CN110310530A - 基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统 - Google Patents

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CN110310530A CN201910636332.1A CN201910636332A CN110310530A CN 110310530 A CN110310530 A CN 110310530A CN 201910636332 A CN201910636332 A CN 201910636332A CN 110310530 A CN110310530 A CN 110310530A
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Abstract

本发明公开了一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，所述全息教师系统基于全息投影技术、虚拟主持人技术的全息投影互动系统，运用三维动画、人机互动红外感应装置、全息显示、投影机背投技术建设的全息教师人像模型，让全息教师人像模型具备自动迎宾和教师教学的功能；解决了现有技术的电气设备试验仿真培训系统因缺乏指导及培训信息量巨大，导致学员对学习环境有着更大的认知负荷，降低了培训的效果；但这种方式并没有因虚拟仿真培训系统的存在而解放老师的工作量，而且老师也不能快速检验每个学员的培训效果。

Description

基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统
技术领域
本发明属于电气设备试验仿真教学技术领域，尤其涉及一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统。
背景技术
虚拟现实技术在仿真培训中应用越来越广，电气设备试验仿真培训系统中的数据资源也越来越多，优点在于电气设备试验仿真培训系统有着较高的重复利用率，能够满足大批学员同时开展培训，缺点在于因缺乏指导及培训信息量巨大，导致学员对学习环境有着更大的认知负荷，降低了培训的效果。虽然有针对仿真培训系统额外配置一定数量的老师，但这种方式并没有因虚拟仿真培训系统的存在而解放老师的工作量，而且老师也不能快速检验每个学员的培训效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，以解决现有技术的电气设备试验仿真培训系统因缺乏指导及培训信息量巨大，导致学员对学习环境有着更大的认知负荷，降低了培训的效果；虽然有针对仿真培训系统额外配置一定数量的老师，但这种方式并没有因虚拟仿真培训系统的存在而解放老师的工作量，而且老师也不能快速检验每个学员的培训效果。
本发明的技术方案是：
一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，所述全息教师系统基于全息投影技术、虚拟主持人技术的全息投影互动系统，运用三维动画、人机互动红外感应装置、全息显示、投影机背投技术建设的全息教师人像模型，让全息教师人像模型具备自动迎宾和教师教学的功能；
所述自动迎宾：在没有进行仿真试验的情况下，如果有参观人员进入实训室参观，全息屏幕通过人体红外感应装置感应到人员，同时全息教师会自动致欢迎辞，并播放对应的视频动画，对仿真培训课程内容进行讲解，达到课程介绍的功能；
所述教师教学: 学员通过环幕和虚拟仿真培训终端进行培训时，全息教师与学员进行互动。
所述自动迎宾的实现方法为：建立解说人像模型，并建立模型动画库，赋予人物模型对应肢体动作、面部表情动画，通过预先设定的欢迎动作及制作的虚拟仿真试验平台整体介绍视频；基于3ds max 2014制作工具，实现人像迎宾动画的制作，使用MicrosoftVisual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体；具体实现方法包括：
步骤2.1、设定的迎宾动作确定，使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频；
步骤2.2、骨骼绑定：基于3DMAX中biped骨骼创建原理，分配43个骨骼点的权重，通过模拟人体肌肉定理和骨骼收缩原则实现人像模型每个点的权重划分，得到骨骼绑定的人像模型；
步骤2.3、动画制作：使用3DMAX帧的位置捕捉， 30帧为一秒，120帧为一个迎宾动画的循环帧数，实现人像模型4秒迎宾的循环动画；
步骤2.4、接红外感应SDK装置，实现感应的模拟信号转换为数字信号被投影主机识别；
