CN109147426A - 一种一体式vr教育实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种一体式VR教育实训系统，包括布置于线下的VR实训装置、教师客户端、学生客户端和服务端，通过教师客户端下发任务，经服务端传递至学生客户端，学生客户端根据下发的任务通过任务二维码或者生物识别信息打开门禁设备，进入VR实训装置完成相应课后任务，任务完成后服务端将任务报告发送至教师客户端和学生客户端，完成知识的有效反馈。本发明通过逼真的虚拟现实场景，1：1为学生具象化了抽象的知识点，让学生的理解和学习变得容易。提高知识传递效率的同时，对效果反馈和教学评估工作提供真实有效的智能分析和推荐，实现现代化教学手段。

Description

一种一体式VR教育实训系统

技术领域

本发明主要涉及高等教育领域的虚拟现实(VR)技术，具体涉及一种一体式 VR教育实训系统。

背景技术

高等教育是教育系统中互相关联的各个重要组成部分之一。在国家政策的指引下，高等教育越来越注重“提高人才培养质量”，朝着多样化方向发展。从单一结构向多种结构演化，这是当今世界高等教育改革的重要态势之一。现代社会发展对高等教育改革提出了新的要求，现代科技与生产的发展，是以多样化为基本特征的，反映到高等教育中就是课程和教学手段的多样化。在这样“高标准、严要求”的前提下，传统教学手段“知识多，课时少；说得多，练得少；抽象多，具象少”的局限性就成为了高等教育改革的主要阻力之一。

随着虚拟现实(VR)技术的应用普及，如何将虚拟现实(VR)技术与高等教育的知识点相结合是一个新兴课题。

发明内容

本发明的目的是为高等教育提供一种基于教学知识，结合现代科技，融合多样化特征，贯穿国家“提高人才培养质量”理念，高效集成的一体式VR教育实训装置的教学手段。打破传统教学手段的局限性，推动传统教学向现代教学的改革进程。

本发明采用以下技术方案：

一种一体式VR教育实训系统，其特征在于：包括布置于线下的VR实训装置、教师客户端、学生客户端和服务端，其中，

VR实训装置，包括箱体、控制终端、VR设备、用于开启和关闭箱体的门禁设备；所述控制终端分别与VR设备、门禁设备和服务端通信连接；所述控制终端和VR设备均位于箱体内；

教师客户端，与服务端通信连接，用于向对应学生用户下达任务，并传输至服务端；

服务端，一方面根据教师客户端下达的所述任务，向该任务对应学生客户端下发任务提醒；另一方面接收控制终端传输过来的、门禁设备所采集信息，并判断该信息是否符合执行该任务的条件，并将判断结果发送至控制终端；

学生客户端，与服务端通信连接，用于接收服务端下发的任务提醒；

控制终端根据服务端的判断结果控制门禁设备，若结果为符合，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。

进一步，所述服务端根据教师客户端下达的所述任务，生成对应的任务识别码，并下发至学生客户端；门禁设备扫描或输入所述任务识别码开启所述箱体。

进一步，所述学生客户端采集学生用户的生物识别信息和对应身份信息，并上传至服务端；

教师客户端下达的任务中包含有学生用户的身份信息；

门禁设备采集学生用户的生物识别信息，并经控制终端传输至服务端；

服务端根据学生客户端上传的生物识别信息和身份信息的对应关系，判断门禁设备所采集学生用户的生物识别信息对应的身份信息是否存在未完成的任务，若是，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集生物识别信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。

进一步，所述生物识别信息为虹膜识别信息、指纹识别信息、人脸识别信息、声纹识别信息。

进一步，所述判断该信息是否符合执行该任务的条件，具体为：

S1、判断门禁设备所采集学生用户的信息是否存在未完成的任务，若是，执行步骤S2；否则所述判断结果为不符合；

S2：判断该门禁设备所对应VR实训装置中是否包含该任务对应的实训内容，若是，执行步骤S3；否则所述判断结果为不符合；

S3、判断该门禁设备所对应VR实训装置当前是否有用户正在使用中，若是，所述判断结果为不符合；否则所述判断结果为符合。

进一步，所述VR实训装置还包括与控制终端通信连接的交互终端，所述控制终端开启门禁设备后，将门禁设备所采集信息对应的学生用户信息及任务列表显示于交互终端上，根据学生用户所选择的任务调取对应的实训内容，引导用户佩戴VR设备完成相应任务并记录用户完成任务情况，任务完成后控制终端结束任务，并将记录用户完成任务情况的记录文件上传至服务端。

