CN113450617A - 基于虚拟现实的电力施工培训系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟现实的电力施工培训系统及方案，包括：场景搭建模块，被配置为根据变电站施工交底搭建3D虚拟场景；练习模块，被配置为在3D虚拟场景内进行变电站施工；考核模块，被配置为对练习次数和时间、答题成绩以及对变电站的虚拟施工成绩进行综合评价；本发明本发明借助虚拟现实技术，实现了变电站施工现场在计算机上的再现，被培训者可随时随地的进行变电站施工虚拟场景的搭建以及在搭建后虚拟场景中进行变电站的现场施工练习，提高了培训效率；并且后台管理者可以实现对被培训者练习次数、练习时间等的掌握，还能对被培训者进行随时随地的线上考核。

Description

基于虚拟现实的电力施工培训系统及方法

技术领域

本发明属于电力施工培训相关技术领域，尤其涉及基于虚拟现实的电力施工培训系统及方法。

背景技术

随着国民生活水平的不断提高，国内电力需求也日益增加，在电力施工中，如架线、输电塔搭建、变电站施工以及后期维修的要求随之增加，施工质量要求也不断在提高；这就需要施工人员具有熟练的施工经验来提高效率以适应不断增加的电力施工要求，同时，熟练的施工经验，也可提高电力系统可靠性，避免后期事故、减少维修工作量。

发明人发现，现状下，对变电站施工人员的岗前培训只建立在书本培训以及线下考核等方式，此种方式培训速度慢，不能满足电力系统发展的需求；即使有多媒体和线上考核系统的介入，在一定程度上可加快岗前培训的速度，多媒体的接入也在一定程度上帮助施工人员了解施工现场的工况，但是，对施工人员的培训依然是停留在视觉上了解以及答题考核的方式，缺少在实际工况下的培训和考核，单纯的通过答题的方式对被培训者进行考核，不能整体了解被培训者掌握变电站施工的情况；而通过现场参观学习来对施工人员进行岗前培训，存在培训周期长、扰乱施工现场秩序，并且此种方式多为参观学习的方式，只了解到了现场情况，不能实现实际操作培训的目的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于虚拟现实的电力施工培训系统及方法，本发明借助虚拟现实技术，实现了变电站施工现场在计算机上的再现，可随时随地的进行变电站施工虚拟场景的搭建以及在搭建后虚拟场景中进行变电站的现场施工练习，提高了培训效率；并且后台管理者可以实现对被培训者对变电站施工的练习程度和培训掌握情况进行综合了解。

为了实现上述目的，本发明的第一种技术方案为基于虚拟现实的电力施工培训系统，本发明采用如下技术方案：

基于虚拟现实的电力施工培训系统，包括：

场景搭建模块，被配置为根据变电站施工交底搭建3D虚拟场景；

练习模块，被配置为在3D虚拟场景内进行变电站施工；

考核模块，被配置为对练习次数和时间、答题成绩以及对变电站的虚拟施工成绩进行综合评价。

进一步的，搭建3D虚拟场景包括变电站施工场地和施工设备的搭建和选取。

进一步的，所述练习模块包括演示单元、显示单元、提示单元、返回单元和复位单元。

进一步的，所述练习次数和时间是指培训者在所述练习模块中的练习次数和时间；所述答题成绩是指在考核模块中对客观题的答题成绩；所述虚拟操作成绩是指判断施工顺序是否正确以及判断施工内容是否正确得到的成绩。

本发明的第二种技术方案为基于虚拟现实的电力施工培训方法，本发明采用如下技术方案：

基于虚拟现实的电力施工培训方法，包括：

在3D虚拟环境中，根据变电站施工交底进行施工场地搭建、施工环境确认和施工设备的选取；

选取练习模式，在搭建好的3D虚拟环境中进行变电站施工过程学习、知识点学习和施工过程的虚拟操作练习；

选取考核模式，在搭建好的3D虚拟环境中进行变电站虚拟施工；结合变电站的虚拟施工过程以及在练习模式中的练习时间和次数作出综合评价。

进一步的，所述施工场地是根据实际场地进行的1:1虚拟场景还原，通过参数输入和模型拖拽的方式进行设置；所述施工环境确认是在3D虚拟环境中进行温度和湿度的设置，通过数字输入方式进行设置；所述施工设备是指变电站施工中用到的工具和建筑材料。

