CN107862930A - 一种海上风电厂运维培训考核系统及其风险评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风电厂运维培训考核系统及其风险评估方法，该系统包括：仿真模块，通过空间多叉树的方式搭建风电场的虚拟培训场景，进行运维场景重构；人机交互模块，通过虚拟现实眼镜和/或摄像机，接收操作者手势和语音信息，判断操作者意图；控制模块，用于根据人机交互模块确定的用户意图，控制仿真模块做相应场景显示，实现用户与虚拟培训场景间的交互，该风险评估方法用于对操作者的操作的正确性和安全性进行综合分析评估，并给出相应的操作建议。本发明的技术方案可直接应用于海上风电运维培训、设备认知和运维考核等环节中，为风电运维培训考核提供安全可靠的环境，打破时间和空间限制，提高培训效率，杜绝安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于海上风电技术领域，尤其是涉及一种海上风电厂运维培训考核系统及其风险评估方法。
背景技术
海上风电运维体系存在的管理经验欠缺，人员素质参差不齐，海上风电场天气及作业环境复杂，人员、设备和船只在海上作业危险性高等问题。为解决上述问题，就必须加强人员事前场景预演、运维作业风险评估，才能确保海上风电生产建设过程中的人员、设备安全，确保项目经济效益和社会效益如期实现。目前，海上风电运维作业风险评估通常采用文本、图片、视频及电脑模拟等媒介方式，既不直观，也与现场实际存在较大出入。本发明基于虚拟现实技术建立一个虚拟海上风电作业风险评估演练模块。虚拟现实又称临境技术，是一种运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，它能够创建与现实环境类似的虚拟环境，通过计算机生成逼真的三维视、听感受，操作人员通过适当装置自然地与虚拟环境进行交互作用，当操作人员自由运动时，电脑通过复杂的计算机图形图像算法运算，精确地调整3D虚拟世界的影像以产生临场感。
本发明基于虚拟现实技术的海上风电运维作业风险评估演练模块目标是为了让使用者足不出户就能够沉浸式的体验海上风电场的天气情况、海情海况、地理地貌、设备的运行情况，紧急事件发生时的情景，为风电场运维作业风险评估、应急演练的方式带来革命。另外通过硬件设备(如头盔、手柄、手套、仿真船只等)，实现全新交互功能，可以更加直观和方便的根据选择在海上风场机位之间、风机设备之间、紧急事件情景之间沉浸式的漫游，实现体验交互。减少到现场的交通成本和时间成本，杜绝学习和演练过程中的安全隐患，降低企业风险，提高企业的管理效益、生产效率。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种一种海上风电厂运维培训考核系统，可直接应用于海上风电运维培训、设备认知和运维考核等环节中，为风电运维培训考核提供安全可靠的环境，打破时间和空间限制，提高培训效率，杜绝安全隐患。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种海上风电厂运维培训考核系统，包括：
仿真模块，通过空间多叉树的方式搭建风电场的虚拟培训场景，进行运维场景重构；
人机交互模块，通过虚拟现实眼镜和/或摄像机，接收操作者手势和语音信息，判断操作者意图；
控制模块，用于根据人机交互模块确定的用户意图，控制仿真模块做相应场景显示，实现用户与虚拟培训场景间的交互。
优选的，该海上风电厂运维培训考核系统还包括有数据管理模块，所述的数据管理模块提供虚拟培训场景中所需的三维模型，以及人机交互过程中所使用的手势库和语音库，供仿真模块和人机交互模块调用。
优选的，所述的控制模块包括有培训控制模块和考核控制模块：
所述的培训控制模块，用于控制仿真模块构造适于培训操作者对设备的认知及对设备运维操作的应用场景；
所述的考核模块，用于在运维培训过程中，对操作者的操作行为的正确性作出评估。
优选的，所述的培训控制模块包括有固定场景漫游模块和自由漫游模块，所述的固定场景漫游模块提供操作者虚拟场景和预设的漫游路线，固定场景漫游模块自动控制仿真模块切换虚拟培训场景，所述的自由漫游模块提供操作者自由漫游场景，根据人机交互模块接收的用户语音或手势信息，控制仿真模块做相应场景的切换。
优选的，所述的自由漫游模块还控制在仿真模块提供的虚拟培训场景中显示漫游者所在整个场景中的位置信息。
