CN110660284A - 一种基于vr技术的轨道交通综合教学系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于VR技术的轨道交通综合教学系统及方法。所述系统包括VR系统和信号系统，所述VR系统包括：VR系统主程序模块、模型模块和人机交互模块；信号系统用于发送控制信息与接收处理结果；人机交互模块用于获取操作信息；VR系统主程序模块用于通过预设的第一综合后备盘对获取到的控制信息或操作信息进行处理，将处理结果发送给信号系统，并得到模型数据；模型模块用于根据模型数据构建用于教学的虚拟教学场景，本发明实施例通过VR系统中的VR系统主程序模块、模型模块、人机交互模块，实现对虚拟教学场景的构建，以及对获取到的控制信息和操作信息的处理，从而能够简单得实现对于轨道交通的综合教学，提高教学的效率。

Description

一种基于VR技术的轨道交通综合教学系统及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于VR技术的轨道交通综合教学系统及方法。

背景技术

地铁车综室是各设备系统的车站级调度、管理指挥中心，也是整座车站的控制中心，承担着设备控制、组织协调等重要工作。综合后备盘(Integrated Backup Panel，IBP)是车综室内最重要的组成部分，是紧急情况下车站工作人员对重要控制设备操作时的紧急后备手段。随着地铁在城市公共交通客运中占的比例越来越高。早晚高峰的潮汐大客流冲击给轨道交通安全运营带来巨大的压力和挑战，然而，我国城市轨道交通运营管理人才的培养和储备，与城市轨道交通的快速发展却极不协调，造成了城市交通运营管理人才的短缺。为了有效降低轨道交通运营突发事件(以下简称运营突发事件)给乘客的生命财产安全带来的影响，因此需规范运营突发事件应急演练管理，提升相关从业人员应急处置能力。

传统的培训手段是通过组织群众进行运营突发事件的疏散演习，以此模拟真实情况的运营突发事件下的人群疏散，虽然可以完成对人群行为规律的考察，但是存在着明显的局限性。大规模的人群踩踏、火灾事件、毒气泄漏等突发事件往往伴随着不可逆转的生命财产损失，人们是无法模拟的，从而使现有的培训效果不佳。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提供一种基于VR技术的轨道交通综合教学系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于VR技术的轨道交通综合教学系统，包括：VR系统和信号系统，所述VR系统包括：VR系统主程序模块、模型模块和人机交互模块，所述VR系统主程序模块分别与所述信号系统、模型模块和人机交互模块相连；其中，

所述信号系统，用于向所述VR系统主程序模块发送控制信息；

所述人机交互模块，用于获取操作信息，并发送给所述VR系统主程序模块；

所述VR系统主程序模块，用于通过预设的第一综合后备盘对获取到的控制信息或操作信息进行处理，将处理结果发送给信号系统，并根据所述处理结果得到模型数据；

所述模型模块，用于根据所述VR系统主程序模块生成的模型数据构建用于教学的虚拟教学场景。

进一步地，所述信号系统还用于：

根据接收到的由所述VR系统主程序模块发送的处理结果，同步预设的第二综合后备盘的IBP数据。

进一步地，所述VR系统还包括：语音模块；其中，

所述语音模块，用于实现各个体验者之间的语音通话。

进一步地，所述VR系统还包括：用户界面模块；其中，

所述用户界面模块，用于将由所述VR系统主程序模块发送的指引信息向所述体验者进行展示。

进一步地，所述VR系统还包括：通信模块；其中，

所述通信模块，用于连接所述VR系统主程序模块和信号系统，实现所述VR系统主程序模块和信号系统间的信息交互。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于如上所述的基于VR技术的轨道交通综合教学系统的基于VR技术的轨道交通综合教学方法，包括：

