CN110992761A - 一种基于vr的泵站作业仿真培训考核系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，包含：头戴式显示设备、操作手柄和主机；主机包含：场景模块，用于构建泵站作业时的虚拟场景；教学模块，采用语音、文字和三维动画的形式展示泵站设备的正确操作方法和流程；考核模块，根据泵站设备正确的操作步骤，考核用户的实际操作，并对所述实际操作进行评分，在考核结束后进行错误查看，了解实际操作中的错误；泵站设备介绍模块，采用语音、文字的形式介绍泵站设备的基本信息；所述头戴式显示设备信号连接所述主机，用于显示虚拟场景的画面、文字信息；所述操作手柄信号连接所述主机，用于实现虚拟环境下的人机交互操作。本发明还提供一种基于VR的泵站作业仿真培训考核方法。

Description

一种基于VR的泵站作业仿真培训考核系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟培训系统技术领域，特别涉及一种基于VR的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统及方法。

背景技术

随着泵站规模越来越大,其作业操作越来越复杂,这对工作人员的技术水平、业务熟练程度提出了越来越高的要求。工作人员上岗之前的培训通常是通过会议室讲解和现场实物培训操作等方式。但是传统的培训方式很难简单易懂地讲解，体验效果不佳，无法近距离接触用于泵站作业的重点设备，使得培训人员不能深入了解操作流程和细节。传统基于文字与图片展现的培训手段，学员现场感差，容易枯燥、乏味，效果往往不理想，也容易忘记关键的知识和操作。

实际中需要反复进行操练，才能保障工作人员上岗时能进行安全操作。然而由于在实际培训当中由于学员操作流程不熟悉，容易产生误操作，损坏实际设备的风险较高。比如变压器保护柜、电缆、进线柜、压变避雷柜、潜水泵等重点设备维护费用高，基于安全的考虑,不可能全部采用实物来对操作人员进行培训。因此传统的培训方式造成学员理论大于实践，缺乏动手实践能力。同时由于培训中实际操作少，难以确保培训人员对关键点考点完全理解，即使完成培训作业也还是缺乏动手实践能力。

目前还缺少一种既能够提高培训人员实际操作能力，又能确保培训人员人身安全、确保泵站设备安全的泵站作业培训考核系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于VR的泵站作业仿真培训考核系统及方法，通过虚拟现实技术，构造一个仿真真实泵站的虚拟环境，不仅能够动态展现泵站作业正确操作的流程，培训人员通过操作手柄在虚拟环境中进行操作，并通过本发明的培训考核系统自动评测操作步骤是否正确，使得泵站作业培训不再受到传统培训方式的限制。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，包含：头戴式显示设备、操作手柄和主机；

所述主机包含场景模块，教学模块、考核模块、泵站设备介绍模块；

所述场景模块用于构建泵站作业时的虚拟场景；

所述教学模块采用语音、文字和三维动画的形式展示泵站设备的正确操作方法和流程，以及会引发泵站设备安全事故的错误操作的文字信息；

所述考核模块包括：

智能评分模块，根据泵站设备正确的操作步骤，考核用户的实际操作，并对所述实际操作进行评分；

错误解析模块，用于在考核结束后进行错误查看，了解实际操作中的错误；

所述泵站设备介绍模块采用语音、文字的形式介绍泵站设备的基本信息；

所述头戴式显示设备信号连接所述主机，用于显示虚拟场景的画面、教学模块的文字信息、泵站设备介绍模块的文字信息；

所述操作手柄信号连接所述主机，用于实现虚拟环境下的人机交互操作。

所述基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，还包含信号连接设置在主机与头戴式显示设备之间的串流盒；

所述串流盒用于接收所述场景模块发送的虚拟场景信息、教学模块的文字信息、泵站设备介绍模块的文字信息；

所述头戴式显示设备用于根据所述虚拟场景信息显示虚拟场景、教学模块的文字信息、泵站设备介绍模块的文字信息。

所述基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，还包含与主机连接的扬声器，用于播放教学模块的正确操作方法和流程的语音信息、泵站设备介绍模块的泵站设备基本信息的语音信息。

优选的，所述泵站作业时的虚拟场景包含：主变压器保养前的分闸操作场景，主变压器保养完毕的合闸操作场景，恢复联络柜的场景，分断电容柜断路器开关的场景，分断变压器保护柜真空断路器开关的场景，分断雨水泵电机柜断路器开关的场景，摇出雨水泵电机柜手车式隔离开关的场景，变压器高压侧各相验电的场景，主变压器高、低压两侧分别放电的场景，检验高压绝缘手套是否完好并带上高压绝缘手套的场景。

优选的，所述泵站设备介绍模块还包含泵站设备解体模块，按泵站设备的组成结构，将泵站设备拆分成各个组成部件，并依次平铺在虚拟场景的地面上；泵站设备解体模块还以文字、语音、动画的形式展示泵站设备的各个组成部件的运转原理及相关操作知识。

