CN109003531A - 基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，包括一个教师计算机、机柜和多个电工作业综合实训装置，其中机柜中有电源与交换机，教师计算机通过以太网和交换机与各个电工作业综合实训装置进行通信；电工作业综合实训装置主要分为高压成套配电综合实训装置、柱上变压器综合实训装置、电力电缆绝缘测试综合实训装置。其优点是：由考试计算机根据接收到的信号进行自动判分，无需公证人员现场检测，使考核更全面、更高效、更公正。在考试结束后考试计算机自动收集学员或者考生在考试过程中的操作安全行为的数据信息，上传至服务器，建立一个独有的安全行为档案，供后期企业、学校的调取与应用。

Description

基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统

技术领域

本发明涉及一种基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统。

背景技术

电工作业中高压电工是电工中的一种，是变电，配电的一种工作，110KV，35KV，10KV，6KV的电压等级的变电所是它的工作范围。在从事工作前需进行相关证件的考核。高压电工技术的发展越来越广泛，现有越来越多的高等工科院校、职业技术院校的课程之一，作为电工作业课程教学体系重要组成部分的高压电工实训与考核，通过在电工作业实验设备上进行高压电工作业方面实训，激发学生的学习兴趣，锻炼学生的实际动手能力，使学生更容易地掌握电工作业理论知识；通过高压电工作业实训的考核，一方面可以考察学员的学习情况，另一方面可以为企业、院校、政府提供学员们电工作业学习与考试能力数据分析的依据。因此，电工作业实训考核系统起到极其重要的作用。

目前研制的电工作业实训系统主要是普通类型的电工作业实训系统。在考场过程中，需要监察人员到场监督，以便实时监测考生在操作过程中每一步操作行为与最终操作结果，以便进行等级评定。这种普通类型的电工作业考核过程具有考核检测点不全面，存在安全隐患等问题，为了解决这些问题，本发明所制的基于网络的电工作业实操综合考核系统在上述背景下应运而生。电工作业考核因此朝着智能化、网络化、集成化、人工智能化的方向发展，可以更全面、更公正地对学生进行实训和考核，从而提高考核效率。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足，提供一种基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统。该系统由考试计算机根据接收到的信号进行自动判分，无需公证人员现场检测，使考核更全面、更高效、更公正。在考试结束后考试计算机自动收集学员或者考生在考试过程中的操作安全行为的数据信息，上传至服务器，建立一个独有的安全行为档案，供后期企业、学校的调取与应用。

本发明的技术方案是：一种基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，包括一个教师计算机、机柜和多个电工作业综合实训装置，其中机柜中有电源与交换机，教师计算机通过以太网和交换机与各个电工作业综合实训装置进行通信，向电工作业综合实训装置分配考试机位与设备；电工作业综合实训装置主要分为三部分，即高压成套配电综合实训装置、柱上变压器综合实训装置、电力电缆绝缘测试综合实训装置；高压成套配电综合实训装置内部主要构成为：触摸查询机、平板电脑、安全行为检测模块、控制模块；柱上变压器综合实训装置内部主要构成为：触摸查询机、平板电脑、仿真智能围栏模块、跌落式熔断器检测模块、柱上变压器检测模块、安全行为检测模块、控制模块；电力电缆绝缘测试综合实训装置内部主要构成为：触摸查询机、电力电缆绝缘检测模块、安全行为检测模块。

所述的触摸查询机中包含相应考试系统、自动评分系、3D仿真系统， 3D仿真系统可仿真实模拟部分电工作业中的考试场景，并完成部分考点检测，如考生是否正确选取考核过程中所需的仪器仪表、安全作业工具等，另外在3D仿真系统中设有排故检测，考生可在3D仿真系统中实现非破坏性故障排除；该自动评分系统在考生操作结束后，将考生在实训与考核中的安全行为数据信息整理为一个安全行为档案，并上传至服务器中。

所述的高压成套配电综合实训装置内部中安全行为检测模块，包含了个人安全防护检测子模块、验电子模块、接地子模块等不同检测安全行为操作的子模块，这些子模块与控制模块中微处理器自子模块相连进行信号传输；同样的在柱上变压器综合实训装置、电力电缆绝缘测试综合实训装置中的安全行为检测模块有着与此类似的功能，使得电工作业综合实训装置能够实时监测考生的安全行为。

所述的高压成套配电综合实训装置与柱上变压器综合实训装置平板电脑，具备智能填写操作票子模块以及利用AR技术实现设备检测系统子模块；设备检测系统子模块是利用了现实增强技术（AR），可完成高压成套配电实训装置中的巡检考核，如，在巡检过程中设备所处状态、运行方式、开关柜中指示灯作用等，以此完成相应考点检测；