模型模块根据VR系统主程序模块生成的模型数据构建初始的虚拟教学场景；

所述VR系统主程序模块接收由信号系统发送的控制信息，以及由人机交互模块获取的操作信息，并通过预设的第一综合后备盘进行处理；

所述VR系统主程序模块将处理结果发送给所述信号系统，并根据所述处理结果更新所述模型数据；

所述模型模块根据更新后的模型数据更新所述虚拟教学场景。

进一步地，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

所述信号系统根据接收到的由所述VR系统主程序模块发送的处理结果，同步预设的第二综合后备盘的IBP数据。

进一步地，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

语音模块实现各个体验者之间的语音通话。

进一步地，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

用户界面模块将由所述VR系统主程序模块发送的指引信息向所述体验者进行展示。

进一步地，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

采用通信模块实现所述VR系统主程序模块和信号系统间的信息交互。

本发明实施例提供的基于VR技术的轨道交通综合教学系统及方法，通过VR系统中的VR系统主程序模块、模型模块、人机交互模块，实现对虚拟教学场景的构建，以及对获取到的控制信息和操作信息的处理，从而能够简单得实现对于轨道交通的综合教学，提高教学的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的基于VR技术的轨道交通综合教学系统结构示意图；

图2为本发明实施例的另一基于VR技术的轨道交通综合教学系统结构示意图；

图3为本发明实施例的基于VR技术的轨道交通综合教学方法流程图；

图4为本发明实施例的另一基于VR技术的轨道交通综合教学方法流程图；

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的基于VR技术的轨道交通综合教学系统结构示意图，图2为本发明实施例的另一基于VR技术的轨道交通综合教学系统结构示意图，如图1所示，所述基于VR技术的轨道交通综合教学系统包括：VR系统10和信号系统11，所述VR系统10包括：VR系统主程序模块101、模型模块102和人机交互模块103，所述VR系统主程序模块101分别与所述信号系统11、模型模块102和人机交互模块103相连；其中，

所述信号系统11用于向所述VR系统主程序模块101发送控制信息；所述人机交互模块103用于获取操作信息，并发送给所述VR系统主程序模块101；所述VR系统主程序模块101用于根据获取到的控制信息或操作信息，通过预设的第一综合后备盘，得到模型数据；所述模型模块102用于根据所述VR系统主程序模块101生成的模型数据构建用于教学的虚拟教学场景。

具体地：

为了能够实现对于轨道交通突发事件的综合教学，例如，对于地铁车站大规模群体事件，本发明实施基于虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)构建虚拟教学场景，以使体验者通过虚拟教学场景进行教学过程。

整个教学系统分为两个子系统，分别为VR系统10和信号系统11，两个子系统之间可进行双向控制。两个子系统中分别设置了第一综合后备盘和第二综合后备盘，因此，两个子系统间传输的信息均是基于综合后备盘的IBP数据，以此来保证第一综合后备盘和第二综合后备盘的同步。

两个综合后备盘中的数据可根据实际的教学需要来进行设定，本发明实施例仅给出其中的一种举例说明，在地铁车站教学过程中，所述综合后备盘可包括13个模块的数据，分别为：供电系统模块、安全门或屏蔽门系统模块、自动售检票系统模块、信号系统模块、闭路电视监控系统模块、门禁系统模块、气体灭火系统模块、火灾自动报警系统模块、BAS模块、残疾人卫生间呼叫模块、电扶梯及垂梯模块和防淹门模块。

所述信号系统11用于对VR系统的教学过程进行监控，通过向VR系统发送控制信息，对VR系统10中的虚拟教学场景进行更新。而VR系统10则对接收到控制信息进行处理并将处理结果反馈给信号系统11，同时，对体验者在教学过程中产生的操作信息进行处理，并将处理结果反馈给所述信号系统11。

所述VR系统10至少包括：VR系统主程序模块101、模型模块102和人机交互模块103。

所述VR系统主程序模块101设置有所述第一综合后备盘，负责教学过程中程序的整体构成，连接所述VR系统10中其它的各个模块，并管理各模块的运行。具体包括：用于处理在教学过程中接收到各种控制信息和操作信息，并根据处理结果向所述信号系统11发送相应的IBP数据，同时，根据处理结果更新模型数据。其中，所述操作信息，由人机交互模块103采集体验者在教学过程中的移动、点击等交互动作得到。