步骤2.5、配置迎宾语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现迎宾语音的录制；
步骤2.5、基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间和音效，运用io操作手法实现迎宾动画、音效、分贝和时间同步显示，得到一个完整的迎宾投影。
所述教师教学包括教学引导、课程管理和成绩管理；所述教学引导包括讲解和教学；所述讲解是对系统教学和实操过程中展示内容进行讲解；所述教学是利用虚拟主持人对整个教学内容进行播报；所述课程管理和成绩管理是对教学、实操、考核过程、成绩和系统数据进行管理。
所述讲解功能的实现方法为基于3ds max 2014制作工具，实现人像讲解动画的制作，使用Microsoft Visual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体；具体包括：
步骤3.1、设定的讲解动作确定：使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频；
步骤3.2、动画制作：使用3DMAX，设定30帧为一秒，240帧为一个讲解动画的循环帧数，实现人像模型8秒讲解的循环动画；
步骤3.3、采用RTSP实时流传输协议实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信；
步骤3.4、配置讲解语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现讲解语音的录制；
步骤3.5、基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间和音效，运用io操作手法实现讲解动画、音效、分贝和时间同步显示，得到一个完整的讲解投影效果；
步骤3.6、通过讲解内容不同作为投影讲解动画的播放为一个判断节点，采用else if单项判断和if else的多重判断结合方法实现对应讲解内容和动画之间的对应播放。
教学功能的实现具体包括：
步骤4.1、教学动作确定：使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频；
步骤4.2、动画制作：使用3DMAX关键帧的位置捕捉， 30帧为一秒，420帧为一个教学动画的循环帧数，实现人像模型14秒教学的循环动画；
步骤4.3、采用RTSP实时流传输协议，实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信；
步骤4.4、配置教学语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现教学语音的录制；
步骤4.5、基于VS编辑平台采用Excel表格配置语音对应动作、时间和音效，运用io操作手法实现教学动画、音效、分贝和时间等同步显示，得到一个完整的教学投影效果。
步骤4.6、通过教学内容不同作为投影教学动画的播放为一个判断节点，采用elseif单项判断和if else的多重判断结合方法实现对应教学内容和动画之间的对应播放。
所述课程管理和成绩管理的实现基于3ds max 2014制作工具，实现高清逼真人像管理动画的制作，使用Microsoft Visual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体，具体包括：
步骤5.1、设定的管理动作确定，使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频；
步骤5.2、动画制作；使用3DMAX关键帧的位置捕捉，以30帧为一秒，300帧为一个管理动画的循环帧数，实现人像模型10秒管理的循环动画；
步骤5.3、RTSP，实时流传输协议，实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信；
步骤5.4、配置讲解语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现管理语音的录制；
步骤5.5、基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间和音效，运用io操作手法实现管理动画、音效、分贝和时间同步显示，得到一个完整的管理投影效果；
步骤5.6、通过管理内容不同作为投影讲解动画的播放为一个判断节点，采用else if单项判断和if else的多重判断结合方法，实现对应教学内容和动画之间的对应播放。
