CN110047344A - 带电作业虚拟培训系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种带电作业虚拟培训系统，包括：虚拟三维场景模块、虚拟交互模块、数据管理模块、用户登录模块、自主学习模块，虚拟三维场景模块建立虚拟三维配电网场景，虚拟交互模块利用虚拟三维场景模块对相应的目标电力培训场景进行模拟，生成模拟场景数据，数据管理模块根据模拟场景数据建立数据库，并对数据库中的数据进行增加、删除、修改、查询操作，用户登录模块验证账号与密码登录，验证成功后启动虚拟场景模块、数据管理模块与虚拟交互模块，自主学习模块提供配电网的电力检修理论知识学习功能以及理论知识在线考试功能。本发明将采用模块化设计，有利于后续升级换代，模块之间相互协作可靠性高，整体鲁棒性好。

Description

带电作业虚拟培训系统

技术领域

本发明属于虚拟现实技术，具体为一种带电作业虚拟培训系统。

背景技术

电力系统运行是电力安全生产的重要环节，其可靠性和安全性对运行人员提出了较高的要求。作为电力生产人员，不仅需要掌握相关理论知识，还需要在理论基础上锻炼对爬杆和杆上作业的实际应用和操作水平，因此电力系统仿真培训系统一直以来都受到了广大电力行业研究人员的重视。

传统的培训系统，由于需要专用设备实现，设备不仅相对复杂，需要相对较大的空间，而且价格昂贵，学习人员需要花费大量的时间和精力到专门的培训机构学习，限制了学习人数和学习质量。

综上所述，如何有效地解决电力生产人员对爬杆和杆上作业的培训，设备复杂且价格昂贵，花费时间长，学习人数受限，学习质量不佳等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种带电作业虚拟培训系统。

实现本发明的技术解决方案为：一种带电作业虚拟培训系统，包括：虚拟三维场景模块、虚拟交互模块、数据管理模块、用户登录模块、自主学习模块，所述虚拟三维场景模块用于建立虚拟三维配电网场景，所述虚拟交互模块用于利用虚拟三维场景模块对相应的目标电力培训场景进行模拟，生成模拟场景数据，所述数据管理模块用于根据模拟场景数据建立数据库，并对数据库中的数据进行增加、删除、修改、查询操作，所述用户登录模块用于验证账号与密码登录，验证成功后启动虚拟场景模块、数据管理模块与虚拟交互模块，所述自主学习模块用于提供配电网的电力检修理论知识学习功能以及理论知识在线考试功能。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明将采用模块化设计，有利于后续升级换代，模块之间相互协作可靠性高，整体鲁棒性好；2)通过本发明，降低了硬件投资，节省时间，提高了学习质量。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为本发明的总体架构图。

具体实施方式

一种带电作业虚拟培训系统，包括虚拟三维场景模块、虚拟交互模块、数据管理模块、用户登录模块、自主学习模块，其中：

所述虚拟三维场景模块用于建立虚拟三维配电网场景，通过建模软件并结合人工建模建立虚拟现实场景及其对应的三维场景模型，虚拟三维场景模块是后续人机虚拟交互的重要交互部分。

在某些实施例中，所述虚拟三维配电网场景包括虚拟现实场景及三维场景模型，所述虚拟现实场景包括四种典型带电作业场景：带电更换避雷器、带电更换隔离开关、带电更换熔断器、带电断接分支引线进行仿真和训练。

所述三维场景模型包括用户与配电网场景中的绝避雷器模型、隔离开关模型、熔断器模型以及缘锁杆模型。

带电更换避雷器对应避雷器模型，带电更换隔离开关对应隔离开关模型，带电更换熔断器对应熔断器模型，带电断接分支引线场景绝缘锁杆模型。

在某些实施例中，选择Unity3D作为系统的开发引擎，并选择3DS MAX为系统的建模软件。

所述虚拟交互模块用于完成对10kV配电网4种带电作业过程的模拟，包括：带电更换避雷器、带电更换隔离开关、带电更换熔断器、断接分支引线，即利用上述虚拟三维场景模块，利用VR设备与人进行交互，生成模拟场景数据；将所述模拟场景数据发送给数据管理模块。

在某些实施例中，所述虚拟交互模块包括VR设备，网络同步插件，VR设备用于完成人机交互，同步插件用于完成多人协作时的信息同步。VR设备位于交互模块内部，接收同步插件给予的指令，VR设备并与外部的数据管理模块和三维场景模块相连，分别用于接收与发送模拟场景数据。

在某些实施例中，所述VR设备包括HTC Vive头戴式显示器器、追踪器及手持套件。

所述HTC Vive头戴式显示器，用于对所述目标10kV配电网场景的显示进行显示。

所述手持套件，用于用户与所述目标10kV配电网场景进行交互动作。

所述追踪器，用于对所述交互动作进行捕捉，并将所述交互动作与所述目标10kV配电网场景进行关联，即将捕获的动作通过交互模块发送给数据管理模块。

所述数据管理模块用于对虚拟交互模块发送来的模拟场景数据进行管理，根据不同的模拟场景数据建立起相应的数据库，利用数据库管理系统对数据库中的数据进行增加、删除、修改、查询等操作。