进一步的，在对变电站进行施工过程练习时，通过触发演示标签进行施工动画的学习，通过触发知识点学习标签对重要施工设备进行学习，通过触发返回标签实现对重要施工步骤的反复练习，通过触发复位标签返回变电站施工的初始步骤。

进一步的，对虚拟施工过程进行评价的方式为，对施工步骤的错误进行记录和扣分以及对施工操作步骤的错误进行记录和扣分。

进一步的，所述考核模式下，还包括对重要节点进行客观题的答复以及记录客观题答复结果的记录，评价时，结合变电站的虚拟施工过程、客观题答复结果以及在练习模式中的练习时间和次数作出综合评价。

进一步的，在练习模模式下，通过施工进度标签按照施工完成百分比选取练习施工进度节点。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明本发明借助虚拟现实技术，实现了变电站施工现场在计算机上的再现，被培训者可随时随地的进行变电站施工虚拟场景的搭建以及在搭建后虚拟场景中进行变电站的现场施工练习，提高了培训效率；并且后台管理者可以实现对被培训者练习次数、练习时间等的掌握，还能对被培训者进行随时随地的线上考核。

2.被培训者可借助本发明，在变电站施工虚拟场景中实现学-练-考一体式培训，加快了培训速度，避免了培训受时间、区域等的限制。

3.本发明借助虚拟现实技术，被培训可身临其境的进行学习和现场施工，极大的加快了施工人员对现场的适应速度。

4.本发明设置了考核系统，后台管理者通过考核模块可了解被培训人员在线练习次数、每次练习的时间以及当前考核分数，考核模块结合培训人员的在线学习次数、时间以及当前考核分数进行综合评分来确定被培训者是否满足上岗要求。

附图说明

构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。

图1为本发明实施例1的模块结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实施例提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实施例所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

如图1所示，一种基于虚拟现实的电力施工培训系统，包括：

登录模块，被配置为输入账号和密码，所述账号和密码由后台管理者进行设置；在本实施例中，账号和密码选择被培训者的手机号或身份证号，在其他实施例中，所述账号还可选用工号等其他代号，被培训者可以进行密码修改。

场景搭建模块，被配置为根据变电站施工交底搭建3D虚拟场景；在本实施中，通过3Dmax或maya软件，根据实际场地进行的1:1虚拟场景还原，通过参数输入和模型拖拽的方式进行设置；所述施工环境确认是在3D虚拟环境中进行温度和湿度的设置，通过数字输入方式进行设置；具体的，在交互界面上设置材料模型选取标签和数字输入标签来实现模型的选取和拖拽以及各数字的输入，程序开发引擎选用Unity实现；所述施工设备是指变电站施工中用到的所有工具和建筑材料，主要包括变压器、开关柜、钢材和导线等模型。

练习模块，被配置为在3D虚拟场景内进行变电站施工；所述练习模块包括演示单元、显示单元、提示单元、返回单元和复位单元；具体的，所述演示单元具备通过视频、动画等方式进行变电站施工工艺和重要知识点的展示；所述显示单元，通过文字、图片和实物照片等方式对变电站场景和重要设备进行显示；所述提示单元，在练习模式中，通过文字进行虚拟操作步骤的提示；所述返回单元，实现操作步骤的后退功能；所述复位单元，实现将练习中的任务返回到初始步骤的目的。