进一步地，所述信号系统11还用于：

根据接收到的由所述VR系统主程序模块101发送的处理结果，同步预设的第二综合后备盘的IBP数据。

所述信号系统11在接收到VR系统主程序模块101根据处理结果发送的IBP数据后，所述信号系统11将根据所述处理结果，使第二综合后备盘与第一综合后备盘保持同步。从而，使信号系统能够实时监控所述VR系统主程序模块101的教学过程。

所述模型模块102获取由所述VR系统主程序模块101生成的模型数据，通过预设的建模软件与贴图烘焙软件，形成具体的虚拟教学场景，例如，车控室、站台、站厅和服务中心等。所述模型模块102预先通过建模软件与贴图烘焙软件将模型和贴图输出给开发引擎进行VR开发，使在虚拟教学场景中具备移动、点击、语音实时通话、语音提示、数据传输等功能。

如图2所示，进一步地，所述VR系统还包括：通信模块104；其中，

所述通信模块104，用于连接所述VR系统主程序模块101和信号系统11，实现所述VR系统主程序模块和信号系统11间的信息交互。

为保证所述VR系统主程序模块101和信号系统11之间的数据通信，所述VR系统10通过设置通信模块104来实现所述VR系统主程序模块101和信号系统11间的信息交互。

本发明实施例通过VR系统10中的VR系统主程序模块101、模型模块102、人机交互模块103，分别实现对虚拟教学场景的构建，以及对获取到的控制信息和操作信息的处理，从而能够简单得实现对于轨道交通的综合教学，提高教学的效率。

基于上述实施例，进一步地，所述VR系统10还包括：语音模块105；其中，

所述语音模块105用于实现各个体验者之间的语音通话。

当有多个体验者同时通过VR系统10进入到虚拟教学场景时，可以通过预设的与VR系统主程序模块101连接的语音模块105，使体验者之间能够进行语音通话。

所述语音模块105还可以用于在教学过程中向体验者发送语音广播，所述语音广播可以是教学过程中虚拟教学场景的广播信息，也可以是教学过程中的系统提示信息。

本发明实施例通过预设语音模块105，使体验者之间进行语音通话，从而实现了一岗位多人同时培训的需求，提高了教学的效率。

基于上述实施例，进一步地，所述VR系统10还包括：用户界面模块106；其中，

所述用户界面模块106用于将由所述VR系统主程序模块101发送的指引信息向所述体验者进行展示。

为了方便体验者在教学过程中的操作和移动，可以通过预设的用户界面模块106，根据所述VR系统主程序模块101的指示信息，向体验者展示系统操作界面以及操作指引。

本发明实施例通过预设的用户界面模块106，展示系统操作界面和操作指引，从而加快了体验者的教学进程，提升了教学的效率。

图3为本发明实施例的基于VR技术的轨道交通综合教学方法流程图，如图3所示，所述方法包括：

步骤S01、模型模块根据VR系统主程序模块生成的模型数据构建初始的虚拟教学场景。

为了能够实现对于轨道交通突发事件的综合教学，本发明实施基于VR技术构建虚拟教学场景，以使体验者通过虚拟教学场景进行教学过程。

整个教学系统分为两个子系统，分别为VR系统和信号系统，两个子系统之间可进行双向控制。两个子系统中分别设置了第一综合后备盘和第二综合后备盘，因此，两个子系统间传输的信息均是基于综合后备盘的IBP数据，以此来保证第一综合后备盘和第二综合后备盘的同步。

所述VR系统至少包括：VR系统主程序模块、模型模块和人机交互模块。

所述VR系统主程序模块设置有所述第一综合后备盘，负责教学过程中程序的整体构成，连接所述VR系统中其它的各个模块，并管理各模块的运行。

在教学开始时，由模型模块根据所述VR系统主程序模块生成的模型数据生成初始的虚拟教学场景，例如，车控室、站台、站厅和服务中心等，从而使体验者通过虚拟终端进入到所述虚拟教学场景中。具体地：所述模型模块可预先通过建模软件与贴图烘焙软件将模型和贴图输出给开发引擎进行VR开发，使在虚拟教学场景中具备移动、点击、语音实时通话、语音提示、数据传输等功能。