优选的，所述主机还包含场景切换模块，用于选择对应不同的泵站设备的虚拟场景。

优选的，所述主机还包含还包含管理模块；所述管理模块包括：

用户管理模块，用于新建、修改、删除、查询用户；

权限管理模块，用于将用户分为具有不同权限的角色；

场景管理模块，用于管理泵站作业时的虚拟场景，留置系统扩展性。

优选的，所述主机还包含还包含交流模块，用于用户在培训过程中的答疑咨询及交流。

优选的，所述主机还包含考核管理模块，用于新建、修改、删除、查询考核内容。

本发明还提供一种基于VR的泵站作业仿真培训考核方法，采用本发明所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统实现的，包含步骤：

S1、通过场景切换模块，选择与待培训的泵站设备相对应的虚拟场景；在当前虚拟场景下，若进行教学，选择教学模块，进入S2；若进行考核，选择考核模块，进入S3；若了解泵站设备，选择泵站设备介绍模块，进入S4；

S2、教学模块采用语音、文字和三维动画的形式展示泵站设备的正确操作方法和流程，教学模块还通过文字提示会引发泵站设备安全事故的错误操作；

S3、用户进行操作时无提示，同时触发智能评分；考核完成后，进行错误查看，了解实际操作中的错误；

S4、泵站设备介绍模块采用语音、文字的形式介绍泵站设备的基本信息。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的基于VR(Virtual Reality虚拟现实)的泵站作业仿真培训考核系统能避免操作人员在业务不熟悉的情况下接触实物进行培训，提高了泵站作业培训的安全性。并且基于虚拟现实的培训流程可无限重复，提高了培训的高效性，降低了培训资源的消耗。同时还能通过考核模式，检验操作人员的实际操作水平，直观的验收培训效果，提高了培训效率。同时还能够自主选择泵站设备，通过动画自动展示对该泵站设备的具体操作流程，通过完整、直观的教学方式，有效的提高了教学效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，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为本发明的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统结构示意图；

图2为本发明的基于VR的泵站作业仿真培训考核方法流程图；

图中：1、主机；11、场景模块；12、教学模块；13、考核模块；14、泵站设备介绍模块；141、泵站设备解体模块；15、场景切换模块；16、考核管理模块；17、交流模块；18、管理模块；

2、头戴式显示设备；3、串流盒；4、操作手柄；5、扬声器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

如图1所示，本发明提供一种基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，包含：头戴式显示设备2，操作手柄4，主机1，扬声器5，串流盒3。

所述主机1包含场景模块11，教学模块12、考核模块13、泵站设备介绍模块14、场景切换模块15、考核管理模块16、交流模块17、管理模块18；

所述场景模块11用于构建泵站作业时的虚拟场景。在本发明的实施例中，所述泵站作业时的虚拟场景包含：主变压器保养前的分闸操作场景，主变压器保养完毕的合闸操作场景，恢复联络柜的场景，分断电容柜断路器开关的场景，分断变压器保护柜真空断路器开关的场景，分断雨水泵电机柜断路器开关的场景，摇出雨水泵电机柜手车式隔离开关的场景，变压器高压侧各相验电的场景，主变压器高、低压两侧分别放电的场景，检验高压绝缘手套是否完好并带上高压绝缘手套的场景。

所述教学模块12采用语音、文字和三维动画的形式展示各个虚拟场景下的泵站设备正确操作方法和流程，以及会引发泵站设备安全事故的错误操作的文字信息。在本发明的实施例中，所述泵站设备正确操作方法包含泵站设备部件每个可操作开关的操作方式和开关操作的注意事项。

所述考核模块13包括：

智能评分模块，根据泵站设备正确的操作步骤，考核用户的实际操作，并对所述实际操作进行评分；

错误解析模块，用于在考核结束后进行错误查看，了解实际操作中的错误。

所述泵站设备介绍模块14采用语音、文字的形式介绍泵站设备的基本信息。在本发明的实施例中，所述泵站设备的基本信息包含设备名称、设备参数、设备功能、设备优缺点、设备用途、运行环境。在本发明的实施例中，泵站设备介绍模块14还包含泵站设备解体模块141，按泵站设备的组成结构，将泵站设备拆分成各个组成部件，并依次平铺在虚拟场景的地面上；泵站设备解体模块141还以文字、语音、动画的形式展示泵站设备的各个组成部件的名称、运转原理及相关操作知识。

所述串流盒3用于接收所述场景模块11发送的虚拟场景信息、教学模块12的文字信息、泵站设备介绍模块14的文字信息；

所述头戴式显示设备2用于显示虚拟场景的画面、教学模块12的文字信息、泵站设备介绍模块14的文字信息。

所述操作手柄4信号连接所述主机1，用于实现虚拟环境下的人机交互操作。

所述扬声器5，用于播放教学模块12的正确操作方法和流程的语音信息、泵站设备介绍模块14的泵站设备基本信息的语音信息。

所述场景切换模块15，用于选择对应不同的泵站设备的虚拟场景。

所述管理模块18包括：

用户管理模块，用于新建、修改、删除、查询用户；

权限管理模块，用于将用户分为具有不同权限的角色；

场景管理模块，用于管理泵站作业时的虚拟场景，留置系统扩展性。

所述交流模块17，用于用户在培训过程中的答疑咨询及交流。

所述考核管理模块16，用于新建、修改、删除、查询考核内容。

本发明还提供一种基于VR的泵站作业仿真培训考核方法，采用本发明所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统实现的，如图2所示，包含步骤：

