CN116051075A - 基于vr技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法 - Google Patents
基于vr技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116051075A CN116051075A CN202310061706.8A CN202310061706A CN116051075A CN 116051075 A CN116051075 A CN 116051075A CN 202310061706 A CN202310061706 A CN 202310061706A CN 116051075 A CN116051075 A CN 116051075A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rail vehicle
- urban rail
- safety
- scene
- assessment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000012549 training Methods 0.000 claims abstract description 79
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 44
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 20
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 14
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 10
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000009877 rendering Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 9
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/20—Administration of product repair or maintenance
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/20—Education
- G06Q50/205—Education administration or guidance
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/005—General purpose rendering architectures
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/04—Texture mapping
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
- G09B5/08—Electrically-operated educational appliances providing for individual presentation of information to a plurality of student stations
- G09B5/14—Electrically-operated educational appliances providing for individual presentation of information to a plurality of student stations with provision for individual teacher-student communication
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B7/00—Electrically-operated teaching apparatus or devices working with questions and answers
- G09B7/02—Electrically-operated teaching apparatus or devices working with questions and answers of the type wherein the student is expected to construct an answer to the question which is presented or wherein the machine gives an answer to the question presented by a student
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Economics (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法，应用VR技术并集成相关硬件配置，开发的城轨车辆检修安全教育的培训/考核系统，教师(或考官)可以在VR实训室中更便捷地进行基于真实作业场景的理实一体化培训与考核，城轨车辆检修安全教育的培训和考核亦不再会受到地域、资金、设备、场地、安全性的制约，培训效果和考核质量均得到了大幅度提升。
Description
技术领域
本发明涉及教育培训专用设施(设备)技术领域，具体涉及一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法。
背景技术
根据现行国家安全生产的相关法规的规定，城市轨道交通车辆的检修作业属于特种作业工种，即城轨车辆检修工必须经过专门的安全教育培训，并考核合格后才能“持证上岗”。