进一步，所述服务端根据记录文件生成并储存任务报告，并将任务报告发送至教师客户端和学生客户端。

进一步，所述学生客户端还包括预约模块，用于向服务端发起预约请求；服务端根据该预约请求向学生客户端推送符合其预约时间、包含任务对应实训内容的VR实训装置的列表，以及各VR实训装置的位置信息。

进一步，所述箱体内设有分别与控制终端通信连接的烟雾报警器和通风装置；所述烟雾报警器检测烟雾浓度并将检测信号传递至控制终端，控制终端控制所述门禁设备开启或断电，并开启通风装置。当烟雾报警器检测到烟雾时，控制终端控制门禁设备开启或断电，并及时开启通风装置将烟雾排除，使得发生火灾时能为用户提供逃生通道，避免因火灾引起断电而被困箱体内无法逃出的情况。

进一步，所述教师客户端、学生客户端为微信小程序或者独立的移动APP。

进一步，所述VR实训装置还包括监控系统、恒温系统、远程求助系统、环绕音响设备、液晶显示器、LED全彩显示器等。

进一步，所述VR设备包括光学定位头盔、光学定位手柄、光学定位基站、磁吸式充电器。

一种VR教育实训方法，其特征在于包括：

教师客户端向对应学生用户下达任务，并传输至服务端；

服务端根据教师客户端下达的所述任务，向该任务对应学生客户端下发任务提醒；

学生用户根据学生客户端所接收服务端下发的任务提醒，到达VR实训装置后，门禁设备采集学生用户信息，并经控制终端传输至服务端；

服务端接收控制终端传输过来的、门禁设备所采集信息，并判断该信息是否符合执行该任务的条件，并将判断结果发送至控制终端；

控制终端根据服务端的判断结果控制门禁设备，若结果为符合，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。

进一步，所述方法中，所述服务端根据教师客户端下达的所述任务，生成对应的任务识别码，并下发至学生客户端；门禁设备扫描或输入所述任务识别码开启所述箱体；

或者，所述学生客户端采集学生用户的生物识别信息和对应身份信息，并上传至服务端；

教师客户端下达的任务中包含有学生用户的身份信息；

门禁设备采集学生用户的生物识别信息，并经控制终端传输至服务端；

服务端根据学生客户端上传的生物识别信息和身份信息的对应关系，判断门禁设备所采集学生用户的生物识别信息对应的身份信息是否存在未完成的任务，若是，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集生物识别信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。

进一步，所述方法中，所述判断该信息是否符合执行该任务的条件，具体为：

S1、判断门禁设备所采集学生用户的信息是否存在未完成的任务，若是，执行步骤S2；否则所述判断结果为不符合；

S2：判断该门禁设备所对应VR实训装置中是否包含该任务对应的实训内容，若是，执行步骤S3；否则所述判断结果为不符合；

S3、判断该门禁设备所对应VR实训装置当前是否有用户正在使用中，若是，所述判断结果为不符合；否则所述判断结果为符合；

进一步，所述方法中，所述VR实训装置还包括与控制终端通信连接的交互终端，所述控制终端开启门禁设备后，将门禁设备所采集信息对应的学生用户信息及任务列表显示于交互终端上，根据学生用户所选择的任务调取对应的实训内容，引导用户佩戴VR设备完成相应任务并记录用户完成任务情况，任务完成后控制终端结束任务，并将记录用户完成任务情况的记录文件上传至服务端。

进一步，所述方法中，所述服务端根据记录文件生成并储存任务报告，并将任务报告发送至教师客户端和学生客户端；

进一步，所述方法中，所述学生客户端还包括预约模块，用于向服务端发起预约请求；服务端根据该预约请求向学生客户端推送符合其预约时间、包含任务对应实训内容的VR实训装置的列表，以及各VR实训装置的位置信息。

与现有技术相比，本发明依托于微信小程序(也可以是其他客户端应用)、软件平台系统、服务端和硬件功能的集成，它能轻松的实现知识传递与反馈，为老师和同学构建起知识回路。将课本内外的知识，在长时间段内提供学生自由学习，解决课时问题；既提供知识学习又提供实训机会，让学生学了就能练，加深知识印象与实训经验；逼真的虚拟现实场景，1：1为学生具象化了抽象的知识点，让学生的理解和学习变得容易。提高知识传递效率的同时，对效果反馈和教学评估工作提供真实有效的智能分析和推荐，实现现代化教学手段。