S1、通过场景切换模块15，选择与待培训的泵站设备相对应的虚拟场景；在当前虚拟场景下，若进行教学，选择教学模块12，进入S2；若进行考核，选择考核模块13，进入S3；若了解泵站设备，选择泵站设备介绍模块14，进入S4；

S2、教学模块12采用语音、文字和三维动画的形式展示泵站设备的正确操作方法和流程，教学模块12还通过文字提示会引发泵站设备安全事故的错误操作；

S3、用户进行泵站设备操作时无提示，同时触发智能评分；考核完成后，进行错误查看，了解实际操作中的错误；

S4、泵站设备介绍模块14采用语音、文字的形式介绍泵站设备的基本信息。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，包含：头戴式显示设备、操作手柄和主机；

所述主机包含场景模块，教学模块、考核模块、泵站设备介绍模块；

所述场景模块用于构建泵站作业时的虚拟场景；

所述教学模块采用语音、文字和三维动画的形式展示泵站设备的正确操作方法和流程，以及会引发泵站设备安全事故的错误操作的文字信息；

所述考核模块包括：

智能评分模块，根据泵站设备正确的操作步骤，考核用户的实际操作，并对所述实际操作进行评分；

错误解析模块，用于在考核结束后进行错误查看，了解实际操作中的错误；

所述泵站设备介绍模块采用语音、文字的形式介绍泵站设备的基本信息；

所述头戴式显示设备信号连接所述主机，用于显示虚拟场景的画面、教学模块的文字信息、泵站设备介绍模块的文字信息；

所述操作手柄信号连接所述主机，用于实现虚拟环境下的人机交互操作。

2.如权利要求1所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，还包含信号连接设置在主机与头戴式显示设备之间的串流盒；

所述串流盒用于接收所述场景模块发送的虚拟场景信息、教学模块的文字信息、泵站设备介绍模块的文字信息；

所述头戴式显示设备用于根据所述虚拟场景信息显示虚拟场景、教学模块的文字信息、泵站设备介绍模块的文字信息。

3.如权利要求1所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，还包含与主机连接的扬声器，用于播放教学模块的正确操作方法和流程的语音信息、泵站设备介绍模块的泵站设备基本信息的语音信息。

4.如权利要求1所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，所述泵站作业时的虚拟场景包含：主变压器保养前的分闸操作场景，主变压器保养完毕的合闸操作场景，恢复联络柜的场景，分断电容柜断路器开关的场景，分断变压器保护柜真空断路器开关的场景，分断雨水泵电机柜断路器开关的场景，摇出雨水泵电机柜手车式隔离开关的场景，变压器高压侧各相验电的场景，主变压器高、低压两侧分别放电的场景，检验高压绝缘手套是否完好并带上高压绝缘手套的场景。

5.如权利要求1所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，所述泵站设备介绍模块还包含泵站设备解体模块，按泵站设备的组成结构，将泵站设备拆分成各个组成部件，并依次平铺在虚拟场景的地面上；泵站设备解体模块还以文字、语音、动画的形式展示泵站设备的各个组成部件的运转原理及相关操作知识。

6.如权利要求1所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，所述主机还包含场景切换模块，用于选择对应不同的泵站设备的虚拟场景。

7.如权利要求1所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，所述主机还包含还包含管理模块；所述管理模块包括：

用户管理模块，用于新建、修改、删除、查询用户；

权限管理模块，用于将用户分为具有不同权限的角色；

场景管理模块，用于管理泵站作业时的虚拟场景，留置系统扩展性。

8.如权利要求1所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，所述主机还包含还包含交流模块，用于用户在培训过程中的答疑咨询及交流。

9.如权利要求1所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统，其特征在于，所述主机还包含考核管理模块，用于新建、修改、删除、查询考核内容。

10.一种基于VR的泵站作业仿真培训考核方法，采用如权利要求1至9任一所述的基于VR的泵站作业仿真培训考核系统实现的，其特征在于，包含步骤：

S1、通过场景切换模块，选择与待培训的泵站设备相对应的虚拟场景；在当前虚拟场景下，若进行教学，选择教学模块，进入S2；若进行考核，选择考核模块，进入S3；若了解泵站设备，选择泵站设备介绍模块，进入S4；

S2、教学模块采用语音、文字和三维动画的形式展示泵站设备的正确操作方法和流程，教学模块还通过文字提示会引发泵站设备安全事故的错误操作；

S3、用户进行操作时无提示，同时触发智能评分；考核完成后，进行错误查看，了解实际操作中的错误；

S4、泵站设备介绍模块采用语音、文字的形式介绍泵站设备的基本信息。

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