所述全息教师系统硬件架构包括电脑主机，电脑主机分别与投影仪、红外感应灯和音响连接。
所述课程管理和成绩管理包括：
理论知识学习及考试功能块、实操内容管理功能块、考核内容管理功能块和平台管理功能块
所述理论知识学习及考试功能块包括：
在线考试：通过学员的账号进行身份认证，进入在线考试模块界面，在相应的时间内完成题型的理论知识考核后，超过考试时间后考试结束，当学员答题完毕后，即可看到本次考试的答题界面和正确答案，并给出客观题的分值；学员在信息查询中根据时间查看自己的所有考试记录及相关考试成绩；
试题管理：该模块通过教师端进入，里面集合了所有的题型，教师进行增、删或改操作。
自动组卷：该模块通过教师端进入，教师选择自动组卷功能，该功能通过对试题库进行自动的组合，得出相应的试题供学员进行考核；
自动阅卷：学员在完成试题的考核后，系统对学员考核的试题进行阅卷，并将考试的成绩进行记录保存；
信息查询：学员查看自己的所有考试记录和相应成绩，教师查看所有学员的考试记录及成绩。
实操内容管理功能块包括：
多人协调操作：由其中一个学员创建选择考试的试验模块，然后创建房间，等所有人进入房间后并开始试验；
培训流程操作：学员选择培训内容，系统根据标准流程进行培训演示。
所述平台管理包括用户用户管理、内容管理、考核管理和日志管理；所述考核内容管理功能块包括变压器高压试验模块：变压器变比测试、变压器感应耐压试验和局部放电试验、变压器绝缘电阻测试、变压器连同套管介质损耗测试、变压器绕组变形试验、变压器有载分接开关测试和变压器直流电阻测试。
本发明有益效果：
本发明全息教师系统，在现有技术仿真系统基础上，将虚拟仿真技术与人工智能技术相结合，提出的虚拟老师具有生动性、交互性的特点，不仅能够在学员培训学习过程中提供有效的教学服务，帮助学员快速适应虚拟仿真环境并掌握专业技能，还可以代替迎宾人员，对培训课程和实验内容进行介绍和引导。
本发明基于全息投影技术、虚拟主持人技术的全息投影互动系统，运用三维动画、人机互动红外感应装置、全息显示、投影机背投等技术来建设高清逼真全息教师人像模型，让教师具备自动迎宾和教师教学角色的功能， 迎宾：在没有进行仿真试验的情况下，如果有参观人员（观众）进入实训室参观，全息屏幕通过人体红外感应装置能感应到人员，同时全息教师会自动致欢迎辞，并播放对应的视频动画，还会对仿真培训课程内容进行简要讲解，达到课程介绍的功能。教师教学：学员通过环幕和虚拟仿真培训终端进行培训时，全息教师能与学员进行互动。互动体现在以下三方面：（1）教学引导：学员对虚拟仿真培训系统中的模拟环境和设备的认知学习时，教师能起到介绍、引导、指点学员的作用；（2）课程管理：在培训学习过程中，全息教师按照预设的课程进行讲解和知识点分析，帮助学员系统性的进行学习；（3）成绩管理：对学员理论学习、实操学习、实操考核的过程进行记录，并根据评分标准对学员的学习成效进行分数评估，同时能够通报表来直观分析学员实际学习时长和实际掌握程度的关联性；解决了现有技术的电气设备试验仿真培训系统因缺乏指导及培训信息量巨大，导致学员对学习环境有着更大的认知负荷，降低了培训的效果；虽然有针对仿真培训系统额外配置一定数量的老师，但这种方式并没有因虚拟仿真培训系统的存在而解放老师的工作量，而且老师也不能快速检验每个学员的培训效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明理论学习考试及考试流程示意图；
图3为理论知识学习流程示意图；
图4为考试流程示意图；
图5为试题管理流程示意图；
图6为实操管理流程示意图；
图7为多人协同流程示意图；
图8为培训流程示意图；
图9为考核流程示意图；
图10为平台管理示意图；
图11为用户管理示意图。
具体实施方式
一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，所述全息教师系统基于全息投影技术、虚拟主持人技术的全息投影互动系统，运用三维动画、人机互动红外感应装置、全息显示、投影机背投技术建设的全息教师人像模型，让全息教师人像模型具备自动迎宾和教师教学的功能。
本发明运用三维动画、人机互动红外感应装置、全息显示、投影机背投、计算机快速计算等技术来建设“全息教师”角色。
在没有进行仿真试验的情况下，如果有参观人员（观众）进入实训室参观，全息屏幕通过人体红外感应装置能感应到人员，同时全息教师会自动致欢迎辞，并播放对应的视频动画，还会对仿真培训课程内容进行简要讲解，达到课程介绍的功能。