附图说明

图1为本发明结构框图。

图2为本发明的结构原理框图。

图3为本发明的流程框图。

图4为VR实训装置所含部件的框图。

图5为本发明的箱体前视结构示意图。

图6为本发明的箱体后视结构示意图。

图7为本发明的箱体俯视结构示意图。

图8为本发明的安全系统结构示意图。

图9为本发明的任务APP自动更新流程框图。

图10为本发明的预约VR实训装置流程框图。

图11为本发明的安全系统流程框图。

图中，1-箱体，2-控制中心，3-VR设备，31-光学定位头盔，32-光学定位手柄， 33-光学定位基站，34-磁吸式充电器，4-门禁设备，5-平坦区域，6-盲道区域，7- 压感装置，8-控制终端，9-远程求助系统，10-摄像头，11-环绕音响设备，12-电源插座，13-显示装置，14-恒温系统，16-声音警报装置，17-交互终端，18-振动警报装置，19-发光指示装置，20-烟雾报警器，21-备用电源，22-路由器，23-通风装置， 24-紧急报警按钮，25-gps模块，26-警报发生器，27-电闸，28-电源。

具体实施方式

为了便于理解本发明技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

如图1、图2所示，一种一体式VR教育实训系统，包括布置于线下的VR 实训装置、教师客户端、学生客户端和服务端，其中，

VR实训装置，包括拼装墙体拼合而成的箱体1、控制终端8、交互终端17、 VR设备3、用于开启和关闭箱体的门禁设备4；所述控制终端8分别与VR设备 3、门禁设备4和服务端通信连接；所述控制终端8和VR设备3均位于箱体1 内；本实施例中控制终端8具体为一主机，交互终端17为与主机连接的15.6寸液晶触摸显示器，VR设备3包括光学定位头盔31、光学定位手柄32、光学定位基站33、磁吸式充电器34。

教师客户端，与服务端通信连接，用于向对应学生用户下达任务，并传输至服务端；

服务端，一方面根据教师客户端下达的所述任务，生成对应的任务识别码，向该任务对应学生客户端下发任务提醒及任务识别码(门禁设备扫描或输入所述任务识别码可以开启箱体)；另一方面接收控制终端传输过来的、门禁设备所采集信息，并判断该信息是否符合执行该任务的条件，并将判断结果发送至控制终端；

学生客户端，与服务端通信连接，用于接收服务端下发的任务提醒和任务识别码；

控制终端根据服务端的判断结果控制门禁设备，若结果为符合，控制终端控制门禁设备开启，将门禁设备所采集信息对应的学生用户信息及任务列表显示于液晶触摸显示器上，根据学生用户所选择的任务调取对应的实训内容(控制终端中预先安装有对应VR仿真软件，根据液晶触摸显示器选择的任务调取对应VR 仿真软件)，引导用户佩戴VR设备完成相应任务并记录用户完成任务情况，任务完成后控制终端结束任务，并将记录用户完成任务情况的记录文件上传至服务端，服务端根据记录文件生成并储存任务报告，并将任务报告发送至教师客户端和学生客户端，完成知识的有效反馈；若结果为不符合，门禁设备不开启。

其中，服务端判断该信息是否符合执行该任务的条件，具体为：

S1、判断门禁设备所采集学生用户的信息是否存在未完成的任务，若是，执行步骤S2；否则所述判断结果为不符合；

S2：判断该门禁设备所对应VR实训装置中是否包含该任务对应的实训内容，若是，执行步骤S3；否则所述判断结果为不符合；

S3、判断该门禁设备所对应VR实训装置当前是否有用户正在使用中，若是，所述判断结果为不符合；否则所述判断结果为符合。

教师客户端、学生客户端为微信小程序或者独立的移动APP(如掌上课堂)，通过网络与服务端连接。除了上述作用外，教师客户端可以创建班级并生成班级识别码(学生客户端通过班级识别码加入对应班级)并可以管理所创建的班级，可以查看任务列表，并向班级中的学生下达任务，通过网络连接服务端并将任务下发至服务端；服务端接收教师客户端下达的任务并生成包含对应学号及任务ID 的任务识别码，本实施例为任务二维码，并通过网络将任务识别码及任务发送至对应学生客户端中。

除上述以外，服务端内保存已有VR仿真软件的信息，及VR仿真软件安装包。安装好VR实训装置后，根据VR实训装置的所有学校，设备编号，管理人员等信息，在服务端上完成该VR实训装置的设备注册，即表示该VR实训装置可以投入使用。服务端记录VR实训装置的注册学校信息，包括教师、学生、学校拥有的任务列表、学校拥有的VR实训装置列表。

