CN114220308A - 基于虚拟现实的装表接电操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是基于虚拟现实的装表接电操作方法。包括以下几部分：建立配电室虚拟场景；设计安全措施检查培训内容；规划布置虚拟装表计量柜专用场地；虚拟现实万用表操作训练；虚拟现实验电、装表训练；虚拟现实人身感电训练。融实用性、互动性、娱乐性等特点于一体。还具有下列特性：全面性，涵盖的内容广泛，对一些基本的电力安全培训都进行了涉及。娱乐性。此系统除了能够提供全面的培训外，逼真的画面、立体的声音、一些类似于游戏中的生命值、用户等级等元素的运用。便捷性。系统使用操作手柄，符合一般人的工作习惯，经过简单的培训，用户都能掌握对系统的使用。适宜作为基于虚拟现实的装表接电操作方法应用。

Description

基于虚拟现实的装表接电操作方法

技术领域

本发明涉及电力领域的装表接电，特别是涉及基于虚拟现实的装表接电操作方法。

背景技术

基于虚拟现实技术应用领域已经由军事、航天、汽车制造等重点领域，延伸到医疗、教育、体育、房地产、旅游、制造、消费各领域及行业。

装表接电操作是电力员工为用户送电前的最后一步操作，其内容包括开工作票、布置现场安全措施、操作前验电、二次回路导通试验、装表、施封、送电操作等一系列过程。

电力系统是一个庞大的系统，安全措施布置和施工前都需要验电操作，现场设备都是带电运行，正常运行时具有高危险性和不能随意停电的缘故，员工得到现场培训的机会就比较少，员工得不到有效的培训。

若采用实物场景培训，电网的设备比较昂贵，人力物力投资巨大。

应用虚拟现实技术，不免受环境、噪音影响，使用虚拟现实技术还原现场场景，使受训人员放佛置身于设备现场，在操作时将会大大提升装表接电操作的安全系数；还可以降低培训设计、开发的成本。

急需克服现有实训场地不足而提供一种体验性高、交互感强，能实现随时随地为员工提供装表接电操作培训，不受场地、环境的影响，具有多种虚拟场景切换，万用表、验电器使用练习，设置模拟人员感电情况发生，利用交互传感装置将虚拟训练过程的真实感受反馈给员工的一种基于虚拟现实的装表接电操作方法。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明提出了基于虚拟现实的装表接电操作方法。该方法。解决装表接电操作的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的中，。

基于虚拟现实的装表接电操作方法，具体包括下述步骤：

一、建立配电室虚拟场景；利用三维建模方式，建立虚拟仿真的操作场景；首先以操作场景的实景为基础，进行三维场景绘图，包括计量柜、主变、负控柜等场地、安全工器具柜，然后建立场景内的柜体物理模型，然后在绘图基础上对三维模型进行处理，达到高清图像，最后完成虚拟场景的建立，可以在电脑上运行虚拟现实场景，通过佩戴VR头盔式眼镜在场景中进行浏览操作；

二、设计导入安全措施检查培训内容；采用虚拟现实方式，在虚拟场景中加入训练操作内容，学员可以在虚拟训练场景中选择训练项目，根据训练项目设计的操作内容，对照完成相应的接线核对、验电操作，无需人工干预自动可以进行训练操作；培训内容来自于安规及操作规程培训大纲和内容，将培训内容数据导入到虚拟设备中；

三、规划布置虚拟装表计量柜专用场地，以满足技能训练为基础，适用于装表接电工实训操作，仿真实训场地的规划和设计，避免碰撞，自由度高；

四、进行虚拟现实万用表操作训练，在虚拟现实操作训练中，学员佩戴VR头盔式眼镜进入虚拟场景，使用手柄进行虚拟场景中的操作，利用定位器，获取学员位置信息，使学员在虚拟现实场景中可以自由行走，进行装表接电训练，学员的身体反应动作通过手握外设手柄，反馈到虚拟现实中，完成虚拟现实训练内容的动作反应，虚拟现实训练场景，根据外设手柄输入的信号，显示学员的操作动作结果，响应虚拟现实操作动作内容，学员在虚拟现实训练中，获得真实的反应现象；

五、虚拟现实验电、装表操作，在虚拟现场训练场景中，结合专用场地设置的触发点设置触发式交互训练内容，实际与虚拟结合模拟出未验电导致人身触电情况，通过人或物体的错误操作，与受训学员完成交互，真实反应出误操作及未验电造成的伤害感觉，并且不会真正伤害到学员；