在迎宾功能设计模块中，建立高精度解说人像模型，并建立模型动画库，赋予人物模型对应肢体动作、面部表情等动画，通过预先设定的欢迎动作及制作的虚拟仿真试验平台整体介绍视频，当有参观人员（观众）进入实训室参观，全息屏幕通过人体红外感应装置能感应到人员，同时全息教师会声情并茂的致欢迎辞，并播放对应的视频动画，还会对仿真培训课程内容进行简要讲解，达到课程介绍的功能。
迎宾功能实现
实现过程：
基于3ds max 2014制作工具，实现高清逼真人像迎宾动画的制作，使用MicrosoftVisual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体。
1）设定的迎宾动作确定，使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频。
2）骨骼绑定；基于3DMAX中biped骨骼创建原理，合理分配43个骨骼点的权重，通过模拟人体肌肉定理和骨骼收缩原则，实现人像模型每个点的权重划分，得到骨骼绑定精确完好的人像模型。
3）动画制作；使用3DMAX关键帧的位置捕捉，自动关键帧为辅，设置关键帧为主，30帧为一秒，120帧为一个迎宾动画的循环帧数，实现人像模型4秒迎宾的循环动画。
4）接红外感应SDK，实现感应的模拟信号转换为数字信号被投影主机识别。
5）配置迎宾语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现迎宾语音的录制。
6）基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间、音效等，运用传统的io操作手法实现迎宾动画、音效、分贝、时间等同步显示。得到一个完整的迎宾投影。
在教师教学时互动体现在以下三方面：
（1）讲解：对系统教学和实操过程中展示内容进行详细讲解。
（2）教学：利用虚拟主持人对整个教学内容进行播报。
（3）管理：对教学、实操、考核过程、成绩、系统数据进行管理。
①讲解功能实现
实现过程：
基于3ds max 2014制作工具，实现高清逼真人像讲解动画的制作，使用MicrosoftVisual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体。
1）设定的讲解动作确定，使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频。
2）动画制作；使用3DMAX关键帧的位置捕捉，自动关键帧为辅，设置关键帧为主，30帧为一秒，240帧为一个讲解动画的循环帧数，实现人像模型8秒讲解的循环动画。
3）RTSP，实时流传输协议，实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信。
4）配置讲解语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现讲解语音的录制。
5）基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间、音效等，运用传统的io操作手法实现讲解动画、音效、分贝、时间等同步显示。得到一个完整的讲解投影效果。
6）通过讲解内容不同作为投影讲解动画的播放为一个判断节点，采用else if单项判断和if else的多重判断结合方法，实现对应讲解内容和动画之间的对应播放。
②教学功能实现
实现过程：
基于3ds max 2014制作工具，实现高清逼真人像教学动画的制作，使用MicrosoftVisual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体。
1）设定的教学动作确定，使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频。
2）动画制作；使用3DMAX关键帧的位置捕捉，自动关键帧为辅，设置关键帧为主，30帧为一秒，420帧为一个教学动画的循环帧数，实现人像模型14秒教学的循环动画。
3）RTSP，实时流传输协议，实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信。
4）配置教学语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现教学语音的录制。
5）基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间、音效等，运用传统的io操作手法实现教学动画、音效、分贝、时间等同步显示。得到一个完整的教学投影效果。
6）通过教学内容不同作为投影教学动画的播放为一个判断节点，采用else if单项判断和if else的多重判断结合方法，实现对应教学内容和动画之间的对应播放。
③管理功能实现
