CN111625095A - 基于vr和物联网融合技术的训练测评系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的基于VR和物联网融合技术的训练测评系统和方法，系统包括：VR眼镜；VR手柄、第一通信模块均连接至VR眼镜；VR眼镜通过用户操作VR手柄发起控制指令，并将控制指令通过第一通信模块发送给第二通信模块；物联网网关；第二通信模块、开关模块的输入端均连接至所述物联网网关；物联网网关利用所述第二通信模块接收所述控制指令，将所述控制指令下发给相应的开关模块。开关模块的输出端连接至被控设备，开关模块在接收到控制指令时，根据控制指令设置连接的被控设备的工作状态；该系统采用了VR与物联网相结合的教学方式，提高了教学过程中学生的参与感、交互性和体验感。
Description
技术领域
本发明属于VR和物联网技术领域，具体涉及基于VR和物联网融合技术的训练测评系统及方法。
背景技术
社会环境的变化和社会现实的需要是职业院校实践育人理念与政策的发展动力源泉。新时代为职业院校实践育人工作带来了新机遇，也提出了新的挑战。随着人才培养模式的变革、课程体系的重新建构、教学方式方法的革新，课程这个概念本身都在发生转变。课程是什么？不是知识的注射器，而是要把社会上的那些挑战，学生们将来会遇到的那些问题，打包浓缩，变成课程，提前让学生得到体验、训练、评测，以便就业后更快的适应和融入到工作中去。
VR虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。IOT物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。
现有常规的职业院校已采用单独的VR虚拟教学或单独的IOT体验教学，但两者教学方式之间没有打通和融合，使得通过VR虚拟教学不能直观感受到现实中设备的变化，且IOT体验教学过程过于枯燥，学生不能将眼前的设备和未来的工作进行有效结合，上述两种教学模式让学生体验感不强。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于VR和物联网融合技术的训练测评系统及方法，提高了教学过程中学生的参与感、交互性和体验感。
第一方面，一种基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，包括：
VR手柄；
第一通信模块；
VR眼镜；所述VR手柄、第一通信模块均连接至所述VR眼镜；所述VR眼镜用于通过用户操作VR手柄发起控制指令，并将所述控制指令通过第一通信模块发送给第二通信模块；
第二通信模块：与所述第一通信模块进行通信；
至少一个开关模块：开关模块的输出端连接至被控设备，所述被控设备包括通过物联网相连的电气设备；开关模块用于在接收到控制指令时，根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态；
物联网网关；所述第二通信模块、开关模块的输入端均连接至所述物联网网关；所述物联网网关用于利用所述第二通信模块接收所述控制指令，将所述控制指令下发给相应的开关模块。
优选地，所述VR眼镜还用于显示预设的虚拟场景；所述VR眼镜还用于供用户操作手柄，在所述虚拟场景中部署与被控设备对应的虚拟设备，并调试所述虚拟设备；
所述控制指令由用户利用手柄在所述虚拟场景中操作虚拟设备得到。
优选地，所述训练测评系统还包括汇总装置；
所述汇总装置用于获取以下一种或几种数据的组合：
VR眼镜的部署数据、VR眼镜的调试数据、VR眼镜的操作数据、物联网网关的下发数据；
所述汇总装置还用于根据获取到的数据输出报告。
优选地，所述训练测评系统还包括与所述物联网网关连接的感知模块；
所述感知模块用于检测所处位置处的环境信息。
优选地，所述VR眼镜还用于发起查询指令，并利用所述第一通信模块将所述查询指令发送给所述第二通信模块；所述VR眼镜还用于在所述虚拟场景中更新返回的被控设备的工作状态或环境信息；
所述物联网网关用于通过所述第二通信模块接收查询指令，对接收到的查询指令进行解析，并根据解析结果获取指定被控设备的工作状态，或者是感知模块检测到的环境信息；并将被控设备的工作状态或环境信息返回给VR眼镜。
优选地，所述VR眼镜还用于根据VR眼镜的部署数据、调试数据和操作数据计算学习进度，并根据得到的学习进度以及预设的进度要求生成提醒信息，显示所述提醒信息。
优选地，所述训练测评系统还包括显示屏；
所述显示屏还用于显示VR眼镜的部署数据、调试数据和操作数据，当所述部署数据、调试数据和操作数据异常时，生成并显示异常消息。
第二方面，一种基于VR和物联网融合技术的训练测评方法，在第一方面所述的系统上运行，包括以下步骤：
VR眼镜通过用户操作VR手柄发起控制指令，并将所述控制指令发送给物联网网关；
物联网网关接收所述控制指令，将所述控制指令下发给相应的开关模块；