所述的高压成套配电综合实训装置内部控制模块中子模块连接关系为：微控制器子模块与网络通信子模块、故障设置子模块、指示灯子模块相连接，各个子模块之间可进行信号传输与指令传送；

所述的柱上变压器综合实训装置中的仿真智能围栏模块，模拟真实围栏工作，可以对设置安全警戒过程中操作者的行为进行实时监测，如围栏摆放位置是否正确、围栏开合度是否正确等，并将这种检测结果反馈与计算机等接收设备中，另外此智能围栏可完成组网功能。

所述的柱上变压器综合实训装置中的跌落式熔断器检测模块内部子模块包含：模拟风向子模块与跌落式熔断器操作检测子模块，这两个子模块均与柱上变压器综合实训装置的控制模块中的微控制器子模块相连，进行信号的传输实现自动检测考生考试行为。

所述的柱上变压器综合实训装置中的柱上变压器检测模块中，调节开关检测子模块与绝缘检测子模块同样与微控制器子模块相连，进行信号传输，因此完成自动化检测考生调节开关动作与绝缘操作行为。

所述的电力电缆绝缘测试综合实训装置中的电力电缆绝缘检测模块内含仿真电缆与仿真兆欧表。仿真兆欧表可真实的模拟常用兆欧表的测量过程，当操作者根据要求进行绝缘测定时，仿真兆欧表中控制子模块与计算机开始实时检测操作者执行的每一具体步骤的规范性以及实施步骤的先后顺序。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1) 该智能考核的电工作业综合实训系统采用软件和硬件相结合的方法，可同时进行三部分电工作业综合实训装置的考核，即高压成套配电综合实训装置考核、柱上变压器综合实训装置考核、电力电缆绝缘测试综合实训装置考核；软件部分除了具备考试系统、自动判分系统，触摸查询机中还装有3D仿真系统，平板电脑中装有AR设备检测系统；3D仿真系统可仿真实模拟部分电工作业中的考试场景并完成部分考点检测，如考生是否正确选取考核过程中所需的仪器仪表、安全作业工具等，另外在3D仿真系统中设有排故检测，考生可在3D仿真系统中实现非破坏性故障排除；而设备检测系统子模块是利用了现实增强技术（AR），可完成高压成套配电实训装置中的巡检考核，如，在巡检过程中设备所处状态、运行方式、开关柜中指示灯作用等，以此完成相应考点检测；硬件部分，考试中涉及到的硬件设备或者元器件均经过智能化改造，经过改造过的硬件设备可进行正常工作，并且与相应模块结合，完成实时检测功能。

2)智能考核的电工作业综合实训系统中设有安全行为检测模块，该模块存在于电工实训系统中三个实训装置中。安全行为检测模块中包含了个人安全防护检测子模块、验电子模块、接地子模块等不同检测安全行为操作的子模块，这些子模块与控制模块中微处理器自子模块相连进行信号传输，使得电工作业综合实训装置能够实时监测考生的安全行为，结合考试系统为考生的安全行为操作进行自动化评估与判分。

3）该智能考核的电工作业综合实训系统实现了，在进行高压成套配电综合实训装置考核、柱上变压器综合实训装置考核、电力电缆绝缘测试综合实训装置考核过程中均由考试计算机根据接收到的信号，进行自动判分，无需公证人员现场检测，使得电工作业考核更全面、更高效、更公正。并且在考试结束后可以利用考试系统中部分功能，使得考试计算机自动收集学员或者考生在实训与考试过程中的操作安全行为的数据信息，上传至服务器，并为该考生建立一个独有的安全行为档案，供后期企业、学校的调取与应用。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发的结构示意框图。

图2是电工作业综合实训装置内部结构示意框图。

图3为高压成套配电综合实训装置外观结构示意图。

图4为柱上变压器综合实训装置外观结构示意图。

图5为电力电缆绝缘测试综合实训装置外观结构示意图。

图6是本发明的基本考试流程图。

图中，(1) 机柜，(2)触摸查询机，(3)平板电脑，(4)验电棒、接地线，(5)跌落式熔断器，(6)仿真兆欧表，(7)柱上变压器，(8)仿真电桥，(9)模拟风向显示屏，(10)验电棒、放电棒、接地线，(11)仿真智能围栏，(12)扶梯， (13)仿真电缆。