除了采用任务二维码扫码开启门禁设备外，也可采用生物识别如虹膜识别信息、指纹识别信息、人脸识别信息、声纹识别信息等方法开启，需要学生客户端采集学生用户的生物识别信息和对应身份信息，并上传至服务端；教师客户端下达的任务中包含有学生用户的身份信息；门禁设备采集学生用户的生物识别信息，并经控制终端传输至服务端；服务端根据学生客户端上传的生物识别信息和身份信息的对应关系，判断门禁设备所采集学生用户的生物识别信息对应的身份信息是否存在未完成的任务，若是，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集生物识别信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。

此外学生客户端还包括预约模块，用于向服务端发起预约请求；服务端根据该预约请求向学生客户端推送符合其预约时间、包含任务对应实训内容的VR实训装置的列表，以及各VR实训装置的位置信息。

作为优选，箱体1为拼装墙体围合而成的封闭空间，所述拼装墙体由玻璃、玻璃钢、板材、钢结构和隔音棉组成。采用了拆解拼装的组合方式，打造高科技现代外观的同时，在制作、运输、使用上都更加便捷。

实际使用中，安装好VR实训装置后，根据VR实训装置的所有学校，设备编号，管理人员等信息，在服务端完成该VR实训装置的设备注册，即表示该VR 实训装置可以投入使用。

服务端记录VR实训装置的注册学校信息，包括教师、学生、学校拥有的任务列表、学校拥有的VR实训装置设备列表。

教师客户端/学生客户端以微信小程序或者独立的移动App(例如掌上课堂等)实现，以下以微信小程序为例进行说明。

教师通过注册微信，并打开微信小程序(相当于教师客户端)完成身份认证。教师使用程序内的班级创建功能，创建班级，并生成班级识别码。

学生通过注册微信，并打开微信小程序(相当于学生客户端)完成身份认证，使用教师提供的班级识别码，加入教师所创建的班级。

教师可以管理所创建的班级，查看学生信息，浏览本校拥有的任务列表。教师在任务列表中选择想要发布的任务，选择发布，即可向所选班级的学生下达任务。

当教师的任务发布成功后，服务端会根据学生信息，生成对应的任务二维码，并向学生的微信账号推送任务提醒，学生打开任务提醒进入微信小程序，即可查看教师发布的任务，以及对应的任务二维码。

当学生想要去完成任务时，通过微信小程序的预约功能，浏览本校的VR实训装置列表，选择想要使用的VR实训装置，进行VR实训装置使用权的预约。

在预约时间到之前，学生会收到服务端发出的预约时间快到了的提醒，学生即可前往预约的VR实训装置所在地点。学生使用任务二维码开启VR实训装置的门禁系统，进入VR实训装置内部完成任务。

VR实训装置的门禁设备在识别学生的任务二维码之后，将识别到的学生信息发送至VR实训装置的控制终端，由控制终端上传至服务端，由服务端来判断该学生是否符合执行任务的条件，并将判断结果发送回VR实训装置的控制终端，如果符合条件，门禁设备开启，学生可以进入VR实训装置内部，否则，门禁设备不开启并发出提醒，该学生不符合条件无法进入。

当学生进入VR实训装置后，VR实训装置的控制终端会在交互终端(触摸屏显示器)上显示学生信息，与学生获取的任务列表。

学生根据触摸屏显示器上显示的任务列表，选择想要进行的任务。当任务选择后，控制终端打开已经安装在系统中的任务模块(VR仿真软件)，并在触摸屏显示器上发出提示，请学生佩戴VR设备。

学生佩戴VR设备进行任务相关操作。任务模块内会设置多个知识点以及操作点，学生根据提示，完成相关操作，每个知识点和操作点都会自动记录学生的实际答题和操作情况，并计算分值，生成一份记录文件。

当学生完成任务后，任务模块(VR仿真软件)会向VR实训装置的控制终端发出信号，告知任务结束，控制终端关闭任务模块(VR仿真软件)，并向服务端上传生成的记录文件，然后提醒学生取下VR设备，并放置好VR设备后，离开。

当服务端接收到控制终端上传的学生的记录文件后，会自动解析并根据任务报告模板生成一份可读的任务报告，并保存在服务器中。最后，相应的报告会第一时间发送至老师和学生，两者都可以通过微信小程序查看到由服务端生成的任务报告。完成知识的有效反馈。