实现过程：
基于3ds max 2014制作工具，实现高清逼真人像管理动画的制作，使用MicrosoftVisual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体。
1）设定的管理动作确定，使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频。
2）动画制作；使用3DMAX关键帧的位置捕捉，自动关键帧为辅，设置关键帧为主，30帧为一秒，300帧为一个管理动画的循环帧数，实现人像模型10秒管理的循环动画。
3）RTSP，实时流传输协议，实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信。
4）配置讲解语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现管理语音的录制。
5）基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间、音效等，运用传统的io操作手法实现管理动画、音效、分贝、时间等同步显示。得到一个完整的管理投影效果。
6）通过管理内容不同作为投影讲解动画的播放为一个判断节点，采用else if单项判断和if else的多重判断结合方法，实现对应教学内容和动画之间的对应播放。
所述课程管理和成绩管理包括：
理论知识学习及考试功能块、实操内容管理功能块、考核内容管理功能块和平台管理功能块。
理论知识学习及考试功能块包括：
具有在线考试、试题管理、自动组卷、自动阅卷、信息查询等功能，试题库内选择题、填空题等多种，教师可以填充相应的题库，可对每个题目进行增、删、改等操作后组成测试试卷（也可自动组卷），当学员答题完毕后，即可看到本次考试的答题界面和正确答案，并给出客观题的分值。学员可以查看自己的所有考试记录，教师可以查看所有学员的考试记录，并可以对试卷的主观题进行批改。
学员在考试前可以通过理论知识模块理解相应的理论知识。
研究基于大数据的题库和教学内容动态管理功能实现。收集试题错误率和考试时长，反馈以进行题目难易程度管理，做到更科学及有目的性的试卷管理。
在线考试：通过学员的账号进行身份认证，进入在线考试模块界面，在相应的时间内完成题型的理论知识考核后，超过考试时间后考试结束，当学员答题完毕后，即可看到本次考试的答题界面和正确答案，并给出客观题的分值。学员也可以在信息查询中根据时间可以查看自己的所有考试记录及相关考试成绩。
试题管理：该模块只有教师端才可以进入，里面集合了所有的题型，教师可以查看所有的提供并可以对其进行增、删、改等操作，然后可以手动进行试题的组卷。
自动组卷：该模块只有教师端才可以进入，教师可以选择自动组卷功能，该功能通过对试题库进行自动的组合，得出相应的试题供学员进行考核。
自动阅卷：学员在完成试题的考核后，系统会在一定的时间内对学员考核的试题进行阅卷，并将考试的成绩进行记录保存。
信息查询：学员可以查看自己的所有考试记录和相应成绩，教师可以查看所有学员的考试记录及成绩。
学员或者教师点击理论知识学习及考试功能块后，会出现相关试验模块供选择学习，包括变压器试验、互感器试验、断路器试验等，选择相应的试验模块后，系统会将相关试验所有的理论知识进行分类整理，将细分为各种试验流程和项目，选择完毕后，会出现相应的图文介绍，视频介绍等知识盘点。
学生端登录：
学员点击进入理论知识学习及考试功能块后会出现三个模块界面，分别是理论知识学习、在线考试和信息查询。理论知识学习包括一些文字、图形、视频资料。点击在线考试进入考试界面，通过在一定时间内完成相应的考试试题，包括选择题、填空题等试题。考核结束后，系统自动阅卷，等待10秒左右的时间后，在当前面板弹出本次的答题界面和正确答案，并给出相应的分值。学员还可以在信息查询模块中通过时间查询自己的考试记录。
教师端登录：
教师点击进入理论知识及考核系统后会出现四个模块界面，分别是理论知识学习、试题管理、自动组卷和信息查询。点击试题管理进入管理界面，教师可以查看所有的试题并对其进行新增、删除、修改等操作，操作完成后点击保存即可保存相关试题，教师可以通过手动选择试题进行手动组卷；在自动组卷模块界面中，教师通过点击自动组卷按钮，系统会自动生成试题卷供学员考试；在信息查询模块界面中，教师可以查看所有学员的考试记录。
实操内容管理功能块包括
当选择多人协同的时候，由其中一个学员创建选择考试的试验模块，然后创建房间，等所有人进入房间后并可以开始试验。
考核内容管理模块包括主要五个子模块共17个试验项目的实操培训，分别是：
