CN110264838B - 高压跨步电压体感设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压跨步电压体感设备，它包括控制系统、VR眼镜、高性能主机、无线触电体验模块、定位套件、跨步电压模拟危险区域和显示屏；所述控制系统与VR眼镜、高性能主机、定位套件连接，以定位套件所反馈的位置数据为中心，通过高性能主机生成虚拟场景，并通过VR眼镜呈现；所述无线触电体验模块通过无线方式与控制系统进行通信，接收控制系统的指令进行电压输出；所述跨步电压模拟危险区域为体验人员的行走体验区域。结合虚拟现实场景，无需特定的平台，使学员融入到虚拟现实环境中，增强体验，并根据虚拟现实环境所提供的场景，学习逃离方法，获得更真实的体验效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压跨步电压体感设备，属于电力安全实训设备。
背景技术
施工现场作业以及输电线路运行时，由于自然灾害或者人为损坏造成高压导线坠落地面所产生的跨步电压，能够对进入该区域的人员产生致命的危害，给家庭社会带来巨大的伤痛。
高压电气设备或电力线路意外接地时，其周围会形成一个以接地点为中心的高压跨步电压电场区域，人走近该电场区域是，两脚之间形成跨步电压，当跨步电压达到40V-50V时即有触电危险。产生的跨步电压还会使人摔倒从而电流经过人体四肢以及心脏，以致发生触电死亡事故。
传统的电力安全培训关于跨步电压的部分多是通过视频教学或实际操作时的言传口授，学员无法直观体会到跨步电压的危害，培训效果较为一般。
如公开(公告)号：203552553U中公开的电力线路跨步电压体感装置，以较为直观的方式用假人演示了跨步电压，但其与传统的视频教学并无本质不同，教学效果还有较大提升空间。
在此基础上，跨步电压体验设备应运而生，在保证安全的前提下，人员可以亲身体验体验跨步电压的危害。从而在施工过程、运行检修过程中重视安全措施，注重个人安全防护，满足施工作业、高空作业、电网运行检修等场合安全体验式培训需求。
CN 104464465 B中公开的跨步电压体感装置，使用了跨步电压平台方式，但其与现实场景还有较大差距，教学实训效果还有较大提升空间。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种提高真实感、沉浸感、互动性更强、模拟现实场景帮助学员训练逃生方法的一种高压跨步电压体感设备。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高压跨步电压体感设备，包括控制系统、VR眼镜、高性能主机、无线触电体验模块、定位套件、跨步电压模拟危险区域和显示屏；
所述控制系统分别与VR眼镜、高性能主机、定位套件连接，以定位套件所反馈的位置数据为中心，通过高性能主机生成虚拟场景，并通过VR眼镜呈现；
所述无线触电体验模块通过无线方式与控制系统进行通信，接收控制系统的指令进行电压输出；
所述跨步电压模拟危险区域为体验人员的行走体验区域。
基上所述，所述无线触电体验模块分别设置在对应人体双脚或脚踝的穿戴物上。
基上所述，控制系统以虚拟场景的某接地点为坐标原点，定位套件包括设置于场景附近的多个红外摄像头和两个对应红外摄像头设置的采用红外反光原理的定位器，两定位器分别安装在人体的脚踝处，用于确定人体所在的具体位置。
基上所述，通过以下方式进行触发跨步电压的判断：
当两定位器的Z轴差值持续大于设定值时，判断学员在单脚跳跃，无步长，控制无线触电体验模块不放电；
当两定位器的X轴和Y轴方向的绝对坐标约为零，判断学员的双脚并拢，无步长，控制无线触电体验模块不放电；
当两定位器的X轴和Y轴方向的绝对坐标发生变化，且Z轴差值未持续大于设定值时，判断学员采取了一般行走方式，触发高压跨步电压，控制无线触电体验模块放电。
基上所述，所述的坐标原点处为虚拟的电缆触地点，在高性能主机中生成相应的图像，并通过VR眼镜进行呈现。
基上所述，所述无线触电体验模块包括电压计算模块，所述电压计算模块与控制系统连接，以获取相关数据，所述定位器距离所述坐标原点的距离与跨步电压理论值的大小负相关，两定位器之间的间距与跨步电压理论值的大小正相关，学员所触发的高压跨步电压理论值的大小与体验到的无线触电体验模块输出值的大小正相关。
基上所述，所述无线触电体验模块所输出的电压为人体安全电压。
基上所述，所述显示屏用于显示虚拟场景的动画。
基上所述，控制系统控制高性能主机显示的虚拟场景有多种，且针对场景设置虚拟障碍和逃离指示路线。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明建立虚拟场景，在虚拟场景中模拟出电缆接地位置，利用定位套件确定学员所在的空间坐标和捕捉人体动作，通过设定的判断方法，确定学员是否触发跨步电压，然后通过无线触电体验模块，输出相应的大小的电压，让学员体验到跨步电压的危险性。
进一步的，通过虚拟场景中设置虚拟障碍物和逃生指向性的标识，知道学员正确的逃离危险区域，已获得更好的实训效果。
附图说明
图1是本发明中高压跨步电压体感设备应用场景示意图。
图2是本发明中高压跨步电压体感设备虚拟场景示意图。
