有若干触发点，所述触发点连接各所述模拟组件，当体验者在所述电力作业场景的虚拟画面中走行至所述触发点时，所述触发点经所述模拟控制系统触发所相应连接的所述模拟组件工作。

所述坠落模拟组件包括一基座以及安装于所述基座中的升降式平台，所述升降式平台由平台板以及驱动所述平台板升降的升降机构组成，所述升降机构由所述模拟控制系统连接控制；当体验者在所述电力作业场景的虚拟画面中走行至所述坠落模拟组件的触发点时，所述模拟控制系统控制所述升降机构瞬时下降以模拟坠落体感。

所述升降机构为液压油缸组，所述液压油缸组的上端支顶于所述平台板下表面、下端安装固定于所述基座内的底板上。

所述虚拟视觉模拟组件为VR眼镜，所述VR眼镜由所述模拟控制系统连接控制。

所述触电模拟组件由分别与所述模拟控制系统相连接的触电模拟手套和开关模拟板组成，所述开关模拟板上具有若干模拟开关，所述模拟开关与所述模拟控制系统连接；当体验者在所述电力作业场景的虚拟画面中走行至所述触电模拟组件的触发点时，体验者按压所述开关模拟板上的所述模拟开关，所述模拟控制系统接收到所述模拟开关的触发信号，控制所述触电模拟手套模拟触电体感，所述电力作业场景的虚拟画面中的所述触发点位置处也会产生相应触电画面。

所述头部敲击模拟组件包括安全头盔以及振动模拟单元，所述安全头盔中布置有至少一个所述振动模拟单元，所述振动模拟单元与所述模拟控制系统通讯连接；当体验者在所述电力作业场景的虚拟画面中走行至所述头部敲击模拟组件的触发点时，所述模拟控制系统控制所述振动模拟单元产生瞬时振动以模拟头部受到敲击的体感。

所述安全头盔的顶部内置有所述振动模拟单元。

所述安全头盔的顶部、前额部、两侧耳部以及后脑勺部分别内置有所述振动模拟单元。

本发明的优点是，利用体感综合模拟系统进行电力安全体感模拟的方法简单易用，能够将视觉与坠落体感、触电体感以及头部受敲击体感进行综合模拟，从而模拟出各不同电力作业场景下所可能遭受到的安全危险，更接近于实际电力作业现场，达到安全教育的目的。

附图说明

图1为本发明中电力安全体感模拟方法所使用到的电力安全体感综合模拟系统组成框图；

图2为本发明中基于虚拟现实的电力安全体感综合模拟系统的结构示意图；

图3为本发明中升降式平台的结构示意图；

图4为本发明中开关模拟板的平面示意图；

图5为本发明中安全头盔的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-5，图中标记1-18分别为：模拟控制系统1、坠落模拟组件2、虚拟视觉模拟组件3、触电模拟组件4、头部敲击模拟组件5、开关模拟板6、扶手7、VR眼镜8、安全头盔9、触电模拟手套10、后备储物箱11、基座12、升降式平台13、液压油缸组14、平台板15、台阶16、模拟开关17、振动模拟单元18。

实施例：如图1、2、3、4、5所示，本实施例具体涉及一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，该体感模拟方法具体包括以下步骤：

（1）体感综合模拟系统的安装：

如图1所示，该体感综合模拟系统主要由坠落模拟组件2、虚拟视觉模拟组件3、触电模拟组件4、头部敲击模拟组件5以及模拟控制系统1组成，前述的各个模拟组件分别与模拟控制系统1通讯连接。

如图1、2、3所示，坠落模拟组件2由基座12以及安装在基座12中的升降式平台13组合而成。基座12为一箱体结构，箱体的高度视升降式平台13的升降幅度而定，在基座12的一侧缘部设置有台阶16，以供体验者登至基座12的上表面，而在基座12的相对另一侧设置有后备储物箱11，该后备储物箱11内布置有模拟控制系统1，当然根据实际情况也可以存储其它各类体感模拟组件。在基座12的上表面中部具有一开口，该开口及其下方的箱体空间用于容置安装升降式平台13，升降式平台13包括供人站立的平台板15以及驱动其升降的液压油缸组14，液压油缸组14由若干液压油缸组合而成，液压油缸组14上端支顶在平台板15的下表面、下端固定在基座12内的底板上，当液压油缸组14处于最大行程时，平台板15与基座12的上表面相齐平。为了实现升降式平台13的自动化升降，其内的液压油缸组14与模拟控制系统1连接并由其控制。此外，在基座12的上表面还设有供体验者手扶的扶手6，两组扶手6分别位于平台板15的两侧。