变压器高压试验模块：变压器变比测试、变压器感应耐压试验和局部放电试验、变压器绝缘电阻测试、变压器连同套管介质损耗测试、变压器绕组变形试验、变压器有载分接开关测试（过渡时间和过渡电阻）、变压器直流电阻测试；
断路器相关试验模块：机械特性及导电回路电阻测试；
互感器试验模块：互感器介质损耗试验、互感器绝缘电阻试验；
避雷器试验模块：氧化锌避雷器直流参考电压及泄漏电流测试；
化学试验模块：现场取油样(注射器、广口瓶）、现场气体取样（钢瓶）、现场气体化验（分解物检测）、现场气体化验（湿度检测）、现场气体化验（纯度检测）；
实操考核系统中用户根据在培训系统中学习的操作流程和正确操作步骤进行实操考试，考试过程中没有相应步骤操作的提升信息和高亮信息，操作错误会在当前步骤提示用户该步操作错误，特殊步骤错误时，导致仪器烧毁火灾接线问题导致触电则流程直接结算，整个流程考核结束后结算成绩面板，记录学员的考核成绩便于学员查看。
教师可以通过主动立体3D眼镜进入场景观看学员的操作。通过手柄的前后左右键进行选择切换。具体制作内容包括以下几项：
1、基于虚拟现实技术、三维建模与仿真技术、多画面融合显示技术等，研究环幕3D投影中人机互动的电气设备绝缘试验培训系统。
2、可实现至少4-5人同时上线协同进行试验操作；并具备可扩充功能。
3、系统网络环境为局域网，留接入内网接口；
4、系统需要既可以在环幕系统中通过手柄互动，也可以在台式机上用鼠标键盘互动；
5、需要三维建模的模块包含：高压试验模块和化学试验模块；部分未含项目采用视频拍摄方式嵌入教学模块系统中。
6、虚拟现实系统中需要有操作员虚拟形象；
7、考试时会有相关提醒，试验过程有必要的物理效果展示（比如设备发热或接错线导致事故出现着火等）；
学员进入该子系统后出现5个子模块界面，分别是变压器高压试验模块、断路器试验模块、互感器试验模块、避雷器试验模块、化学试验模块。选择相应的模块点击进入后会出现3个次级模块界面，分别是单人操作模式、多人协同模式和漫游模式，点击单人模式后会出现相关的试验流程供学员选择考核，学员通过在培训模式中的学习完成流程的考核，相关步骤的考核错误会出现放电，仪器烧毁等事故，考核完成后出现相关的成绩信息并记录；点击多人协同模式会建立多人协同模式的房间信息，待他人加入后即可进入流程进行考核；观众通过3D主动立体眼镜可以进入场景观看学员的操作；点击漫游模式即可对场景进行观看。
平台管理
仿真实训试验平台管理系统主要集用户用户管理、内容管理、考核管理和日志管理四个模块内容为一体的平台管理系统。
用户管理：用户录入、用户资料管理、权限管理（教师、学生、管理员）；设置用户权限，需要一定权限的用户才可以登陆系统使用对应的功能。
1）用户权限：保证用户需要一定的权限可以使用系统。
2）用户管理：包含系统管理员对用户信息进行新增、删除、修改、查询等操作。
3）权限管理：系统具备管理员对后台操作用户分配菜单权限的功能，并分配各模块的信息录入人员、信息审核人员的权限。
内容管理：数字内容管理、动画流程管理、实验效果管理；
1）流程的演示步骤需要可视化，教师可以通过手动编辑选择相应的操作视频进行授课。
2）在培训流程中，设备认知这块留可编辑的接口，教师可以替换或增加认知设备的视频。
考核管理：数字内容考核成绩管理、实验操作考核成绩管理、成绩汇总分类管理；
1）理论知识考核的成绩汇总，学员只能查看到自己的所有理论考核的成绩；教师和管理员可以查看所有学员的理论知识考核成绩。
2）试验操作考核的成绩汇总，学员只能查看到自己的所有理论考核的成绩；教师和管理员可以查看所有学员的理论知识考核成绩。
日志管理：系统使用日志、系统异常、监听日志；
系统管理员和教师可通过本模块查看用户在系统中操作的日志信息，用户的日志信息包括模块名、操作类型、用户名、姓名、IP、日期等信息。学员只能查看自己的日志信息。
进入该系统后，会出现四个子模块内容，分别是用户管理、内容管理、考核管理和日志管理。
学员端登录：
用户管理模块界面只能看到自己的用户信息并且只能修改自己的部分信息；
考核管理模块界面只能查看自己的考试记录；
日志管理模块界面只能查看自己的日志信息；
教师端登录：
用户管理模块界面只能看到自己的用户信息并且只能修改自己的部分信息；
内容管理模块界面中教师可以通过手动编辑选择相应的操作视频进行授课，在培训流程中，设备认知这块留可编辑的接口，教师可以替换或增加认知设备的视频。
考核管理模块界面中教师可以查看所有学员的考试记录和信息。
日志管理模块界面只能查看自己的日志信息；
超级管理员登录：
用户管理模块界面中可以对学员和教师的信息进行增、删、改、查等操作，并可以分配相应的权限；
内容管理模块界面中管理员可以通过手动编辑选择相应的操作视频进行授课，在培训流程中，设备认知这块留可编辑的接口，教师可以替换或增加认知设备的视频。