在对变电站进行施工过程练习时，通过触发演示标签进行施工动画的学习，通过触发重要施工设备的学习标签对施工设备进行学习，通过触发返回标签实现对重要施工步骤的反复练习，通过触发复位标签返回变电站施工的初始步骤；具体的，被配置为被培训借助鼠标和键盘在所述3D虚拟场景内进行漫游、学习和操作时前、后、左、右的移动分别通过键盘的“W”、“S”、“A”和“D”实现，通过鼠标中轮可控制场景和设备视觉的拖近和拖远。

在本实施例中，练习模块还可以借助文字、图片、视频和动画手段进行变电站施工工艺及重要设备的讲解，所述动画可选用视频动画或flash动画，视频动画或flash动画配有相关文字和解说进行讲解。

优选的，在练习模块中，通过施工进度标签按照施工完成百分比选取练习施工进度节点；实现练习者按需选取的目的，避免每次练习时需在开始位置进行带来的浪费时间的问题。

考核模块，被配置为对练习次数和时间、答题成绩以及对变电站的虚拟施工成绩进行综合评价；对虚拟施工过程进行评价的方式为，对施工步骤的错误进行记录和扣分以及对施工操作内容的错误进行记录和扣分；具体的，可对施工中接线顺序和接线端是否正确进行判断，并对错误操作进行扣分。

作为一种具体实施方式，所述考核模块对每次操作进行判断；在本实施例中，操作正确得分，操作错误减分，在其他实施例中，可以根据实际情况进行得分和扣分，以及根据步骤和相关知识点的难易程度、重要程度进行得分和扣分权重的设计；在练习模式下，可以设置为，对操作步骤和内容的评分对操作者显示，并借助文字、动画形式讲解对应知识点，在考核模式下，对操作步骤和内容的评分只对后台管理者进行显示。

优选的，还包括对重要节点进行客观题的答复以及记录客观题答复结果的记录，具体的，直接对客观题的答案进行变量绑定和判断即可实现；评价时，结合变电站的虚拟施工过程、客观题答复结果以及在练习模式中的练习时间和次数作出综合评价。

在本实施例中，根据练习次数、每次练习的时间以及当前考核的分数(客观题得分和虚拟操作得分)对被培训者作出评价时，所述练习次数所占权重为10％，所述每次练习的时间所占权重为10％，所述当前考核的分数所占权重为80％；在其他实施例中，所述权重可有后台进行灵活调节

VR模块，被配置为通过手柄和VR眼镜对变电站施工现场进行体验，具体的，在VR模块下，操作者可通过手柄对相关设备施工设备进行操作；

退出模块，被配置为完成培训系统在计算机系统上的退出；所述退出模块包括直接退出单元和保留当前进度单元。

需要说明的是，所述基于虚拟现实的电力施工培训系统被发布为电脑版、手机版和其他移动设备版本，适用于各种移动终端的联网使用，真正做到随时随地培训和考核。

实施例2：

基于虚拟现实的电力施工培训方法；具体内容包括：

安全登录，通过输入账号和密码，登录电力施工培训系统；

在3D虚拟环境中，根据变电站施工交底进行施工场地搭建、施工环境确认和施工设备的选取；具体的，所述施工场地是根据实际场地进行的1:1虚拟场景还原，具体的，通过模型尺寸输入、鼠标拖拽3D模型以及坐标设置方式完成3D虚拟场景搭建；所述施工环境确认是指在3D虚拟环境中进行温度和湿度的设置，通过数字输入方式进行设置；所述施工设备是指变电站施工中用到的工具和建筑材料。

选取练习模式，在搭建好的3D虚拟环境中进行变电站施工过程学习、材料参数学习和施工过程的虚拟操作练习；在对变电站进行施工过程练习时，通过触发演示标签进行施工动画的学习，具体的，鼠标触发相关电力设备时，弹出视频、文字以及动画对相关电力设备和施工要求进行讲解；通过触发重要施工设备的学习标签对施工设备进行学习；通过触发返回标签实现对重要施工步骤的反复练习；通过触发复位标签返回变电站施工的初始步骤；优选的，在练习模模式下，通过施工进度标签按照施工完成百分比选取练习施工进度节点。