在某些实施例中，所述数据管理模块由前端客户端程序与后端的数据库及服务器组成。

在某些实施例中，数据库中的数据主要包含两类，一类为用户信息数据，另一类为配电网带电作业学习资料数据与在线考试数据。

用户登录模块用于验证账号与密码登录进入系统，验证成功后启动虚拟场景模块、数据管理模块与虚拟交互模块。系统对用户的身份分为三类，分别是学员、教练员和管理员，拥有不同权限。

所述用户信息数据包括用户的账号、密码、身份、考试、训练的科目种类、科目的分数、考核题目。

所述题型库数据包括10kV带电作业现场操作规程、10kV配电网电力设施基础知识、绝缘斗臂车规范操作等配网专业领域知识。

所述用户登录模块中的不同权限，学员在系统中可以进行理论学习与实践训练；教练员有查看学员信息，对学员的训练科目及考试内容进行设置的权限；管理员拥有查看学员信息、修改学员信息、进行系统设置等权限。用户的身份应通过用户的账号进行区分，在登录后进入不同的操作界面，即可实现为用户赋予不同的操作权限。

所述自主学习模块，用于配电网的电力检修人员进行理论知识的学习，学员可通过自主学习模块随机抽取题目，从而可进行理论知识进行在线考试。

所述的自主学习模块中理论知识，主要涵盖了配电网中带电更换熔断器、带电更换避雷器、带电更换隔离开关、带电断接分支引线四种作业科目操作规程、绝缘斗臂车操作规程、配电网电力设施基础知识、绝缘工器具使用方法等方面，以输入性的形式进行学习。

通过本发明对电力生产人员进行反复培训练习，较大地降低了硬件投资，节省时间，扩大了学习人数，提高了学习质量。

如图1所示，一种带电作业虚拟培训系统，包括虚拟三维场景模块、虚拟交互模块、数据管理模块、用户登录模块、自主学习模块，本发明的工作过程为：用户在登录模块中登陆成功后，启动虚拟三维场景模块、数据管理模块、虚拟交互模块，用户可以在四个场景：带电更换避雷器、带电更换隔离开关、带电更换熔断器、带电断接分支引线进行仿真和训练。其中，带电更换避雷器对应避雷器模型，带电更换隔离开关对应隔壁开关模型，带电更换熔断器对应熔断器模型，带电断接分支引线场景绝缘锁杆模型。当用户选定一个场景时，虚拟交互模块中的HTC Vive头戴式显示器将展示虚拟场景，追踪器及手持套件将接收到的模拟场景数据发通过交互模块发送给数据管理模块，数据管理模块将处理后的模拟场景数据，发送给三维场景模块更新目标带电作业虚拟场景，三维场景模块接收到更新的场景信息后创建对应的三维场景并发送给虚拟交互模块中的HTC Vive头戴式显示器，从而完成整个交互过程。

Claims (6)

1.一种带电作业虚拟培训系统，其特征在于，包括：虚拟三维场景模块、虚拟交互模块、数据管理模块、用户登录模块、自主学习模块，所述虚拟三维场景模块用于建立虚拟三维配电网场景，所述虚拟交互模块用于利用虚拟三维场景模块对相应的目标电力培训场景进行模拟，生成模拟场景数据，所述数据管理模块用于根据模拟场景数据建立数据库，并对数据库中的数据进行增加、删除、修改、查询操作，所述用户登录模块用于验证账号与密码登录，验证成功后启动虚拟场景模块、数据管理模块与虚拟交互模块，所述自主学习模块用于提供配电网的电力检修理论知识学习功能以及理论知识在线考试功能。

2.根据权利要求1所述的带电作业虚拟培训系统，其特征在于，所述虚拟三维配电网场景包括虚拟现实场景及三维场景模型，所述虚拟现实场景包括带电更换避雷器、带电更换隔离开关、带电更换熔断器、带电断接分支引线，对应的三维场景模型包括绝避雷器模型、隔离开关模型、熔断器模型以及缘锁杆模型。

3.根据权利要求1所述的带电作业虚拟培训系统，其特征在于，所述虚拟交互模块包括VR设备以及网络同步插件，所述VR设备用于完成人机交互，所述同步插件用于完成协作时的信息同步。

4.根据权利要求3所述的带电作业虚拟培训系统，其特征在于，所述VR设备包括HTCVive头戴式显示器器、追踪器及手持套件，所述HTC Vive头戴式显示器用于对虚拟三维配电网场景进行显示；所述手持套件用于用户与虚拟三维配电网场景进行交互动作；所述追踪器用于对交互动作进行捕捉，并将交互动作与虚拟三维配电网场景进行关联。

5.根据权利要求1所述的带电作业虚拟培训系统，其特征在于，所述数据库中的数据包括用户信息数据以及配电网带电作业学习资料数据与在线考试数据。

6.根据权利要求1所述的带电作业虚拟培训系统，其特征在于，所述用户登录模块包括学员用户、教练员用户以及管理员用户，且学员的权限被设置为进行理论学习与实践训练，教练员的权限被设置为能够查看学员信息，对学员的训练科目及考试内容进行设置，管理员的权限被设置为查看学员信息、修改学员信息、进行系统设置。