考核管理模块界面中管理员可以查看所有学员的考试记录和信息。
日志管理模块界面中可以查看所有的日子信息。

Claims (10)

1.一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，所述全息教师系统基于全息投影技术、虚拟主持人技术的全息投影互动系统，运用三维动画、人机互动红外感应装置、全息显示、投影机背投技术建设的全息教师人像模型，让全息教师人像模型具备自动迎宾和教师教学的功能；
所述自动迎宾：在没有进行仿真试验的情况下，如果有参观人员进入实训室参观，全息屏幕通过人体红外感应装置感应到人员，同时全息教师会自动致欢迎辞，并播放对应的视频动画，对仿真培训课程内容进行讲解，达到课程介绍的功能；
所述教师教学: 学员通过环幕和虚拟仿真培训终端进行培训时，全息教师与学员进行互动。
2.根据权利要求1所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：所述自动迎宾的实现方法为：建立解说人像模型，并建立模型动画库，赋予人物模型对应肢体动作、面部表情动画，通过预先设定的欢迎动作及制作的虚拟仿真试验平台整体介绍视频；基于3ds max 2014制作工具，实现人像迎宾动画的制作，使用Microsoft Visual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体；具体实现方法包括：
步骤2.1、设定的迎宾动作确定，使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频；
步骤2.2、骨骼绑定：基于3DMAX中biped骨骼创建原理，分配43个骨骼点的权重，通过模拟人体肌肉定理和骨骼收缩原则实现人像模型每个点的权重划分，得到骨骼绑定的人像模型；
步骤2.3、动画制作：使用3DMAX帧的位置捕捉， 30帧为一秒，120帧为一个迎宾动画的循环帧数，实现人像模型4秒迎宾的循环动画；
步骤2.4、接红外感应SDK装置，实现感应的模拟信号转换为数字信号被投影主机识别；
步骤2.5、配置迎宾语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现迎宾语音的录制；
步骤2.5、基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间和音效，运用io操作手法实现迎宾动画、音效、分贝和时间同步显示，得到一个完整的迎宾投影。
3.根据权利要求1所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：所述教师教学包括教学引导、课程管理和成绩管理；所述教学引导包括讲解和教学；所述讲解是对系统教学和实操过程中展示内容进行讲解；所述教学是利用虚拟主持人对整个教学内容进行播报；所述课程管理和成绩管理是对教学、实操、考核过程、成绩和系统数据进行管理。
4.根据权利要求3所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：所述讲解功能的实现方法为基于3ds max 2014制作工具，实现人像讲解动画的制作，使用Microsoft Visual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体；具体包括：
步骤3.1、设定的讲解动作确定：使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频；
步骤3.2、动画制作：使用3DMAX，设定30帧为一秒，240帧为一个讲解动画的循环帧数，实现人像模型8秒讲解的循环动画；
步骤3.3、采用RTSP实时流传输协议实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信；
步骤3.4、配置讲解语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现讲解语音的录制；
步骤3.5、基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间和音效，运用io操作手法实现讲解动画、音效、分贝和时间同步显示，得到一个完整的讲解投影效果；
步骤3.6、通过讲解内容不同作为投影讲解动画的播放为一个判断节点，采用else if单项判断和if else的多重判断结合方法实现对应讲解内容和动画之间的对应播放。
5.根据权利要求3所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：教学功能的实现具体包括：