优选的，所述的固定场景漫游模块和/或自由漫游模块提供的虚拟培训场景包括有风电场外部场景和风电场内部场景，所述的风电场内部场景包括塔底场景、塔筒场景以及机舱场景，所述风电场的外部场景包括天气场景；
优选的，所述的天气场景包括晴天、雨天、雪天、台风、白天、黑夜中的至少一种气候环境，所述的雨天是小雨、中雨、暴雨、雷阵雨中的任意一种。
优选的，所述的仿真模块包括：
运维场景重构模块，用于在重构培训场景时获取数据管理模块的相应三维模型，进行三维场景的搭建；
音频添加模块，用于在重构培训场景时进行声音信息的添加并与所述的三维场景同步。
优选的，所述运维场景重构模块还用于根据海上风电场场景的真实图像信息进行三维模型的贴图和动画设计；
优选的，所述运维场景重构模块控制将待维修的设备的虚拟模型叠加在培训场景中，并根据人机交互模块获取的用户动作，做相应维修场景模拟；
所述的音频添加模块采集风电现场的实时声音信号，根据不同的培训场景添加不同信道的实时声音数据。
优选的，所述的人机交互模块通过虚拟现实眼镜与操作者进行交互，所述的虚拟现实眼镜上设置有图像采集装置和音频接收装置，用于同时进行手势控制和语音控制，虚拟现实眼镜接收用户的手势信息和语音信息，并将所接收到的信息进行数据融合，精准地控制培训场景中的对象或切换培训场景；
优选的，所述手势控制是基于计算机视觉的手势控制方式，所述的语音控制是基于孤立词识别方式。
本发明的另一目的在于提供一种应用于上述海上风电厂运维培训考核系统的风险评估方法，包括在运维培训过程结束后，根据操作者的操作结果，对虚拟培训场景中的运维系统的安全性作出评估，包括以下步骤：
S1、确定虚拟培训场景中的风险因素，构造递阶层次结构：其中风险因素包括设备、人员、环境、管理；
S2、计算各风险因素相对权重；其中，设备的权重与操作者的操作相关，环境与操作者选取的天气情况相关，人员与操作者人数以及操作者的操作正确性相关；
S3、利用熵值计算虚拟培训场景中的运维系统的整体风险度。
其中，步骤S2中，包括以下步骤：
S101、构造风险因素集：U＝{u1,u2,u3,u4}；
S102、根据专家对各风险因素的风险程度评语，确立等级评判集：V＝{0,10,20,40,60,80,90,100}；
S103、构造模糊映射f:U→F(V)，映射f表示风险因素ui对评判集中各评语的支持程度；
S104、风险因素ui对评判集V的隶属向量：Ri＝{ri1，ri2，...，ri8}；
隶属度矩阵R为：
S105、模糊变换：
R'为隶属度矩阵R的转置矩阵；
A＝(a1，a2，...，a8)为权重分配集；
B为各风险因素的相对权重，进行归一化之后，可得排序权向量，各因素的风险值W＝(W1，W2，W3，W4)；
步骤S3中，包括：
计算信息熵:表示风险因素ui的相对重要性
进行归一化处理，用于衡量风险因素ui的相对重要性的熵值；
进行归一化处理，得出风险因素ui的权值；
则运维系统的风险度为:
其中，rij为风险因素i对评判集中各指标j的支持度；φli为风险因素i相对于上一层次的准则l的熵权值，m为等级评判集的个数，优选为8；n为风险因素的个数优选为4，Wl为上一层次准则l的权值；t为上一层次准则l的数目，Wli为上一层第l个准则下第i个风险因素相对于其他风险因素的权值；
优选的，当R>70，则判断培训场景中的运维系统为高风险系统，若R<30则判断培训场景中的运维系统为低风险系统，若30≤R≤70则判断培训场景中的运维系统为一般风险系统。
本发明采用上述方案具有以下有益效果：
1、本发明的海上风电厂运维培训考核系统包括：仿真模块，通过空间多叉树的方式搭建风电场的虚拟培训场景，进行运维场景重构；人机交互模块，通过虚拟现实眼镜和/或摄像机，接收操作者手势和语音信息，判断操作者意图；控制模块，用于根据人机交互模块确定的用户意图，控制仿真模块做相应场景显示，实现用户与虚拟培训场景间的交互，本发明的风险评估方法用于对操作者的操作的正确性和安全性进行综合分析评估，并给出相应的操作建议。本发明的技术方案可直接应用于海上风电运维培训、设备认知和运维考核等环节中，为风电运维培训考核提供安全可靠的环境，打破时间和空间限制，提高培训效率，杜绝安全隐患。
2、本发明中，可将设备参数、设备操作、运行流程等数据嵌入到虚拟对象上，使用户准确便利的获取所需设备的资料，方便对风场设备进行自我学习。对于有动态运动的机械模块还需要建立起动态过程运动模型，针对运维过程中的拆卸组装等任务还设计从模块拆卸成零件以及将零件组装成模块的动态时序过程动画。本发明减少硬件成本和时间成本，并可以杜绝学习过程中的安全隐患，从而降低企业风险，提高企业的管理效益、生产效率。