1.控制系统；2.VR眼镜；3.高性能主机；4.无线触电体验模块；5. 跨步电压模拟危险区域；6.显示屏；7.红外摄像头；8.定位器。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1和图2所示，一种高压跨步电压体感设备，包括控制系统1、VR眼镜2、高性能主机3、无线触电体验模块4、定位套件、跨步电压模拟危险区域5和显示屏6；
所述控制系统1分别与VR眼镜2、高性能主机3、定位套件连接，以定位套件所反馈的位置数据为中心，通过高性能主机3生成虚拟场景，并通过VR眼镜2呈现；
所述无线触电体验模块4通过无线方式与控制系统1进行通信，接收控制系统1的指令进行电压输出；
所述跨步电压模拟危险区域5为体验人员的行走体验区域。
其中，定位套件包括设置于场景附近的多个红外摄像头7和两个对应红外摄像头7设置的采用红外反光原理的定位器8，两定位器8分别安装在人体的脚踝处，用于确定人体所在的具体位置，尤其是双腿和双脚的位置，这类定位套件属于现有的红外定位技术，如Oculus Rift所采用的方案，本申请可参考该方案进行实施。
所述无线触电体验模块4分别设置在对应人体双脚或脚踝的穿戴物上，以真实模拟触电的发生场景，该模块的主要作用就是输出电压，具体输出电压值的大小，根据电压计算模块和控制系统所给出的数据进行确定。
本实施例中，无线触电体验模块4和定位器8的穿戴位置相同，以节省穿戴空间。
控制系统以虚拟场景的某接地点为坐标原点，该坐标原点设计为虚拟的电缆触地点，以便后续计算，同时，在高性能主机中生成相应的图像，并通过VR眼镜进行呈现，增强认知效果。
基于上述系统，通过以下方式进行触发跨步电压的判断：
当两定位器的Z轴差值持续大于设定值时，判断学员在单脚跳跃，无步长，控制无线触电体验模块不放电；
当两定位器的X轴和Y轴方向的绝对坐标约为零，判断学员的双脚并拢，无步长，控制无线触电体验模块不放电；
当两定位器的X轴和Y轴方向的绝对坐标发生变化，且Z轴差值未持续大于设定值时，判断学员采取了一般行走方式，触发高压跨步电压，控制无线触电体验模块放电。
判定触电后，所述无线触电体验模块包括电压计算模块，所述电压计算模块与控制系统连接，以获取相关数据，所述定位套件距离所述坐标原点的距离与跨步电压理论值的大小负相关，两定位套件之间的间距与跨步电压理论值的大小正相关，学员所触发的高压跨步电压理论值的大小与体验到的无线触电体验模块输出值的大小正相关，设定恰当的参数后，就可以根据学院距离电缆接地点的距离、以及学员的步长，确定出理论值的大小，然后按比例转换为实际输出的电压值，给予学员刺激，感知触电情形。
为保证学员安全，所述无线触电体验模块所输出的电压为人体安全电压。
所述显示屏用于显示虚拟场景的动画，供其他人观看、评分或作出指导。
控制系统控制高性能主机显示的虚拟场景有多种，且针对场景设置虚拟障碍和逃离指示路线，通过多变的场景要素，锻炼学员的临时反应能力，控制系统也能够进行通信参数的设置、音效的设置等等基本的功能。
与现有技术相比，本发明专利可取得的有益效果是：
无需制作特定跨步电压行走平台，只需在平地两侧安装定位装置即可进行体验学习，体验场景更加真实，沉浸感、空间感、互动性更强，能够使学员在各种虚拟场景下安全地行走、逃生，在安全的前提下学习怎样避免跨步电压危害正确脱离危险区域，以获得更好的体验效果。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (1)
1.一种高压跨步电压体感设备，其特征在于：它包括控制系统、VR眼镜、高性能主机、无线触电体验模块、定位套件、跨步电压模拟危险区域和显示屏；
所述控制系统分别与VR眼镜、高性能主机、定位套件连接，以定位套件所反馈的位置数据为中心，通过高性能主机生成虚拟场景，并通过VR眼镜呈现；
所述无线触电体验模块通过无线方式与控制系统进行通信，接收控制系统的指令进行电压输出；
所述跨步电压模拟危险区域为体验人员的行走体验区域，所述无线触电体验模块分别设置在对应人体双脚或脚踝的穿戴物上，控制系统以虚拟场景的某接地点为坐标原点，定位套件包括设置于场景附近的多个红外摄像头和两个对应红外摄像头设置的采用红外反光原理的定位器，两定位器分别安装在人体的脚踝处，用于确定人体所在的具体位置，通过以下方式进行触发跨步电压的判断：
当两定位器的Z轴差值持续大于设定值时，判断学员在单脚跳跃，无步长，控制无线触电体验模块不放电；
当两定位器的X轴和Y轴方向的绝对坐标约为零，判断学员的双脚并拢，无步长，控制无线触电体验模块不放电；
当两定位器的X轴和Y轴方向的绝对坐标发生变化，且Z轴差值未持续大于设定值时，判断学员采取了一般行走方式，触发高压跨步电压，控制无线触电体验模块放电；
所述的坐标原点处为虚拟的电缆触地点，在高性能主机中生成相应的图像，并通过VR眼镜进行呈现，所述无线触电体验模块包括电压计算模块，所述电压计算模块与控制系统连接，以获取相关数据，所述定位器距离所述坐标原点的距离与跨步电压理论值的大小负相关，两定位器之间的间距与跨步电压理论值的大小正相关，学员所触发的高压跨步电压理论值的大小与体验到的无线触电体验模块输出值的大小正相关，所述无线触电体验模块所输出的电压为人体安全电压，所述显示屏用于显示虚拟场景的动画，控制系统控制高性能主机显示的虚拟场景有多种，且针对场景设置虚拟障碍和逃离指示路线。
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