如图1、2所示，虚拟视觉模拟组件3具体为VR眼镜8，VR眼镜8佩戴于体验者的眼部，用于获取来自于模拟控制系统1所提供的虚拟现实画面。

如图1、2所示，模拟控制系统1可以是一台计算机，其中预置有多种不同电力作业场景的程序，例如线路作业室外场景、主变室室内场景、开关室室内场景等，VR眼镜8可根据所选择的电力作业场景显示相对应电力作业场景的虚拟画面，并结合其余的模拟组件进行体感综合模拟。需要说明的是，在前述的各个电力作业场景的虚拟画面中，虚拟画面中的不同位置或是设备上分布有多个触发点，该触发点通过模拟控制系统1与各个模拟组件相连接，当体验者在虚拟画面中行走或是触碰到上述这些触发点时，触发点将向模拟控制系统发送触发信号并控制相应的模拟组件启动工作。

如图1、2、4所示，触电模拟组件4由触电模拟手套10以及开关模拟板6组合而成，两者分别与模拟控制系统1相连接，开关模拟板6设置于体验者所能触碰到的高度，其上设置有多个模拟开关17，该开关模拟板6作为电力作业场景中的电器设备操作面板来使用，当体验者操作开关模拟板6并按压其上的模拟开关17时，模拟开关17向模拟控制系统1反馈按压信息，模拟控制系统1中的触电模拟指令被触发并向触电模拟手套10发送，触电模拟手套10可瞬时模拟出触电体感，体验者在VR眼镜8的配合之下，产生了让人身临其境发生触电的体感。

如图1、2、5所示，头部敲击模拟组件5用于模拟头部遭受坠落物敲击或者外力敲击的体感，包括安全头盔9以及内置于其内的振动模拟单元18；安全头盔9为电力作业场景中常见的头盔形状，使用时佩戴于体验者的头部，在其内壁面顶部位置处设置有一个振动模拟单元18，整个振动模拟单元18以无线或有线的方式与模拟控制系统1连接通讯，本实施例中具体采用有线方式进行连接，振动模拟单元18可在模拟控制系统1的操作指令下通过振动模拟出不同类型的高空坠落物敲击头部的体感。如图5所示，为了更加全面真实的模拟头部敲击的体感，可以在安全头盔9内布置多个振动模拟单元18，分别布置在安全头盔9的头顶部、前额部、两侧耳部以及后脑勺部，从而可以模拟出来自于不同方向的外力或坠落物对于安全头盔9的敲击体感。

（2）体感综合模拟系统的佩戴准备：

体验者经台阶16步入基座12上，并站立在升降式平台13的平台板15上，之后依次将佩戴安全头盔9、触电模拟手套10以及VR眼镜8分别佩戴于头部、双手以及眼部；

（3）所需模拟的电力作业场景的选择：

在开始模拟之前，体验者在模拟控制系统1上选择所需模拟的电力作业场景，可以是线路作业室外场景、主变室室内场景、开关室室内场景等，不同的场景内，触发点的分布位置以及触发时机也各不相同；

（4）体感模拟过程：

VR眼镜8实时显示相对应的电力作业场景画面，体验者可在VR眼镜8中观察到自己正在虚拟画面中进行作业或是走行；

当体验者在虚拟画面中走行触碰到与坠落模拟组件2相连接的触发点时，体验者在VR眼镜8的虚拟画面中走行踏空，触发点经模拟控制系统1向升降式平台13发送控制指令，控制指令涉及下降速度以及高度，液压油缸组14在接到指令后急速下降，从而模拟出体验者踏空坠落的体感；