3、本发明中，设计人机交互模块，通过手势捕捉语音识别等人工智能手段实现对用户的操作识别，根据用户操作输入调整虚拟对象的状态，参考考核标准确定用户操作正确性，从而，可以提高考核客观性，提高员工考核质量，并可以杜绝考核过程中的安全隐患，从而降低企业风险。
4、通过实施本发明，新员工可以不到现场却能够直观的了解到风电场的整体情况，风电设备的细节情况。这样一方面减少了新员工到现场学习的难度，另一方面提升了新员工学习的兴趣和效率。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明的风险评估方法步骤图；
图2是操作者登录该运维培训考核系统后，进行相应的选择操作示意图；
图3是操作者以“有根树”的形式进行天气种类的选择示意图。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
本实施例一提供一种海上风电厂运维培训考核系统，包括：
仿真模块，通过空间多叉树的方式搭建风电场的虚拟培训场景，进行运维场景重构；
人机交互模块，通过虚拟现实眼镜和/或摄像机，接收操作者手势和语音信息，判断操作者意图；
控制模块，用于根据人机交互模块确定的用户意图，控制仿真模块做相应场景显示，实现用户与虚拟培训场景间的交互。
优选的，该海上风电厂运维培训考核系统还包括有数据管理模块，所述的数据管理模块提供虚拟培训场景中所需的三维模型，以及人机交互过程中所使用的手势库和语音库，供仿真模块和人机交互模块调用。
优选的，所述的控制模块包括有培训控制模块和考核控制模块：
所述的培训控制模块，用于控制仿真模块构造适于培训操作者对设备的认知及对设备运维操作的应用场景；
所述的考核模块，用于在运维培训过程中，对操作者的操作行为的正确性作出评估。
优选的，所述的培训控制模块包括有固定场景漫游模块和自由漫游模块，所述的固定场景漫游模块提供操作者虚拟场景和预设的漫游路线，固定场景漫游模块自动控制仿真模块切换虚拟培训场景，所述的自由漫游模块提供操作者自由漫游场景，根据人机交互模块接收的用户语音或手势信息，控制仿真模块做相应场景的切换。
优选的，所述的自由漫游模块还控制在仿真模块提供的虚拟培训场景中显示漫游者所在整个场景中的位置信息。
优选的，所述的固定场景漫游模块和/或自由漫游模块提供的虚拟培训场景包括有风电场外部场景和风电场内部场景，所述的风电场内部场景包括塔底场景、塔筒场景以及机舱场景，所述风电场的外部场景包括天气场景；
优选的，所述的天气场景包括晴天、雨天、雪天、台风、白天、黑夜中的至少一种气候环境，所述的雨天是小雨、中雨、暴雨、雷阵雨中的任意一种。
例如，参见图2所述，提供一种具体使用场景：
操作者登录该运维培训考核系统，系统先提示用户进行天气场景的选择，并在操作者选择了天气场景后，进一步提示操作者选择运维培训项目或运维考核项目，并在操作者选择运维培训项目后，提示操作者选择场景漫游选项或设备认知选项或运维操作选项，而当操作者选取了运维考核项目后，则提示操作者选择设备认知考核选项或运维操作考核选项，其中，运维考核项目与运维培训项目实质内容可相同，只是增加了通过考核模块在运维培训过程中，对操作者的操作行为的正确性作出评估的过程。
其中，参见图3所述，在进入运维培训考核系统之后，首先以“有根树”的形式进行天气种类的选择，共有6种天气类型的选择：白天(晴天、雨天、大风)；黑夜(晴天、雨天、大风)。
固定场景漫游模块和自由漫游模块有利于使培训人员尽快熟知海上风电场的工作环境和出海流程。
提供一种固定场景漫游模块的控制过程：其提供操作者虚拟场景和预设的漫游路线，固定场景漫游模块自动控制仿真模块切换虚拟培训场景，具体路径如下：
岸边(穿戴虚拟工作服和安全帽)→乘船→海上(风场外围环境熟知)→登塔(先把安全扣从船上移扣到塔底的护栏上，再登塔，防止坠水)→塔底(主控柜、变频器、活动平台、水冷系统等环境熟知)→塔筒(上塔时，先扣安全扣)→机舱(发电机、齿轮箱、偏航系统、机舱风冷系统等环境熟知)→下塔(先扣安全扣)→塔底→乘船(先把安全扣从塔底的护栏上移扣到船上，再登船)→返回；需要注意的是，上述安全操作流程，流程顺序是标准的安全作业流程，该流程对于操作者来说是重要学习的地方。