六、虚拟现实人身感电训练，在视觉、听觉虚拟现场仿真实训的基础上，基于传感器技术，学员穿戴感知交互式设备，该设备方便携带，能够穿戴在装表人员身上多个部位，训练学员身体上产生知觉，身体获得触动、振动感觉，感觉的力度根据训练内容对应设置；

将虚拟现实场景中的身体触碰感觉，反应在使用者身体上的感觉反馈装置。采用传感技术、无线通讯技术的触感交互设备，配合虚拟现实训练场景应用，实时获取虚拟场景内的动作，经过数据判断处理，控制传感器振动幅度，将感觉反馈在学员身体上。从而完成真实身体触动，增加在虚拟现实训练中的身体真实感受。

积极效果，由于本发明采用虚拟现实方式在电力装表接电操作中应用，是现有实地训练、人工教学方式无法比拟的，也是本发明的主要特色。主要表现在以下几个方面：

1.本发明的虚拟现实方式进行装表接电操作，建立多种虚拟装表接电训练场地、场景和物品，满足学员训练需求。设计验电操作训练课程内容，实现学员虚拟现实仿真应用。

2.以虚拟场景展现日常训练情景，使装表人员沉浸在仿真场景中进行训练操作。完成技能仿真训练，提高安全责任意识。

3. 规划设计虚拟现实训练专用场地，保障学员训练的安全，降低场地地占用面积。使各级学员在任意时间、地点都可以进行技能训练。

4.设计虚拟触电伤亡事件，完成虚拟场景下的人身伤亡事故，使实训学员真实感受到伤害行为的发生。体验感知，达到真实的实训效果。

本发明采用触感交互设备，在虚拟现实训练中，将真实的感受通过交互设备，发生在装表接电人员身上。使员工在虚拟操作中获得最为直接的感觉。适宜作为基于虚拟现实的装表接电操作方法应用。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。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。

基于虚拟现实的装表接电操作方法，可依以下步骤实施：

1．建立配电室虚拟场景

2．设计安全措施检查内容

3. 规划设计虚拟装表计量柜专用场地

4．虚拟现实万用表操作训练

5. 虚拟现实验电、装表训练交互

6. 虚拟现实人身感电训练感受

具体为：

步骤1：以VR方式的装表接电操作方法；

虚拟现实（Virtual Reality）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，它与其他虚拟技术的区别在于看到东西的都是虚拟的。

本发明中通过VR进行装表接电操作方法。创新虚拟场景包括装表接电各类场景、安装场地、及使用各种工具的三维建模。

利用计算机生成模拟环境，训练物品包括螺丝刀、万用表、拨线钳子等，验电工具包括：验电器。

三维模型创建完成后，根据装表验收操作规程内容，开展10kV装表接电训练方法，可根据不同电压等级，设置相应的训练内容，随机设置物品元素和虚拟人员，以增加训练的难度。

步骤2：包括虚拟现实场景中加入安全工器具和装表工具与的使用训练和技能训练的方法。使用编程技术，在已经完成虚拟现实场景建模基础上，在虚拟现实训练设备中，导入工器具使用教学内容数据。

验电器使用训练设计具体步骤如下：

1.在虚拟场景中设计验电器训练项目列表，提供选择需要训练的验电器，选择后进入虚拟训练场景。

2.设计验电器操作训练教学动作，将验电器使用训练动作逐一分解，设计成虚拟动作，在虚拟现实训练场景中显示，学员在虚拟现实训练中可直观看到动作细节。

3.教学动作设计后，在每个动作先后关联处，加入触发式交互动作，由学员在虚拟现实训练中操作控制触发，完成教学内容的前后切换。

4.设计验电器使用注意事项训练，将注意事项内容分解，逐一动作设计成虚拟动作，在虚拟现实训练场景中显示，并可配备文字显示说明及提示事项内容。

5.设计人身触电伤亡事件训练，在场景中设置突发事件，突发事件触发，启动虚拟人物在虚拟现实训练场景中出现，学员在虚拟现实训练中感受到触电伤害，增加培训效果。

步骤3：虚拟现实装表接电训练操作；

学员进行虚拟现实装表训练时，需要佩戴“头戴式显示器（Head MountedDisplay）”，HMD头盔式眼镜。学员戴上头显后，视线被完全包裹，沉浸在虚拟现实训练场景中，当学员转动头部时，甚至四处走动，可以看到的虚拟场景会完全随着眼睛的位置和角度而改变，就如同在真实世界中一样。

同时学员使用操作手柄作为虚拟场景中的动作执行输入端，学员使用勾动手柄按键完成虚拟现实训练中的物品选择、物品抓取、物品移动、触电触发。操作手柄将手柄按钮勾动操作，传输到虚拟现实训练场景中，虚拟训练场景根据设定完成物品操作和事件触发。