选取考核模式，在搭建好的3D虚拟环境中进行变电站虚拟施工；结合变电站的虚拟施工过程以及在练习模式中的练习时间和次数作出综合评价，对虚拟施工过程进行评价的方式为，对施工步骤的错误进行记录和扣分以及对施工操作内容的错误进行记录和扣分；优选的，在所述考核模式下，还包括对重要节点进行客观题的答复以及记录客观题答复结果的记录，评价时，结合变电站的虚拟施工过程、客观题答复结果以及在练习模式中的练习时间和次数作出综合评价。

退出电力施工培训系统时，选择直接退出，下次进入系统时从搭建3D场景开始；选择保存当前步骤时，下次进入系统时从当前步骤开始。

以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.基于虚拟现实的电力施工培训系统，其特征在于，包括：

场景搭建模块，被配置为根据变电站施工交底搭建3D虚拟场景；

练习模块，被配置为在3D虚拟场景内进行变电站施工；

考核模块，被配置为对练习次数和时间、答题成绩以及对变电站的虚拟施工成绩进行综合评价。

2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的电力施工培训系统，其特征在于，搭建3D虚拟场景包括变电站施工场地和施工设备的搭建和选取。

3.如权利要求1所述的基于虚拟现实的电力施工培训系统，其特征在于，所述练习模块包括演示单元、显示单元、提示单元、返回单元和复位单元。

4.如权利要求1所述的基于虚拟现实的电力施工培训系统，其特征在于，所述练习次数和时间是指培训者在所述练习模块中的练习次数和时间；所述答题成绩是指在考核模块中对客观题的答题成绩；所述虚拟操作成绩是指判断施工顺序是否正确以及判断施工内容是否正确得到的成绩。

5.基于虚拟现实的电力施工培训方法，其特征在于，包括：

在3D虚拟环境中，根据变电站施工交底进行施工场地搭建、施工环境确认和施工设备的选取；

选取练习模式，在搭建好的3D虚拟环境中进行变电站施工过程学习、知识点学习和施工过程的虚拟操作练习；

选取考核模式，在搭建好的3D虚拟环境中进行变电站虚拟施工；结合变电站的虚拟施工过程以及在练习模式中的练习时间和次数作出综合评价。

6.如权利要求5所述的基于虚拟现实的电力施工培训方法，其特征在于，所述施工场地是根据实际场地进行的1:1虚拟场景还原，通过参数输入和模型拖拽的方式进行设置；所述施工环境确认是指在3D虚拟环境中进行温度和湿度的设置，通过数字输入方式进行设置；所述施工设备是指变电站施工中用到的工具和建筑材料。

7.如权利要求5所述的基于虚拟现实的电力施工培训方法，其特征在于，在对变电站进行施工过程练习时，通过触发演示标签进行施工动画的学习，通过触发重要施工设备的知识点学习标签对施工设备进行学习，通过触发返回标签实现对重要施工步骤的反复练习，通过触发复位标签返回变电站施工的初始步骤。

8.如权利要求5所述的基于虚拟现实的电力施工培训方法，其特征在于，对虚拟施工过程进行评价的方式为，对施工步骤的错误进行记录和扣分以及对施工操作内容的错误进行记录和扣分。

9.如权利要求5所述的基于虚拟现实的电力施工培训方法，其特征在于，所述考核模式下，还包括对重要节点进行客观题的答复以及记录客观题答复结果的记录，评价时，结合变电站的虚拟施工过程、客观题答复结果以及在练习模式中的练习时间和次数作出综合评价。

10.如权利要求5所述的基于虚拟现实的电力施工培训方法，其特征在于，在练习模模式下，通过施工进度标签按照施工完成百分比选取练习施工进度节点。

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