而自由漫游模块提供操作者自由漫游场景，根据人机交互模块接收的用户语音或手势信息，控制仿真模块做相应场景的切换：在该过程中，通过手势或辅助手柄自由选择漫游的方向和行走的速度，完成熟知工作环境的任务，目的在于，在机舱内，追踪操作员视点的位置，通过手势或辅助手柄，在设备或系统的周围，以“窗口”的形式进行相关信息显示，包括：机舱内相关设备或系统的名称、组成和用途，使操作人员尽快完成对风机相关设备认知的任务。
所述的考核模块，用于对操作者的操作行为的正确性作出评估，得出操作者在培训场景中操作正确性评估结果。例如：
选择题：考核操作者对相关设备的基础知识进行考核，如：在三维虚拟场景中A、B、C、D所指定的系统中，指出哪一个起到冷却发电机的作用……
操作题：考核操作者针对某一运维操作流程进行维护操作，判断操作的顺序是否正确及操作过程是否完整，如：检查机舱控制柜的流程……
通过上述考核题，评估出用户得分为：Q。
另外，该考核模块还在运维培训过程结束后，根据操作者的操作后的虚拟培训场景中运维系统的情况，作出评估(风险评估)，得出得分R。
优选的，该考核模块还最后进行综合计算得出综合得分：Q*0.7+R*0.3。考核结束后，考核模块根据操作人员在考核中的操作表现，统计其设备认知、运维操作流程、工具选择三大模块的失分情况及操作的风险分数，并给出相应的操作建议。
优选的，所述的仿真模块包括：
运维场景重构模块，用于在重构培训场景时获取数据管理模块的相应三维模型，进行三维场景的搭建；
音频添加模块，用于在重构培训场景时进行声音信息的添加并与所述的三维场景同步。
优选的，所述运维场景重构模块还用于根据海上风电场场景的真实图像信息进行三维模型的贴图和动画设计；通过三维模型的贴图和动画设计有利于提高操作者学习效率。
优选的，所述运维场景重构模块控制将待维修的设备的虚拟模型叠加在培训场景中，并根据人机交互模块获取的用户动作，做相应维修场景模拟；运维场景重构模块模拟被维修设备被拆卸后的内部结构，从而使得操作者具有身临其境的感觉，提高了学习效率。
所述的音频添加模块采集风电现场的实时声音信号，根据不同的培训场景添加不同信道的实时声音数据。在虚拟的环境中，引入真实的声音信息，可以虚实结合，逐步将操作者带入实际的工作中。
优选的，所述的人机交互模块通过虚拟现实眼镜与操作者进行交互，所述的虚拟现实眼镜上设置有图像采集装置和音频接收装置，用于同时进行手势控制和语音控制，虚拟现实眼镜接收用户的手势信息和语音信息，并将所接收到的信息进行数据融合，精准地控制培训场景中的对象或切换培训场景；
优选的，所述手势控制是基于计算机视觉的手势控制方式，所述的语音控制是基于孤立词识别方式。
实施例二
本实施例二提供一种应用于上述海上风电厂运维培训考核系统的风险评估方法，参见图1所示，包括以下步骤：
S1、确定虚拟培训场景中的风险因素，构造递阶层次结构：其中风险因素包括设备、人员、环境、管理；
S2、计算各风险因素相对权重；
S3、利用熵值计算虚拟培训场景中的运维系统的整体风险度。
其中，步骤S2中，包括以下步骤：
S101、构造风险因素集：U＝{u1,u2,u3,u4}；
S102、根据专家对各风险因素的风险程度评语，确立等级评判集：V＝{0,10,20,40,60,80,90,100}；
S103、构造模糊映射f:U→F(V)，映射f表示风险因素ui对评判集中各评语的支持程度；
S104、风险因素ui对评判集V的隶属向量：Ri＝{ri1，ri2，...，ri8}；
隶属度矩阵R为：
S105、模糊变换：
R'为隶属度矩阵R的转置矩阵；
A＝(a1，a2，...，a8)为权重分配集；
B为各风险因素的相对权重，进行归一化之后，可得排序权向量，各因素的风险值W＝(W1，W2，W3，W4)；
步骤S3中，包括：
计算信息熵:表示风险因素ui的相对重要性
进行归一化处理，用于衡量风险因素ui的相对重要性的熵值；
进行归一化处理，得出风险因素ui的权值；
则运维系统的风险度为:
其中，rij为风险因素i对评判集中各指标j的支持度；φli为风险因素i相对于上一层次的准则l的熵权值，m为等级评判集的个数，优选为8；n为风险因素的个数优选为4，Wl为上一层次准则l的权值；t为上一层次准则l的数目，Wli为上一层第l个准则下第i个风险因素相对于其他风险因素的权值；
优选的，当R>70，则判断培训场景中的运维系统为高风险系统，若R<30则判断培训场景中的运维系统为低风险系统，若30≤R≤70则判断培训场景中的运维系统为一般风险系统。