如图3所示，采用图1所示的一体式VR教育实训系统的方法为：

教师客户端向对应学生用户下达任务，并传输至服务端；

服务端根据教师客户端下达的所述任务，生成包含学号及任务ID的任务二维码，向该任务对应学生客户端下发任务提醒及任务二维码；

学生用户根据学生客户端所接收服务端下发的任务提醒及任务二维码，可预约VR实训装置，到达VR实训装置后，在门禁设备处扫描任务二维码，并经控制终端传输至服务端；

服务端接收控制终端传输过来的、门禁设备所采集信息，并判断该信息是否符合执行该任务的条件，并将判断结果发送至控制终端；

控制终端根据服务端的判断结果控制门禁设备，若结果为符合，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。完成任务后，控制终端将记录用户完成任务情况的记录文件上传至服务端，服务端根据记录文件生成并储存任务报告，并将任务报告发送至教师客户端和学生客户端，完成知识的有效反馈。

本发明VR实训装置、服务端、教师客户端和学生客户端对应的详细功能如图4所示，下面详细介绍：

VR实训装置

硬件控制：照明设备，电脑，空调等的开关与调控。

任务APP更新：如图9所示，通过操作系统软件实现对任务APP的管理，定时查询本校的任务是否有更新，如果有，自动更新任务APP。(任务APP即 VR仿真软件)。

开始任务：通过操作系统软件，根据学生及其任务信息，显示对应的任务开始按钮。

监控视频转录：VR实训装置内安装有监控系统，并能保存和上传监控视频。

教师客户端/学生客户端

查看任务报告：当学生在VR实训装置内完成任务时，任务的完成信息会被上传至服务端，可在对应客户端内进行查看。

设备预约：如图10所示，由服务端提供设备列表与使用信息，根据用户的选择，显示用户排队人数，计算用户可以使用设备的大致时间。

任务下达：教师客户端可通过该程序对学生下达任务。

任务查询：当任务被下达后，用户可在学生客户端/小程序内查询自己获得的任务。

任务入口：显示当前任务二维码，用于解开VR实训装置门禁设备。

服务端

任务报告生成：当任务完成信息被上传至服务端后，由服务中观生成任务报告，提供给用户查看。

设备预约：服务端管理所有的已注册设备，提供给用户使用。

任务下达：由教师通过教师客户端发放任务，服务端将任务推送给学生客户端。

任务二维码生成：服务端生成学生的当前任务的二维码，用于开启VR实训装置的门禁设备。

学校任务APP：管理提供给本学校的所有任务APP。(任务APP即VR仿真软件，由学校需求决定)

VR实训装置管理：服务端保存所有的VR实训装置信息，包括归属学校，维护信息等。

工作日志：保存任务APP的工作情况，学生在任务APP内做了哪些操作。 (任务APP即VR仿真软件)。

监控视频管理：服务器保存一段时间内的监控视频，过期自动清理。

学校信息管理：保存不同学校拥有的VR实训装置设备数量，任务APP数量等信息。

任务APP管理：服务端提供任务APP(即VR仿真软件)的更新等功能。

用户信息：服务器保存所有用户的认证信息，VR实训装置的使用及任务完成信息。

数据分析：由VR实训装置获取的信息，可以分析市场反馈，学生的操作水平，任务掌握情况等。

如图4-8所示，VR实训装置包括箱体1、位于该箱体1内通信连接的控制终端8和VR设备3，箱体1由拼装墙体围合而成的矩形空间，拼装墙体由玻璃、板材、钢结构、隔音棉、吸塑板、铝塑板组成，方便安装与拆卸。箱体1正面外壁设有入口，入口处设有与控制终端8通信连接的门禁设备4，门禁设备4可以用二维码方式识别，但不限于二维码方式，其他方式包括指纹识别，虹膜识别，人脸识别。

箱体1内部设有与控制终端8(控制终端8为主机，配备有智能物联管控系统及VR仿真软件安装包)通信性连接的交互终端17；VR设备3包括一光学定位头盔31、两个光学定位手柄32、两个光学定位基站33和磁吸式充电器34，箱体顶部两侧面对称设有两光学定位基站33，光学定位头盔31、光学定位手柄32 和磁吸式充电器34摆放于交互终端17旁，光学定位头盔31通过线材联连接控制终端8进行通讯，光学定位手柄32通过蓝牙连接光学定位头盔31，光学定位基站33通过激光定位光学定位头盔31和光学定位手柄32。