当体验者在虚拟画面中走行触碰到与头部敲击模拟组件5相连接的触发点时，体验者在VR眼镜8的虚拟画面中遭受高空坠物的敲击，触发点经模拟控制系统1向安全头盔9中的振动模拟单元18发送控制指令，控制指令涉及敲击方向以及力度，根据敲击方向，安全头盔9中相应位置处的振动模拟单元18产生振动，从而模拟头部受到敲击的体感；

当体验者在虚拟画面中操作电器设备操作面板时触碰到与触电模拟组件4相连接的触发点，触发点触发模拟控制系统1发出语音提示，体验者将佩戴有触电模拟手套10的双手放到开关模拟板6上并按压其上的模拟开关17，模拟开关17向模拟控制系统1反馈按压信息，模拟控制系统1中的触电模拟指令被触发并向触电模拟手套10发送，触电模拟手套10可瞬时模拟出触电体感；此时，VR眼镜8的虚拟画面中也相应会出现按压电器设备操作面板并产生工作人员触电的画面；

当然，单个触发点除了对应关联单个模拟组件之外，也可同时关联多个模拟组件，例如将某个触发点同时关联坠落模拟组件2和头部敲击模拟组件5，当体验者在VR眼镜8的虚拟画面中触碰到该个触发点时，虚拟画面中的人物将受到重物敲击头部并向下跌坠，与此同时，该触发点也将经模拟控制系统1同时触发坠落模拟组件2和头部敲击模拟组件5，用以模拟头部受敲击的体感以及向下跌坠的体感；

此外，根据模拟操作系统1内的其它预置电力作业场景，结合VR眼镜8的使用，体验者也可以根据画面，对电力作业场景中的各类设备和场所进行认知学习。

Claims (8)

1.一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述体感模拟方法包括以下步骤：体验者站立于一坠落模拟组件上，并分别将头部敲击模拟组件、虚拟视觉模拟组件以及触电模拟组件佩戴于头部、眼部以及手部，各所述模拟组件与一模拟控制系统通讯连接；所述模拟控制系统开启所预设的电力作业场景程序，体验者自所述虚拟视觉模拟组件中观察到电力作业场景的虚拟画面，所述电力作业场景的虚拟画面中预置有若干触发点，所述触发点连接各所述模拟组件，当体验者在所述电力作业场景的虚拟画面中走行至所述触发点时，所述触发点经所述模拟控制系统触发所相应连接的所述模拟组件工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述坠落模拟组件包括一基座以及安装于所述基座中的升降式平台，所述升降式平台由平台板以及驱动所述平台板升降的升降机构组成，所述升降机构由所述模拟控制系统连接控制；当体验者在所述电力作业场景的虚拟画面中走行至所述坠落模拟组件的触发点时，所述模拟控制系统控制所述升降机构瞬时下降以模拟坠落体感。

3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述升降机构为液压油缸组，所述液压油缸组的上端支顶于所述平台板下表面、下端安装固定于所述基座内的底板上。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述虚拟视觉模拟组件为VR眼镜，所述VR眼镜由所述模拟控制系统连接控制。

5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述触电模拟组件由分别与所述模拟控制系统相连接的触电模拟手套和开关模拟板组成，所述开关模拟板上具有若干模拟开关，所述模拟开关与所述模拟控制系统连接；当体验者在所述电力作业场景的虚拟画面中走行至所述触电模拟组件的触发点时，体验者按压所述开关模拟板上的所述模拟开关，所述模拟控制系统接收到所述模拟开关的触发信号，控制所述触电模拟手套模拟触电体感，所述电力作业场景的虚拟画面中的所述触发点位置处也会产生相应触电画面。

6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述头部敲击模拟组件包括安全头盔以及振动模拟单元，所述安全头盔中布置有至少一个所述振动模拟单元，所述振动模拟单元与所述模拟控制系统通讯连接；当体验者在所述电力作业场景的虚拟画面中走行至所述头部敲击模拟组件的触发点时，所述模拟控制系统控制所述振动模拟单元产生瞬时振动以模拟头部受到敲击的体感。

7.根据权利要求6所述的一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述安全头盔的顶部内置有所述振动模拟单元。

8.根据权利要求6所述的一种基于虚拟现实的电力安全体感模拟方法，其特征在于所述安全头盔的顶部、前额部、两侧耳部以及后脑勺部分别内置有所述振动模拟单元。