优选的，考核模块还进行综合得分计算：Q*0.7+R*0.3，该综合计算结果体现出了在操作者操作下运维系统的状态，尤其体现了操作者所起到的安全作用。考核结束后，考核模块根据操作人员在考核中的操作表现，统计其设备认知、运维操作流程、工具选择三大模块的失分情况及操作的风险分数，并给出相应的操作建议。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，包括：
仿真模块，通过空间多叉树的方式搭建风电场的虚拟培训场景，进行运维场景重构；
人机交互模块，通过虚拟现实眼镜和/或摄像机，接收操作者手势和语音信息，判断操作者意图；
控制模块，用于根据人机交互模块确定的用户意图，控制仿真模块做相应场景显示，实现用户与虚拟培训场景间的交互。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，还包括有数据管理模块，所述的数据管理模块提供虚拟培训场景中所需的三维模型，以及人机交互过程中所使用的手势库和语音库，供仿真模块和人机交互模块调用。
3.根据权利要求1或2所述的一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，所述的控制模块包括有培训控制模块和考核控制模块：
所述的培训控制模块，用于控制仿真模块构造适于培训操作者对设备的认知及对设备运维操作的应用场景；
所述的考核模块，用于在运维培训过程中，对操作者的操作行为的正确性作出评估。
4.根据权利要求3所述的一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，所述的培训控制模块包括有固定场景漫游模块和自由漫游模块，所述的固定场景漫游模块提供操作者虚拟场景和预设的漫游路线，固定场景漫游模块自动控制仿真模块切换虚拟培训场景，所述的自由漫游模块提供操作者自由漫游场景，根据人机交互模块接收的用户语音或手势信息，控制仿真模块做相应场景的切换。
5.根据权利要求4所述的一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，所述的自由漫游模块还控制在仿真模块提供的虚拟培训场景中显示漫游者所在整个场景中的位置信息。
6.根据权利要求4或5所述的一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，所述的固定场景漫游模块和/或自由漫游模块提供的虚拟培训场景包括有风电场外部场景和风电场内部场景，所述的风电场内部场景包括塔底场景、塔筒场景以及机舱场景，所述风电场的外部场景包括天气场景；
优选的，所述的天气场景包括晴天、雨天、雪天、台风、白天、黑夜中的至少一种气候环境，所述的雨天是小雨、中雨、暴雨、雷阵雨中的任意一种。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，所述的仿真模块包括：
运维场景重构模块，用于在重构培训场景时获取数据管理模块的相应三维模型，进行三维场景的搭建；
音频添加模块，用于在重构培训场景时进行声音信息的添加并与所述的三维场景同步。
8.根据权利要求7所述的一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，所述运维场景重构模块还用于根据海上风电场场景的真实图像信息进行三维模型的贴图和动画设计；
优选的，所述运维场景重构模块控制将待维修的设备的虚拟模型叠加在培训场景中，并根据人机交互模块获取的用户动作，做相应维修场景模拟；
所述的音频添加模块采集风电现场的实时声音信号，根据不同的培训场景添加不同信道的实时声音数据。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种海上风电厂运维培训考核系统，其特征在于，所述的人机交互模块通过虚拟现实眼镜与操作者进行交互，所述的虚拟现实眼镜上设置有图像采集装置和音频接收装置，用于同时进行手势控制和语音控制，虚拟现实眼镜接收用户的手势信息和语音信息，并将所接收到的信息进行数据融合，精准地控制培训场景中的对象或切换培训场景；
优选的，所述手势控制是基于计算机视觉的手势控制方式，所述的语音控制是基于孤立词识别方式。
10.一种应用于权利要求1-9任一所述的一种海上风电厂运维培训考核系统的风险评估方法，其特征在于，包括在运维培训过程结束后，根据操作者的操作结果，对虚拟培训场景中的运维系统的安全性作出评估，包括以下步骤：
S1、确定虚拟培训场景中的风险因素，构造递阶层次结构：其中风险因素包括设备、人员、环境、管理；
S2、计算各风险因素相对权重；
S3、利用熵值计算虚拟培训场景中的运维系统的整体风险度。