此外，交互终端17上方设有显示装置13，优选为大型液晶显示器，用于展示VR画面和操作界面；箱体1内还设有路由器22，提供快速稳定的网络连接；箱体1内外都设有监控系统(即摄像头10)，无死角全面记录、动态监测VR实训装置内外的情况；箱体1内部贴近地面处设有若干个电源插座12，为相关用电设备供电；整个箱体1内设有环绕音响设备11，可播放体验时相关的音效；箱体 1上方设有恒温系统14，箱体外部还设有远程求助系统9，可一键求助专业人员，拥有大广角摄像头，远程高清视频辅导解决用户的问题；箱体1外部还设有gps 模块25，准确定位箱体所在位置；摄像头10、环绕音响设备11、显示装置13、恒温系统14分别与控制终端8通信连接，由控制终端8智能控制；为学生课堂外实训提供一个舒适、安全的场所。

此外，箱体1内设有与控制终端8通信连接、位于箱体顶部的烟雾报警器20；所述烟雾报警器20检测烟雾浓度并将检测信号传递至控制终端8，控制终端8控制所述门禁设备4开启或断电，门禁设备4可被人为打开，为用户提供逃生通道，不会因火灾引起断电而被困箱体内无法逃出。

为了加快箱体1中烟雾散去速度，所述箱体1顶部还设有通风装置23，通风装置23可以是手动开关控制也可以与控制终端8通信连接并由控制终端8控制，本实施例优选与控制终端8通信连接，当烟雾报警器20将检测信号传递至控制终端8，控制终端8控制所述通风装置23自动开启；

进一步，所述箱体1内还设有指向门禁设备方向的发光指示装置19，发光指示装置19为箭头形状的LED指示牌；箱体内部设有紧急报警按钮24，箱体外部设有警报发生器26，用于紧急情况下的求助报警。烟雾报警器20、通风装置23、发光指示装置19、警报发生器26、紧急报警按钮24都与电源28连接，通过电源 28供电。

作为优选方案，箱体1内还设有备用电源21，电源21、电闸27、备用电源 21依次串联再连接各个安全系统的用电单元，即使在电闸27断电的情况下，这些用电单元都能正常工作。如图8所示，与备用电源21连接的用电单元具体为烟雾报警器20、通风装置23、发光指示装置19、警报发生器26、紧急报警按钮24、摄像头10、声音警报装置16。

此外，为了增加VR体验时的安全，VR实训装置底部铺设有触感反馈地板，包括平坦区域5、位于平坦区域5外围的盲道区域6，平坦区域5为结合现实底座大小得出的合理安全区域，在该区域内用户是安全的，而盲道区域6表面铺设PVC 橡胶防滑盲道，区别于平坦区域5表面触感，放置有相关设备，在此区域的体验者有可能与设备发生撞击或者超出虚拟体验区边界。

盲道区域6下方埋设有压感装置7(优选压力感应片，个数可根据场地大小做调整)，所述压感装置7与控制中心2通信性连接，用于检测施加于压感装置上的压力信息，并将检测到的压力信息传输至控制中心2；此外VR实训装置内还设有检测装置与反馈装置，检测装置、反馈装置分别与控制中心2通信性连接；本实施例检测装置为主机，用于检测用户是否正确佩戴VR设备3，并将检测结果传输至控制中心2；反馈装置为声音警报装置16和振动警报装置18；控制中心 2接收到用户正确佩戴VR设备的检测结果，同时收到所述压力信息后，控制反馈装置开启，会发出报警声及振动警告，提醒用户退回至安全区，否则，反馈装置关闭。

如图11所示，本发明提供一种VR实训装置的安全系统，包括烟雾报警器 20、紧急报警按钮24、备用电源21、警报发生器26、通风装置23。当烟雾报警器20检测到烟雾或者位于箱体1内的紧急报警按钮24被按下时，控制终端8控制电闸27断电，断电后启用备用电源21，并及时开启通风装置23加强排气将烟雾排除，此时监控、应急出口灯等设备切换连接至备用电源21，箱体内应急灯亮起，警报发生器26发出警报，箱体外的外部状态灯切换为红色闪烁，并联系相关部门进行维修及救援，为用户提供逃生通道，增加安全性。

VR实训装置具体设备介绍：

光学定位头盔：采用外接式头显VR设备-HTC vive VR头盔，设备的单眼分辨率达到1200*1080，刷新率达到90FPS，360度空间定位，110度大视角AMOLED屏幕，带来沉浸式体验。