开关模块在接收到控制指令时，根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态。
优选地，该方法在所述VR眼镜通过用户操作VR手柄发起控制指令之前，还包括
VR眼镜供用户操作手柄，在虚拟场景中部署与被控设备对应的虚拟设备，并调试所述虚拟设备。
优选地，该方法在所述根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态之后，还包括：
VR眼镜发起查询指令，并将所述查询指令发送给物联网网关；
物联网网关对接收到的查询指令进行解析，并根据解析结果获取指定被控设备的工作状态，或者是感知模块检测到的环境信息；并将被控设备的工作状态或环境信息返回给VR眼镜；
VR眼镜在虚拟场景中更新返回的被控设备的工作状态或环境信息。
由上述技术方案可知，本发明提供的基于VR和物联网融合技术的训练测评系统及方法，采用了VR与物联网相结合的教学方式，提高了教学过程中学生的参与感、交互性和体验感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一提供的训练测评系统的模块框图。
图2为本发明实施例五提供的训练测评方法的流程图。
图3为本发明实施例五提供的查询方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一：
一种基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，参见图1，包括：
VR手柄；
第一通信模块；
VR眼镜；所述VR手柄、第一通信模块均连接至所述VR眼镜；所述VR眼镜用于通过用户操作VR手柄发起控制指令，并将所述控制指令通过第一通信模块发送给第二通信模块；
具体地，用户可以通过VR手柄控制在虚拟环境中的移动方向，也可以通过VR手柄进行选择。VR眼镜自带显示屏，用户带上VR眼镜后，可以通过显示屏显示预设的虚拟场景，包括3D虚拟房间、虚拟设备和3D虚拟动作。控制指令由用户操作VR手柄获得，例如用户操作VR手柄在虚拟场景中开灯，这样就生成开启某个灯的控制指令。
第二通信模块：与所述第一通信模块进行通信；第二通信模块和第一通信模块可以利用TCP/IP协议进行通信。
至少一个开关模块：开关模块的输出端连接至被控设备，所述被控设备包括通过物联网相连的电气设备；开关模块用于在接收到控制指令时，根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态；
具体地，电气设备包括灯、电动窗帘、电器或电控开关等，只要是能通过电信号控制的设备都可以连接开关模块，由开关模块控制其工作状态，例如启动、休眠、关闭等等。电气设备的种类和数量根据课程的需要进行设置。
物联网网关；所述第二通信模块、开关模块的输入端均连接至所述物联网网关；所述物联网网关用于利用所述第二通信模块接收所述控制指令，将所述控制指令下发给相应的开关模块。
该系统在使用时，用户佩戴VR眼镜，用户通过VR眼镜进入3D虚拟房间,利用VR手柄进行位置移动和视角切换操作，选择VR视线内的虚拟设备进行控制操作，VR眼镜生成反映用户针对虚拟设备的操作的控制指令，并发送给物联网网关，物联网网关获取与控制指令中虚拟设备对应的被控设备，并将控制指令发送给被控设备对应的开关模块，由开关模块根据控制指令调整被控设备的工作状态，使得用户在虚拟场景中的虚拟操作能够在真实设备中进行响应。例如用户在虚拟场景中用VR手柄控制客厅灯打开时，VR眼镜就会生成打开客厅灯的控制指令，并将该控制指令发送给物联网网关，由物联网网关将该控制指令下发给客厅灯对应的开关模块，控制真实世界中客厅灯打开。
该系统采用了VR与物联网相结合的教学方式，提高了教学过程中学生的参与感、交互性和体验感。
实施例二：
实施例二在实施例一的基础上，增加了以下内容：
所述VR眼镜还用于供用户操作手柄，在所述虚拟场景中部署与被控设备对应的虚拟设备，并调试所述虚拟设备；
所述控制指令由用户利用手柄在所述虚拟场景中操作虚拟设备得到。
具体地，该系统可以针对虚拟场景中已有的虚拟设备进行控制，也可以部署并调试虚拟场景中没有的虚拟设备，当调试通过时，在对虚拟设备进行控制。以下举例说明几种虚拟设备的部署、调制和操作过程：
1、用户通过VR眼镜进行物联网网关的虚拟设备进行部署时，在虚拟场景的室内弱电柜内部署该虚拟设备，将该虚拟设备接入虚拟220V电源中，将该虚拟设备接入虚拟网络中，物联网网关的虚拟设备的部署方式与真实的物联网网关的部署方式一致。在调试该虚拟设备时，打开虚拟设备上的电源开关，根据真实的物联网网关的指示灯判断网关电源及通信状态。当部署和调试结束后，在对虚拟设备进行控制时，触发虚拟设备上的“设备接入键”，检测真实的物联网网关与开关模块和感知模块的通讯连接是否正常。