其中，步骤S2中，包括以下步骤：
S101、构造风险因素集：U＝{u1,u2,u3,u4}；
S102、根据专家对各风险因素的风险程度评语，确立等级评判集：V＝{0,10,20,40,60,80,90,100}；
S103、构造模糊映射f:U→F(V)，映射f表示风险因素ui对评判集中各评语的支持程度；
S104、风险因素ui对评判集V的隶属向量：Ri＝{ri1，ri2，...，ri8}；
隶属度矩阵R为：
S105、模糊变换：
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<mi>B</mi>
<mo>=</mo>
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<mi>AR</mi>
<mo>&prime;</mo>
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<mi>a</mi>
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<mo>,</mo>
<msub>
<mi>a</mi>
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</mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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<mo>=</mo>
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<mn>2</mn>
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<mo>,</mo>
<msub>
<mi>b</mi>
<mn>4</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
R'为隶属度矩阵R的转置矩阵；
A＝(a1，a2，...，a8)为权重分配集；
B为各风险因素的相对权重，进行归一化之后，可得排序权向量，各因素的风险值W＝(W1，W2，W3，W4)；
步骤S3中，包括：
计算信息熵:表示风险因素ui的相对重要性
进行归一化处理，用于衡量风险因素ui的相对重要性的熵值；
进行归一化处理，得出风险因素ui的权值；
则运维系统的风险度为:
其中，rij为风险因素i对评判集中各指标j的支持度；φli为风险因素i相对于上一层次的准则l的熵权值，m为等级评判集的个数，优选为8；n为风险因素的个数优选为4，Wl为上一层次准则l的权值；t为上一层次准则l的数目，Wli为上一层第l个准则下第i个风险因素相对于其他风险因素的权值；
优选的，当R>70，则判断培训场景中的运维系统为高风险系统，若R<30则判断培训场景中的运维系统为低风险系统，若30≤R≤70则判断培训场景中的运维系统为一般风险系统。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110109542A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-09 | 神华铁路货车运输有限责任公司 | 虚拟演练场景中的移动控制方法、装置和虚拟演练系统 |
| CN110349467A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-10-18 | 中国民用航空飞行学院 | 一种基于增强现实的通航维修培训系统及方法 |
| CN110942202A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-03-31 | 大连伟岸纵横科技股份有限公司 | 应急演练推演方法、计算机存储介质及电子设备 |
| CN112002172A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-27 | 北京金控数据技术股份有限公司 | 一种污水处理厂三维仿真系统 |
| CN112306319A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-02-02 | 中广核工程有限公司 | 核电厂的三维仿真显示系统 |