光学定位手柄：能在4.5*4.5米范围内通过光学定位基站准确定位，并被所述光学定位头盔感应系统感应；手柄内置陀螺仪、加速度计和激光定位传感器，追踪精度达到0.1度。拥有24颗光电传感器、多功能触摸板、扳机、抓握按钮。

磁吸式充电器：通过磁力吸附手柄，即放即充，去除杂乱电线，为手柄带来长久续航。

路由器：为TL-WDR5620千兆无线路由器，连接VR实训装置整体设备，为 VR实训装置的智能管理和使用提供网络支撑。

主机：能支持VR运行的高性能主机(cpu：i7显卡：gtx1080双hdmi口内存：16g硬盘：128g固态1t机械蓝牙4.1)，拥有i7+GTX1080的配置，是整个VR实训装置的大脑。

恒温系统：为智能恒温系统，可通过APP远程控制，定时开关机，全天恒温，带来舒适的学习环境。

监控系统：为高清智能监控，包括一个C6C高清互联网云台摄像机和一个 X5C互联网录像机。X5C互联网无线录像机：最多支持8路摄像头，无线连接摄像头，支持3.5寸硬盘，hdmi口。C6C高清互联网云台摄像机1080p：内存容量: 16GB 32GB 64GB；无呈像颜色:彩色；品牌:萤石；型号:C6C；焦距:4mm；焦段:标准；清晰度:720p 1080p；可远程观看，动态监测，并提供30天内视频记录以供调取。

液晶显示器：为分辨率1920*1080的49寸高清电视，用于展示头盔画面和操作界面。

液晶触摸显示器：为15.6寸电容式触摸屏，型号：OT156U-01；类型：电容式触摸屏；尺寸：15.6显示器尺寸：405*256*36.4mm。

环绕音响设备：采用SAST/先科TH3音响；生产企业:广州奋威音响器材有限公司。

远程求助系统：为远程求助盒，可一键求助，拥有大广角摄像头，远程高清视频辅导解决学生一切问题。商品名称：雄迈XM-JPIDG1。

LED全彩显示器：位于VR实训装置箱体外部，为71寸异形全彩显示器，可以显示VR实训装置logo、使用信息和咨讯，拥有信息显示和宣传功能。

门禁设备：为智能门禁系统，通过扫描学生预约课程生成的二维码(但不仅限于二维码一种)，打开VR实训装置。1.2g芯主频芯片/板载Linux操作系统/ 板载WEB服务器/板载SQLite数据库/内存/flash 8GB/断电保护：10年卡容量： 3000000条记录存量：160000条通讯方式：TCP/IP/读卡器：Wiegand 26/34协议/人脸识别/身份证阅读器/二维码扫描枪/HDMI/四门。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种一体式VR教育实训系统，其特征在于：包括布置于线下的VR实训装置、教师客户端、学生客户端和服务端，其中，

VR实训装置，包括箱体、控制终端、VR设备、用于开启和关闭箱体的门禁设备；所述控制终端分别与VR设备、门禁设备和服务端通信连接；所述控制终端和VR设备均位于箱体内；

教师客户端，与服务端通信连接，用于向对应学生用户下达任务，并传输至服务端；

服务端，一方面根据教师客户端下达的所述任务，向该任务对应学生客户端下发任务提醒；另一方面接收控制终端传输过来的、门禁设备所采集信息，并判断该信息是否符合执行该任务的条件，并将判断结果发送至控制终端；

学生客户端，与服务端通信连接，用于接收服务端下发的任务提醒；

控制终端根据服务端的判断结果控制门禁设备，若结果为符合，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。

2.如权利要求1所述的一体式VR教育实训系统，其特征在于：所述服务端根据教师客户端下达的所述任务，生成对应的任务识别码，并下发至学生客户端；门禁设备扫描或输入所述任务识别码开启所述箱体。

3.如权利要求1所述的一体式VR教育实训系统，其特征在于：所述学生客户端采集学生用户的生物识别信息和对应身份信息，并上传至服务端；

教师客户端下达的任务中包含有学生用户的身份信息；

门禁设备采集学生用户的生物识别信息，并经控制终端传输至服务端；

服务端根据学生客户端上传的生物识别信息和身份信息的对应关系，判断门禁设备所采集学生用户的生物识别信息对应的身份信息是否存在未完成的任务，若是，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集生物识别信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启；