具体实施方式

如图1-6所示，基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，主要包括：一个教师计算机、机柜（1）和多个电工作业综合实训装置，其中机柜中有电源与交换机，教师计算机通过以太网和交换机与各个电工作业综合实训装置进行通信，向电工作业综合实训装置分配考试机位与设备；电工作业综合实训装置主要分为三部分，即高压成套配电综合实训装置、柱上变压器综合实训装置、电力电缆绝缘测试综合实训装置；高压成套配电综合实训装置内部主要由四个模块构成，分别为触摸查询机（2）、平板电脑（3）、安全行为检测模块、控制模块；柱上变压器综合实训装置内部主要由触摸查询机（2）、平板电脑（3）、仿真智能围栏模块、跌落式熔断器检测模块、柱上变压器检测模块、安全行为检测模块、控制模块构成；电力电缆绝缘测试综合实训装置内部主要构成为：触摸查询机、电力电缆绝缘检测模块、安全行为检测模块。

在高压成套配电综合实训装置中，触摸查询机（2）中内设考试系统与自动评分系统，并且在考试系统中利用3D检测软件完成部分考点检测，如在进行高压开关柜的故障排除工作时，即可在该软件检测系统中进行操作；考试系统在考生进入考场后为考生下发考题，考生开始答题，操作前需利用平板电脑进行操作票的填写，随后进行工具选择、个人防护等操作前准备工作。在进行高压成套配电设备检测工作时，可使用平板电脑中AR技术的设备检测系统进行设备检测与巡查工作；考试过程中，通过高压成套配电综合实训装置中安全行为检测模块内设的不同检测安全行为操作的子模块对考生操作行为进行检测，主要有验电棒、接地线（4）、挂牌警示、高压柜警报等。另外，在高压成套配电综合实训中所用到的设备仪器均是经过智能化改造的仿真设备，该仿真设备除了可以完成真实设备所具备的工作外，还可与控制模块中微处理器自子模块相连进行信号传输，以此检测考生对于硬件设备的使用情况；控制模块中微控制器模块与网络通信子模块、故障设置子模块、指示灯控制子模块相连，并将控制模块所接收到的所有信号与考试软件进行传送；其中，故障设置子模块可对高压开关柜进行故障设置，考生在接收到故障信号后，在触摸查询机中进行排故操作；

在柱上变压器综合实训装置中，触摸查询机内同样设有考试系统、自动评分系统、3D检测软件系统，触摸查询机将完成发放考试试题、自动评分、部分考点检测功能；考生在进行考试前在平板电脑前进行操作票填写，并做好考前准备工，如考试工具、仪表的选择，个人安全防护工作等，在这里，选用的所有操作工具、仪器仪表均是经过智能化改造，可以实现实时监测考生的操作行为并将考试行为变为电信号传递给计算机考试系统中；实训装置中的仿真智能围栏模块中主要由控制子模块、网络通信子模块、充电子模块构成，控制子模块主要用于检测考生在设置智能围栏过程中，是否进行正确操作，如仿真智能围栏（11）摆放位置、仿真智能围栏开合度等，并与考试系统模块进行数据信息的传输；跌落式熔断器检测模块中的模拟风向子模块用于模拟室外环境，检测不同风向时对于跌落式熔断器（5）的连接处理，考生在操作跌落式熔断器（5）时熔断器操作检测子模块实时监测考生动作；柱上变压器检测模块中调节开关子模块中运用了仿真电桥，可以进行直流电压测量，通过测量后的结果进行调节开关档位的重新选择；仿真兆欧表（6）应用于绝缘检测子模块，是对柱上变压器（7）的绝缘性进行测量，测量结束后需用到仿真放电棒进行放电操作；柱上变压器综合实训装置中的安全行为检测模块与高压成套配电综合实训装置红的安全行为检测模块相同，都是用于检测操作者的安全行为规范性，在这里要对柱上变压器（7）和架空线分别进行验电、放电、接地等安全行为操作；控制模块同样与其他模块进行连接，并对相互传输数据信号；

电力电缆绝缘测试综合实训装置中，触摸查询机、安全行为检测模块与上述两种装置中的功能类似，而电力电缆绝缘监测模块中主要运用到仿真电缆与仿真兆欧表；仿真电缆可模拟真实电缆的工作，使得考生根据试题在仿真开关柜中进行电力电缆实操训练与考核，并且通过控制模块将考生所有操作行为转换为数据信号传递给考试系统，实现对考生操作电力电缆的实时监测性。

在该电工作业综合实训系统中，所用到的所有仪器、仪表等工作用具与设备，均是经过智能化改造过后的，其特点是可模拟常见仪器仪表等用具进行工作，同时对于考生的使用情况进行实时检测；触摸查询机中的3D仿真软件使用实现非破坏性故障设置及排除功能。