2、用户通过VR眼镜进行感知模块的虚拟设备进行部署时，在虚拟场景的客厅墙壁上部署该虚拟设备，将该虚拟设备接入虚拟220V电源中，感知模块的虚拟设备的部署方式与真实的感知模块的部署方式一致。在调试该虚拟设备时，触发虚拟设备的接入键，检测真实的感知模块是否能接入物联网网关。当部署和调试结束后，可以通过该虚拟设备显示真实感知模块检测到的环境信息，包括温湿度、PM2.5、PM10、甲醛浓度、二氧化碳浓度、光照度等等。
3、用户通过VR眼镜进行灯光或窗帘的虚拟设备进行部署时，在虚拟场景的客厅上部署该虚拟设备，将该虚拟设备接入虚拟220V电源中，感知模块的虚拟设备的部署方式与真实的感知模块的部署方式一致。在调试该虚拟设备时，触发虚拟设备的接入键，检测真实的灯光或窗帘是否能接入物联网网关。当部署和调试结束后，利用VR手柄在虚拟场景中控制打开或关闭该虚拟设备。
4、用户通过VR眼镜进行空调面板的虚拟设备进行部署时，在虚拟场景的客厅墙壁上部署该虚拟设备，在调试该虚拟设备时，触发虚拟设备的接入键，检测真实的灯光或窗帘是否能接入物联网网关。当部署和调试结束后，利用VR手柄在虚拟场景中控制虚拟设备的开关、空调模式、温度、风速，检测真实空调面板是否进行相应的控制。
学生可以通过该系统进行虚拟设备的部署、调试、操作等过程，实现学生学习情况的全程跟踪，形成效率高、效果好的多维测评系统。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例三：
实施例三在上述实施例的基础上，增加了以下内容：
所述训练测评系统还包括与所述物联网网关连接的感知模块；
所述感知模块用于检测所处位置处的环境信息。
具体地，感知模块包括温度传感器、PM2.5传感器、PM10传感器、甲醛传感器、二氧化碳传感器、光照度传感器等等。检测到的环境信息包括温度、PM2.5、PM10、甲醛含量、二氧化碳含量、光照度等等。
优选地，所述VR眼镜还用于发起查询指令，并利用所述第一通信模块将所述查询指令发送给所述第二通信模块；所述VR眼镜还用于在所述虚拟场景中更新返回的被控设备的工作状态或环境信息；
所述物联网网关用于通过所述第二通信模块接收查询指令，对接收到的查询指令进行解析，并根据解析结果获取指定被控设备的工作状态，或者是感知模块检测到的环境信息；并将被控设备的工作状态或环境信息返回给VR眼镜。
具体地，该系统还可以由VR眼镜端发出查询指令，查询指令通过网络发送至物联网网关，物联网网关根据查询指令查询指定被控设备的工作状态和＝或环境信息，并通过TCP/IP通信报文返回给VR眼镜，VR眼镜接收到通信报文后进行解析，并对虚拟场景中被控设备对应的虚拟设备的工作状态和环境信息进行属性更新，实现了真实环境中对被控设备的操作在虚拟环境中进行动作投射的作用，从而实现虚拟环境与真实环境的同步和控制，增强课程操作训练的丰富性和可操作性，提升学生的学习兴趣和学习效果。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例四：
实施例四在上述实施例的基础上，增加了以下内容：
所述训练测评系统还包括汇总装置；
所述汇总装置用于获取以下一种或几种数据的组合：
VR眼镜的部署数据、VR眼镜的调试数据、VR眼镜的操作数据、物联网网关的下发数据；
所述汇总装置还用于根据获取到的数据输出报告。
具体地，该系统还可以汇总用户在虚拟环境下的行为和真实环境下的反馈，并根据这些数据输出报告，用于评估学生的操作情况。
优选地，所述VR眼镜还用于根据VR眼镜的部署数据、调试数据和操作数据计算学习进度，并根据得到的学习进度以及预设的进度要求生成提醒信息，显示所述提醒信息。
具体地，该系统还具有智能引导功能，通过在虚拟环境显示提醒信息进行智能引导，实现部署任务进度、完成度实时跟踪与提醒。
优选地，所述训练测评系统还包括显示屏；
所述显示屏还用于显示VR眼镜的部署数据、调试数据和操作数据，当所述部署数据、调试数据和操作数据异常时，生成并显示异常消息。
除此以外，老师可以通过显示屏进行学生的操作状态、界面、异常等实时监控。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例五：
一种基于VR和物联网融合技术的训练测评方法，在上述的系统上运行，参见图2，包括以下步骤：
S1：VR眼镜通过用户操作VR手柄发起控制指令，并将所述控制指令发送给物联网网关；
S2：物联网网关接收所述控制指令，将所述控制指令下发给相应的开关模块；
S3：开关模块在接收到控制指令时，根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态。
优选地，该方法在所述VR眼镜通过用户操作VR手柄发起控制指令之前，还包括
VR眼镜供用户操作手柄，在虚拟场景中部署与被控设备对应的虚拟设备，并调试所述虚拟设备。
参见图3，该方法在所述根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态之后，还包括：