所述生物识别信息为虹膜识别信息、指纹识别信息、人脸识别信息、声纹识别信息。

4.如权利要求1所述的一体式VR教育实训系统，其特征在于，所述判断该信息是否符合执行该任务的条件，具体为：

S1、判断门禁设备所采集学生用户的信息是否存在未完成的任务，若是，执行步骤S2；否则所述判断结果为不符合；

S2：判断该门禁设备所对应VR实训装置中是否包含该任务对应的实训内容，若是，执行步骤S3；否则所述判断结果为不符合；

S3、判断该门禁设备所对应VR实训装置当前是否有用户正在使用中，若是，所述判断结果为不符合；否则所述判断结果为符合。

5.如权利要求1所述的一体式VR教育实训系统，其特征在于：所述VR实训装置还包括与控制终端通信连接的交互终端，所述控制终端开启门禁设备后，将门禁设备所采集信息对应的学生用户信息及任务列表显示于交互终端上，根据学生用户所选择的任务调取对应的实训内容，引导用户佩戴VR设备完成相应任务并记录用户完成任务情况，任务完成后控制终端结束任务，并将记录用户完成任务情况的记录文件上传至服务端。

6.如权利要求5所述的一体式VR教育实训系统，其特征在于：所述服务端根据记录文件生成并储存任务报告，并将任务报告发送至教师客户端和学生客户端。

7.如权利要求1所述的一体式VR教育实训系统，其特征在于：所述学生客户端还包括预约模块，用于向服务端发起预约请求；服务端根据该预约请求向学生客户端推送符合其预约时间、包含任务对应实训内容的VR实训装置的列表，以及各VR实训装置的位置信息；

所述箱体内设有分别与控制终端通信连接的烟雾报警器和通风装置；所述烟雾报警器检测烟雾浓度并将检测信号传递至控制终端，控制终端控制所述门禁设备开启或断电，并开启通风装置。

8.一种VR教育实训方法，其特征在于包括：

教师客户端向对应学生用户下达任务，并传输至服务端；

服务端根据教师客户端下达的所述任务，向该任务对应学生客户端下发任务提醒；

学生用户根据学生客户端所接收服务端下发的任务提醒，到达VR实训装置后，门禁设备采集学生用户信息，并经控制终端传输至服务端；

服务端接收控制终端传输过来的、门禁设备所采集信息，并判断该信息是否符合执行该任务的条件，并将判断结果发送至控制终端；

控制终端根据服务端的判断结果控制门禁设备，若结果为符合，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。

9.如权利要求8所述的VR教育实训方法，其特征在于：所述服务端根据教师客户端下达的所述任务，生成对应的任务识别码，并下发至学生客户端；门禁设备扫描或输入所述任务识别码开启所述箱体；

或者，所述学生客户端采集学生用户的生物识别信息和对应身份信息，并上传至服务端；

教师客户端下达的任务中包含有学生用户的身份信息；

门禁设备采集学生用户的生物识别信息，并经控制终端传输至服务端；

服务端根据学生客户端上传的生物识别信息和身份信息的对应关系，判断门禁设备所采集学生用户的生物识别信息对应的身份信息是否存在未完成的任务，若是，控制终端控制门禁设备开启，并调取门禁设备所采集生物识别信息对应的任务，学生用户通过VR设备完成任务；若结果为不符合，门禁设备不开启。

10.如权利要求8所述的VR教育实训方法，其特征在于：所述判断该信息是否符合执行该任务的条件，具体为：

S1、判断门禁设备所采集学生用户的信息是否存在未完成的任务，若是，执行步骤S2；否则所述判断结果为不符合；

S2：判断该门禁设备所对应VR实训装置中是否包含该任务对应的实训内容，若是，执行步骤S3；否则所述判断结果为不符合；

S3、判断该门禁设备所对应VR实训装置当前是否有用户正在使用中，若是，所述判断结果为不符合；否则所述判断结果为符合；

所述VR实训装置还包括与控制终端通信连接的交互终端，所述控制终端开启门禁设备后，将门禁设备所采集信息对应的学生用户信息及任务列表显示于交互终端上，根据学生用户所选择的任务调取对应的实训内容，引导用户佩戴VR设备完成相应任务并记录用户完成任务情况，任务完成后控制终端结束任务，并将记录用户完成任务情况的记录文件上传至服务端；

所述服务端根据记录文件生成并储存任务报告，并将任务报告发送至教师客户端和学生客户端；

所述学生客户端还包括预约模块，用于向服务端发起预约请求；服务端根据该预约请求向学生客户端推送符合其预约时间、包含任务对应实训内容的VR实训装置的列表，以及各VR实训装置的位置信息。