| CN112950419A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-11 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种风电场风机运维虚拟培训及应急演练系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106781810A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-05-31 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 基于3d虚拟仿真系统的风力发电机对中维护操作方法 |
| CN106803391A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-06-06 | 国网山东省电力公司济宁供电公司 | 一种基于虚拟现实的配网不停电作业培训系统及培训方法 |
-
2017
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106781810A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-05-31 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 基于3d虚拟仿真系统的风力发电机对中维护操作方法 |
| CN106803391A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-06-06 | 国网山东省电力公司济宁供电公司 | 一种基于虚拟现实的配网不停电作业培训系统及培训方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 董韬: "电网规划项目综合评价研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 经济与管理科学辑》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110109542A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-09 | 神华铁路货车运输有限责任公司 | 虚拟演练场景中的移动控制方法、装置和虚拟演练系统 |
| CN110349467A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-10-18 | 中国民用航空飞行学院 | 一种基于增强现实的通航维修培训系统及方法 |
| CN110349467B (zh) * | 2019-07-12 | 2020-10-20 | 中国民用航空飞行学院 | 一种基于增强现实的通航维修培训系统及方法 |
| CN110942202A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-03-31 | 大连伟岸纵横科技股份有限公司 | 应急演练推演方法、计算机存储介质及电子设备 |
| CN110942202B (zh) * | 2019-12-02 | 2023-12-12 | 江苏伟岸纵横科技股份有限公司 | 应急演练推演方法、计算机存储介质及电子设备 |
| CN112002172A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-27 | 北京金控数据技术股份有限公司 | 一种污水处理厂三维仿真系统 |
| CN112306319A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-02-02 | 中广核工程有限公司 | 核电厂的三维仿真显示系统 |
| CN112950419A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-11 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种风电场风机运维虚拟培训及应急演练系统 |
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