步骤4.1、教学动作确定：使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频；
步骤4.2、动画制作：使用3DMAX关键帧的位置捕捉， 30帧为一秒，420帧为一个教学动画的循环帧数，实现人像模型14秒教学的循环动画；
步骤4.3、采用RTSP实时流传输协议，实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信；
步骤4.4、配置教学语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现教学语音的录制；
步骤4.5、基于VS编辑平台采用Excel表格配置语音对应动作、时间和音效，运用io操作手法实现教学动画、音效、分贝和时间等同步显示，得到一个完整的教学投影效果：
步骤4.6、通过教学内容不同作为投影教学动画的播放为一个判断节点，采用else if单项判断和if else的多重判断结合方法实现对应教学内容和动画之间的对应播放。
6.根据权利要求3所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：所述课程管理和成绩管理的实现基于3ds max 2014制作工具，实现高清逼真人像管理动画的制作，使用Microsoft Visual Studio脚本编辑工具，使用Unity3d引擎作为系统的开发载体，具体包括：
步骤5.1、设定的管理动作确定，使用1600万相机拍摄视频，得到AVI格式的参考视频；
步骤5.2、动画制作；使用3DMAX关键帧的位置捕捉，以30帧为一秒，300帧为一个管理动画的循环帧数，实现人像模型10秒管理的循环动画；
步骤5.3、RTSP，实时流传输协议，实现全息投影仪、环幕投影仪和系统主机的实时通信；
步骤5.4、配置讲解语音，采用阻抗12兆，灵敏度128DB的录音话筒，得到MP3格式的语音，实现管理语音的录制；
步骤5.5、基于VS编辑平台，采用Excel表格配置语音对应动作、时间和音效，运用io操作手法实现管理动画、音效、分贝和时间同步显示，得到一个完整的管理投影效果；
步骤5.6、通过管理内容不同作为投影讲解动画的播放为一个判断节点，采用else if单项判断和if else的多重判断结合方法，实现对应教学内容和动画之间的对应播放。
7.根据权利要求1所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：所述全息教师系统硬件架构包括电脑主机，电脑主机分别与投影仪、红外感应灯和音响连接。
8.根据权利要求3所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：所述课程管理和成绩管理包括：
理论知识学习及考试功能块、实操内容管理功能块、考核内容管理功能块和平台管理功能块；
所述理论知识学习及考试功能块包括：
在线考试：通过学员的账号进行身份认证，进入在线考试模块界面，在相应的时间内完成题型的理论知识考核后，超过考试时间后考试结束，当学员答题完毕后，即可看到本次考试的答题界面和正确答案，并给出客观题的分值；学员在信息查询中根据时间查看自己的所有考试记录及相关考试成绩；
试题管理：该模块通过教师端进入，里面集合了所有的题型，教师进行增、删或改操作：
自动组卷：该模块通过教师端进入，教师选择自动组卷功能，该功能通过对试题库进行自动的组合，得出相应的试题供学员进行考核；
自动阅卷：学员在完成试题的考核后，系统对学员考核的试题进行阅卷，并将考试的成绩进行记录保存；
信息查询：学员查看自己的所有考试记录和相应成绩，教师查看所有学员的考试记录及成绩。
9.根据权利要求8所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：实操内容管理功能块包括：
多人协调操作：由其中一个学员创建选择考试的试验模块，然后创建房间，等所有人进入房间后并开始试验；
培训流程操作：学员选择培训内容，系统根据标准流程进行培训演示。
10.根据权利要求8所述的一种基于环幕互动的电气设备绝缘试验仿真培训全息教师系统，其特征在于：所述平台管理包括用户用户管理、内容管理、考核管理和日志管理；所述考核内容管理功能块包括变压器高压试验模块：变压器变比测试、变压器感应耐压试验和局部放电试验、变压器绝缘电阻测试、变压器连同套管介质损耗测试、变压器绕组变形试验、变压器有载分接开关测试和变压器直流电阻测试。
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