步骤S02、所述VR系统主程序模块接收由信号系统发送的控制信息，以及由人机交互模块获取的操作信息，并通过预设的第一综合后备盘进行处理。

所述信号系统可以对VR系统的教学过程进行监控，具体通过向VR系统主程序模块发送控制信息，对VR系统中的教学过程进行控制，例如，通过控制信息控制教学过程的开启和关闭，以及对虚拟教学场景进行更新。

在教学过程中，人机交互模块可采集体验者在教学过程中的移动、点击等交互动作得到操作信息，并发送给所述VR系统主程序模块。

所述VR系统主程序模块对在教学过程中接收到的各种控制信息，以及操作信息通过预设的第一综合后备盘进行处理。

步骤S03、所述VR系统主程序模块将处理结果发送给所述信号系统，并根据所述处理结果更新所述模型数据。

所述VR系统主程序模块根据第一综合后备盘的处理结果向所述信号系统发送包含所述处理结果的相应的IBP数据，同时，根据处理结果来更新所述模型数据。

进一步地，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

所述信号系统根据接收到的由所述VR系统主程序模块发送的处理结果，同步预设的第二综合后备盘的IBP数据。

所述信号系统在接收到VR系统主程序模块根据处理结果发送的IBP数据后，所述信号系统将根据所述处理结果，使第二综合后备盘与第一综合后备盘保持同步。从而，使信号系统能够实时监控所述VR系统的教学过程。

步骤S04、所述模型模块根据更新后的模型数据更新所述虚拟教学场景。

模型模块则根据所述VR系统主程序模块更新后的模型数据，通过预设的建模软件与贴图烘焙软件，更新虚拟教学场景。

进一步地，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

采用通信模块实现所述VR系统主程序模块和信号系统间的信息交互。

为保证所述VR系统主程序模块和信号系统之间的数据通信，所述VR系统通过设置通信模块来实现所述VR系统主程序模块和信号系统间的信息交互。

本发明实施例通过VR系统中的VR系统主程序模块、模型模块、人机交互模块，分别实现对虚拟教学场景的构建，以及对获取到的控制信息和操作信息的处理，从而能够简单得实现对于轨道交通的综合教学，提高教学的效率。

基于上述实施例，进一步地，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

语音模块实现各个体验者之间的语音通话。

当有多个体验者同时通过VR系统进入到虚拟教学场景时，可以通过预设的与VR系统主程序模块连接的语音模块，使体验者之间能够进行语音通话。

所述语音模块还可以用于教学过程中发送语音广播。

本发明实施例通过预设语音模块，使体验者之间进行语音通话，从而实现了一岗位多人同时培训的需求，提高了教学的效率。

基于上述实施例，进一步地，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

用户界面模块将由所述VR系统主程序模块发送的指引信息向所述体验者进行展示。

为了方便体验者在教学过程中的操作和移动，可以通过预设的用户界面模块，根据所述VR系统主程序模块的指示信息，向体验者展示系统操作界面以及操作指引。

本发明实施例通过预设的用户界面模块，展示系统操作界面和操作指引，从而加快了体验者的教学进程，提升了教学的效率。

图4为本发明实施例的另一基于VR技术的轨道交通综合教学方法流程图，如图4所示，本发明实施例中给出一个具体的虚拟教学场景的教学过程：在紧急情况下对于自动售检票闸机(Automatic Fare Collection System，AFC)的操作过程。自动售检票闸机的主要功能：在自动售检票功能区设置闸机的紧急开启按钮及状态指示灯，实现火灾、战备灯紧急情况下，对本站所有的闸机的开启功能，便于乘客疏散。

根据VR系统中的第一综合后备盘中的自动售检票模块的设置，具体通过判断钥匙状态是否为有效状态来判定紧急释放按钮是否可操作。当钥匙状态为有效状态，并人机交互界面采集到的操作信息为：按下紧急释放按钮时，所述第一综合后备盘下的自动售检票模块，将更新模型数据，使虚拟教学场景中的自动售检票闸机的状态变化为：释放状态灯变亮、站厅内的闸机为打开状态，并且语音模块将进行语音提示。同时，通信模块会将按下的紧急释放按钮操作同步发送到信号系统中，信号系统通过接收到的数据做出相应的处理并将处理结果反馈到VR系统；