定位器在学员训练时，对学员的运动区域进行定位，并反应到虚拟场景中，完成学员在虚拟现实训练场景中的位置移动。

步骤4：虚拟现实计量二次回路接线训练；

在二次回路接线虚拟操作中，学员在虚拟场景中移动行走，并通过手柄移动、舞动进行操作。

步骤5：虚拟现实触电训练感受；

虚拟现实触电训练身体感受，方法将触摸和力量的反馈给学员，触觉感知包括触摸反馈和力量反馈所产生的感知信息，触摸感知是批人与物体对象接触所得到的全部感觉，是触摸觉、压觉、振动觉、刺痛觉等皮肤感觉的统称。触摸反馈代表作用在人皮肤上的力，它反映了人类触摸的感觉，或者是皮肤上受到压力的感觉，而力量反馈是指作用在人的肌肉、关节和筋腱上的力。

步骤6：虚拟现实人身感电训练；

在视觉、听觉虚拟现场仿真实训的基础上，基于传感器技术，学员穿戴感知交互式设备，所述的感知交互设备，采用传感技术、无线通讯技术，与虚拟现实装表接电训练场景联动，实时获取虚拟场景内的动作信号，经过数据判断处理，由感知控制器控制振动传感器，将感觉通过振动方式反馈在学员身体上。使其获得真实的身体触动感觉，增加在虚拟现实训练中的身体真实感受。

本发明的特点：

虚报现实装表接电操作方法是融实用性、互动性、娱乐性等特点于一体的电力安全培训系统，是虚拟现实技术在电力安全及装表接电培训上的具体应用。可以认为其本身就具有一定的创新性，此外，系统还具有下列特性：

(1)全面性。系统涵盖的内容广泛，对一些基本的电力安全培训都进行了涉及。系统可以为电力作业的检修、运行、调度等工种提供全方位的培训。老员工通过使用该系统可以进一步提升技能水平，新员工通过系统则能对电力系统进行感性的认识，井掌握电力作业的基本安全操作技巧。一些事故的模拟，可以为培训者在系统中得到真实的锻炼。当现实中的事故发生时，培训者将不会完全措手不及。

(2)娱乐性。此系统除了能够提供全面的培训外，逼真的画面、立体的声音、一些类似于游戏中的生命值、用户等级等元素的运用，电力培训人员在培训的同时还能得到顶级的三维游戏的享受。让用户能够寓教于乐。

(3)便捷性。系统使用操作手柄，符合一般人的工作习惯，经过简单的培训，用户都能掌握对系统的使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于虚拟现实的装表接电操作方法，其特征是：包括下述步骤：

步骤一、建立配电室虚拟场景；利用三维建模方式，建立虚拟仿真的操作场景；首先，以操作场景的实景为基础，进行三维场景绘图；然后，建立场景内的柜体物理模型；然后，在绘图基础上对三维模型进行处理，达到高清图像；最后完成虚拟场景的建立，可以在电脑上运行虚拟现实场景，通过佩戴VR头盔式眼镜在场景中进行浏览操作；

步骤二、设计导入安全措施检查培训内容；采用虚拟现实方式，在虚拟场景中加入训练操作内容，培训内容来自于安规及操作规程培训大纲和内容，将培训内容数据导入到虚拟设备中；

步骤三、规划布置虚拟装表计量柜专用场地；

步骤四、进行虚拟现实万用表操作训练，学员佩戴VR头盔式眼镜进入虚拟场景，使用手柄进行虚拟场景中的操作，利用定位器，获取学员位置信息，使学员在虚拟现实场景中可以自由行走，进行装表接电训练，学员的身体反应动作通过手握外设手柄，反馈到虚拟现实中，完成虚拟现实训练内容的动作反应，虚拟现实训练场景，根据外设手柄输入的信号，显示学员的操作动作结果，响应虚拟现实操作动作内容，学员在虚拟现实训练中，获得真实的反应现象；

步骤五、虚拟现实验电、装表操作，在虚拟现场训练场景中，结合专用场地设置的触发点设置触发式交互训练内容，实际与虚拟结合模拟出未验电导致人身触电情况，通过人或物体的错误操作，与受训学员完成交互，真实反应出误操作及未验电造成的伤害感觉；

步骤六、虚拟现实人身感电训练，基于传感器技术，学员穿戴感知交互式设备，该设备方便携带，能够穿戴在装表人员身上多个部位，训练学员身体上产生知觉，身体获得触动、振动感觉。