此次平板电脑中引入一种新的智能化技术，即增强现实技术（AR）也是该设备中的创新部分。在平板电脑中设计一款与AR技术结合的设备检测系统，该系统可以完成国家安监总局（应急管理部）发布最新电工作业考核方案实操考核标准中10kV高压成套配电装置的巡视检查（K22）以及其他部分考点的考核，具体操作是通过在此系统中提前设置好正确的高压成套配电装置系统以及相关数据信息，在进行该项目的考核时，考生只需将平板电脑对准需要检测设备进行拍照，随后设备检测系统生成与之相应的检测试题或者资料，供考生进行答题。该系统的使用不但可以全面完成符合国家安全总局发布的考试纲领，而且实现了智能化检测考生行为的效果，提高考试效率。

自动评分系统在工程实训考核过程中，可根据考生对某项特定任务的考核过程中的所有操作行为与动作，通过安全行为检测模块、控制模块、平板电脑等将考生在操作过程中的具体操作行为的检测结果传递与相应的考试系统中，由考试系统根据接收到的信号进行自动评分，并将成绩上传至服务器中。该智能考核的电工作业综合实训系统可以收集学员或者考生在实训与考试过程中，操作安全行为的数据信息，并建立一个安全行为档案，供后期企业、学校的调取与应用。

Claims (10)

1.一种基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，包括一个教师计算机、机柜和多个电工作业综合实训装置，其中机柜中有电源与交换机，教师计算机通过以太网和交换机与各个电工作业综合实训装置进行通信，向电工作业综合实训装置分配考试机位与设备；电工作业综合实训装置主要分为三部分，即高压成套配电综合实训装置、柱上变压器综合实训装置、电力电缆绝缘测试综合实训装置；高压成套配电综合实训装置内部主要构成为：触摸查询机、平板电脑、安全行为检测模块、控制模块；柱上变压器综合实训装置内部主要构成为：触摸查询机、平板电脑、仿真智能围栏模块、跌落式熔断器检测模块、柱上变压器检测模块、安全行为检测模块、控制模块；电力电缆绝缘测试综合实训装置内部主要构成为：触摸查询机、电力电缆绝缘检测模块、安全行为检测模块。

2.根据权利要求1所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的触摸查询机中包含相应考试系统、自动评分系、3D仿真系统，3D仿真系统可仿真实模拟部分电工作业中的考试场景，并完成部分考点检测，如考生是否正确选取考核过程中所需的仪器仪表、安全作业工具，另外在3D仿真系统中设有排故检测，考生可在3D仿真系统中实现非破坏性故障排除；该自动评分系统在考生操作结束后，将考生在实训与考核中的安全行为数据信息整理为一个安全行为档案，并上传至服务器中。

3.根据权利要求1所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的高压成套配电综合实训装置内部中安全行为检测模块，包含了个人安全防护检测子模块、验电子模块、接地子模块等不同检测安全行为操作的子模块，这些子模块与控制模块中微处理器自子模块相连进行信号传输。

4.根据权利要求1所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的高压成套配电综合实训装置与柱上变压器综合实训装置平板电脑，具备智能填写操作票子模块以及利用AR技术实现设备检测系统子模块；设备检测系统子模块是利用了现实增强技术（AR），可完成高压成套配电实训装置中的巡检考核，以此完成相应考点检测。

5.根据权利要求1所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的高压成套配电综合实训装置内部中控制模块内部子模块连接关系为：微控制器子模块与网络通信子模块、故障设置子模块、指示灯子模块相连接，进行各个子模块之间的信号传输与指令传送。

6.根据权利要求1所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的柱上变压器综合实训装置中的仿真智能围栏模块，模拟真实围栏工作，可对设置安全警戒过程中操作者的行为进行实时监测，围栏摆放位置是否正确、围栏开合度是否正确，并将这种检测结果反馈与计算机等接收设备中，此智能围栏可完成组网功能。

7.根据权利要求1所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的柱上变压器综合实训装置中的跌落式熔断器检测模块内部子模块包含：模拟风向子模块与跌落式熔断器操作检测子模块，这两个子模块均与柱上变压器综合实训装置的控制模块中的微控制器子模块相连。

8.根据权利要求1所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的柱上变压器综合实训装置中的调节开关检测子模块与绝缘检测子模块同样与微控制器子模块相连，进行数据信号的传输。

9.根据权利要求1所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的电力电缆绝缘测试综合实训装置中的电力电缆绝缘检测模块内含仿真电缆与仿真兆欧表。

10.根据权利要求9所述的基于网络具有智能考核的电工作业综合实训系统，其特征在于：所述的仿真兆欧表可真实的模拟常用兆欧表的测量过程，当操作者根据要求进行绝缘测定时，仿真兆欧表中控制子模块与计算机开始实时检测操作者执行的每一具体步骤的规范性以及实施步骤的先后顺序。