S11：VR眼镜发起查询指令，并将所述查询指令发送给物联网网关；
S12：物联网网关对接收到的查询指令进行解析，并根据解析结果获取指定被控设备的工作状态，或者是感知模块检测到的环境信息；并将被控设备的工作状态或环境信息返回给VR眼镜；
S13：VR眼镜在虚拟场景中更新返回的被控设备的工作状态或环境信息。
本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，其特征在于，包括：
VR手柄；
第一通信模块；
VR眼镜；所述VR手柄、第一通信模块均连接至所述VR眼镜；所述VR眼镜用于通过用户操作VR手柄发起控制指令，并将所述控制指令通过第一通信模块发送给第二通信模块；
第二通信模块：与所述第一通信模块进行通信；
至少一个开关模块：开关模块的输出端连接至被控设备，所述被控设备包括通过物联网相连的电气设备；开关模块用于在接收到控制指令时，根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态；
物联网网关；所述第二通信模块、开关模块的输入端均连接至所述物联网网关；所述物联网网关用于利用所述第二通信模块接收所述控制指令，将所述控制指令下发给相应的开关模块。
2.根据权利要求1所述基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，其特征在于，
所述VR眼镜还用于显示预设的虚拟场景；所述VR眼镜还用于供用户操作手柄，在所述虚拟场景中部署与被控设备对应的虚拟设备，并调试所述虚拟设备；
所述控制指令由用户利用手柄在所述虚拟场景中操作虚拟设备得到。
3.根据权利要求2所述基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，其特征在于，所述训练测评系统还包括汇总装置；
所述汇总装置用于获取以下一种或几种数据的组合：
VR眼镜的部署数据、VR眼镜的调试数据、VR眼镜的操作数据、物联网网关的下发数据；
所述汇总装置还用于根据获取到的数据输出报告。
4.根据权利要求2所述基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，其特征在于，所述训练测评系统还包括与所述物联网网关连接的感知模块；
所述感知模块用于检测所处位置处的环境信息。
5.根据权利要求4所述基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，其特征在于，
所述VR眼镜还用于发起查询指令，并利用所述第一通信模块将所述查询指令发送给所述第二通信模块；所述VR眼镜还用于在所述虚拟场景中更新返回的被控设备的工作状态或环境信息；
所述物联网网关用于通过所述第二通信模块接收查询指令，对接收到的查询指令进行解析，并根据解析结果获取指定被控设备的工作状态，或者是感知模块检测到的环境信息；并将被控设备的工作状态或环境信息返回给VR眼镜。
6.根据权利要求2所述基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，其特征在于，
所述VR眼镜还用于根据VR眼镜的部署数据、调试数据和操作数据计算学习进度，并根据得到的学习进度以及预设的进度要求生成提醒信息，显示所述提醒信息。
7.根据权利要求2所述基于VR和物联网融合技术的训练测评系统，其特征在于，所述训练测评系统还包括显示屏；
所述显示屏还用于显示VR眼镜的部署数据、调试数据和操作数据，当所述部署数据、调试数据和操作数据异常时，生成并显示异常消息。
8.一种基于VR和物联网融合技术的训练测评方法，其特征在于，在权利要求1-7中任一权利要求所述的系统上运行，包括以下步骤：
VR眼镜通过用户操作VR手柄发起控制指令，并将所述控制指令发送给物联网网关；
物联网网关接收所述控制指令，将所述控制指令下发给相应的开关模块；
开关模块在接收到控制指令时，根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态。
9.根据权利要求8所述基于VR和物联网融合技术的训练测评方法，其特征在于，该方法在所述VR眼镜通过用户操作VR手柄发起控制指令之前，还包括
VR眼镜供用户操作手柄，在虚拟场景中部署与被控设备对应的虚拟设备，并调试所述虚拟设备。
10.根据权利要求8所述基于VR和物联网融合技术的训练测评方法，其特征在于，该方法在所述根据所述控制指令设置连接的被控设备的工作状态之后，还包括：
VR眼镜发起查询指令，并将所述查询指令发送给物联网网关；
物联网网关对接收到的查询指令进行解析，并根据解析结果获取指定被控设备的工作状态，或者是感知模块检测到的环境信息；并将被控设备的工作状态或环境信息返回给VR眼镜；
VR眼镜在虚拟场景中更新返回的被控设备的工作状态或环境信息。
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