当钥匙状态为有效状态，紧急释放按钮为弹起状态时，所述第一综合后备盘下的自动售检票模块，将更新模型数据，使虚拟教学场景中的自动售检票闸机的状态变化为：释放状态灯变暗、站厅内的闸机为关闭状态，语音模块与通信模块进行相应处理；

而当钥匙状态为无效状态时，此时通过显示界面提示体验者可操作试灯按钮。

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)503、存储器(memory)502和通信总线504，其中，处理器501，通信接口503，存储器502通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器502中的逻辑指令，以执行上述方法。

进一步地，本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法。

进一步地，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法。

本领域普通技术人员可以理解：此外，上述的存储器502中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于VR技术的轨道交通综合教学系统，其特征在于，包括：VR系统和信号系统，所述VR系统包括：VR系统主程序模块、模型模块和人机交互模块，所述VR系统主程序模块分别与所述信号系统、模型模块和人机交互模块相连；其中，

所述信号系统，用于向所述VR系统主程序模块发送控制信息；

所述人机交互模块，用于获取操作信息，并发送给所述VR系统主程序模块；

所述VR系统主程序模块，用于通过预设的第一综合后备盘对获取到的控制信息或操作信息进行处理，将处理结果发送给信号系统，并根据所述处理结果得到模型数据；

所述模型模块，用于根据所述VR系统主程序模块生成的模型数据构建用于教学的虚拟教学场景。

2.根据权利要求1所述的基于VR技术的轨道交通综合教学系统，其特征在于，所述信号系统还用于：

根据接收到的由所述VR系统主程序模块发送的处理结果，同步预设的第二综合后备盘的IBP数据。

3.根据权利要求2所述的基于VR技术的轨道交通综合教学系统，其特征在于，所述VR系统还包括：语音模块；其中，

所述语音模块，用于实现各个体验者之间的语音通话。

4.根据权利要求3所述的基于VR技术的轨道交通综合教学系统，其特征在于，所述VR系统还包括：用户界面模块；其中，

所述用户界面模块，用于将由所述VR系统主程序模块发送的指引信息向所述体验者进行展示。

5.根据权利要求4所述的基于VR技术的轨道交通综合教学系统，其特征在于，所述VR系统还包括：通信模块；其中，

所述通信模块，用于连接所述VR系统主程序模块和信号系统，实现所述VR系统主程序模块和信号系统间的信息交互。

6.一种基于如权利要求1-5任一所述的基于VR技术的轨道交通综合教学系统的基于VR技术的轨道交通综合教学方法，其特征在于，包括：

模型模块根据VR系统主程序模块生成的模型数据构建初始的虚拟教学场景；

所述VR系统主程序模块接收由信号系统发送的控制信息，以及由人机交互模块获取的操作信息，并通过预设的第一综合后备盘进行处理；

所述VR系统主程序模块将处理结果发送给所述信号系统，并根据所述处理结果更新所述模型数据；

所述模型模块根据更新后的模型数据更新所述虚拟教学场景。

7.根据权利要求6所述的基于VR技术的轨道交通综合教学方法，其特征在于，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

所述信号系统根据接收到的由所述VR系统主程序模块发送的处理结果，同步预设的第二综合后备盘的IBP数据。

8.根据权利要求7所述的基于VR技术的轨道交通综合教学方法，其特征在于，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

语音模块实现各个体验者之间的语音通话。

9.根据权利要求8所述的基于VR技术的轨道交通综合教学方法，其特征在于，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

用户界面模块将由所述VR系统主程序模块发送的指引信息向所述体验者进行展示。

10.根据权利要求9所述的基于VR技术的轨道交通综合教学方法，其特征在于，所述基于VR技术的轨道交通综合教学方法还包括：

采用通信模块实现所述VR系统主程序模块和信号系统间的信息交互。

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