传统的城轨车辆检修安全教育培训/考核模式，受场地、设备以及制度等多方面因素的制约，只能采取“课堂面授+理论考试”的形式进行：一方面，职业院校的相关专业在对学生进行职业安全教育时，其在教学基础设施、实训设备、场地等方面虽然资金投入巨大，但实训场所与真实的车辆检修现场和作业场景仍存在较大差距，只能照本宣科地讲解安全基本理论和案例，教学效果不佳；另一方面，地铁运营企业的车辆检修中心、车辆段等单位受企业相关安全制度(未持有上岗证的人员禁止进入检修作业区)的限制，对新进员工进行安全教育时，仍然无法允许新员工进入近在咫尺的真实作业环境进行安全教育培训。上述相关的安全教育考核均只能以理论知识笔试的形式进行，考核的维度和效度不尽人意。
虚拟现实技术，又称VR(virtualreality)，是一种综合利用计算机图形系统和现实中各种接口设备，在计算机上生成可交互的沉浸式环境的技术。VR技术经过三次发展历程后日趋成熟，加之互联网普及、计算能力、3D建模等技术的推广，使得应用VR技术，开发城轨车辆检修安全教育的培训/考核系统(平台)用于职业院校教学和地铁企业员工培训成为可能。
发明内容
为此，本发明提供一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法，以解决传统的城轨车辆检修安全教育培训/考核模式，受场地、设备以及制度等多方面因素的制约，培训效果和考核质量不佳的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提出了一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，所述系统包括若干个考位/单元的VR操作区、数据采集设备、数据传输装置以及管理端；
每一个考位/单元的VR操作区用于提供用户进行VR操作的场地，并设置有用于对进入场地内用户的身高以及初始位置进行标定的标记点；
所述数据采集设备包括用户穿戴的VR头显和VR手柄，通过有线或无线数据传输装置与管理端进行数据交互；
所述管理端用于通过数据传输装置将生成的城轨车辆检修安全教育培训/考核任务要求及模拟安全场景数据下发至用户VR头显中显示给用户，并获取数据采集设备采集的用户根据所述安全教育培训/考核任务做出的动作或操作行为数据，并根据所述动作或操作行为数据对用户培训/考核完成情况进行评判。
进一步地，所述VR操作区为矩形场地，标记点设置在场地中心处，场地的对角线上设置有至少两个VR定位器，距离地面一定高度设置，用于对用户进行定位。
进一步地，所述数据采集设备还包括全身动作捕捉装置、行走装置等VR辅助装备，通过数据采集设备采集操作者的头部、手部和肢体的包括操作动作、运动轨迹的信号数据。
进一步地，所述管理端装载有城轨车辆检修中心/车辆段虚拟场景基础模型软件，所述虚拟场景基础模型软件用于提供基于城轨车辆检修中心/车辆段的真实场景利用3D软件unity构建的仿真环境基础模型，按照1：1比例进行场景搭建和程序开发，依次通过unity完成材质贴图、位置属性设置、碰撞检测以及对模型进行光照计算和渲染，包含多种虚拟厂区的建筑、设施及场景。
进一步地，所述虚拟场景基础模型软件还用于提供在城轨车辆检修中心/车辆段的虚拟场景基础模型基础上，进一步开发的包括常用工具/工装模型、专用工具/工装模型、城轨车辆整车/单节模型、城轨车辆零部件模型、常用检修设备模型、车辆子系统模型的一系列附加模型，附加模型各个组件的组合与拆装方法和步骤均要求符合标准的城轨车辆检修工序的工艺规范。
进一步地，所述管理端还装载有多场景安全考核项目/任务数据库，通过将城轨车辆检修安全教育的教学内容拆分成若干个安全培训/考核项目或任务，每一个安全项目/任务考查点包括：安全防护装备的佩戴、工具/量具以及专用设备的正确选择和使用方法、安全作业规范、行进路径规划、安全生产法规制度，从而构建完成了多场景安全项目/任务数据库。
进一步地，所述管理端安装有城轨车辆检修安全教育培训/考核教学管理软件，基于所述管理软件对用户进行安全教育培训/考核管理；
所述安全教育培训/考核教学管理软件支持培训/考核双模式管理，根据学员需求或教师设置选择切换，两种模式共用同一个城轨车辆检修中心或车辆段的模型和多场景项目/任务数据库的底层数据支撑。
进一步地，所述管理端包括教师机和学生机，一个教师机能监控多个考位的学生机，所述教师机用于教师用户登录管理软件进行包括学员管理、培训任务发布、试题组卷、试卷管理、培训/考核管理、在线监控、成绩统计的操作，所述学生机用于学员用户登录管理软件进行包括个人信息读写、培训任务选择、试题抽取、成绩查询的操作；
所述学生机通过接收来自教师机的指令，调取城轨车辆检修中心/车辆段虚拟场景基础模型软件和多场景安全考核项目/任务数据库的模拟安全场景数据，再通过数据传输装置将所述模拟安全场景数据传输至VR头显及教师机，教师机能监控所有考生的考核情况，随时切换观察任意考生的VR头显的场景画面。
根据本发明实施例的第二方面，提出了一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试方法，所述方法包括：
用户穿戴数据采集设备后进入VR操作区，并在标记点完成身高和初始位置标定；
管理端通过数据传输装置将生成的城轨车辆检修安全教育培训/考核任务要求及模拟安全场景数据下发至用户VR头显中显示给用户，用户按任务要求进行模拟行进和操作，VR头显中视野会随操作、行进路线而变换场景；
数据采集设备将采集的用户根据所述安全教育培训/考核任务做出的动作或操作行为数据通过数据传输装置发送至管理端；
管理端根据获取的所述动作或操作行为数据对用户培训/考核完成情况进行评判。
进一步地，所述方法还包括：
所述管理端包括教师机和学生机；
学生机通过接收来自教师机的指令，调取城轨车辆检修中心/车辆段虚拟场景基础模型软件和多场景安全考核项目/任务数据库的模拟安全场景数据，再通过数据传输装置将所述模拟安全场景数据传输至VR头显及教师机，教师机能监控所有考生的考核情况，随时切换观察任意考生的VR头显的场景画面。
本发明具有如下优点：
本发明提出的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法，所述系统包括VR操作区、数据采集设备、数据传输装置以及管理端；所述VR操作区用于提供用户进行VR操作的场地，并设置有用于对进入场地内用户的身高以及初始位置进行标定的标记点；所述数据采集设备包括用户穿戴的VR头显和VR手柄，通过有线或无线数据传输装置与管理端进行数据交互；所述管理端用于通过数据传输装置将生成的城轨车辆检修安全教育培训/考核任务要求及模拟安全场景数据下发至用户VR头显中显示给用户，并获取数据采集设备采集的用户根据所述安全教育培训/考核任务做出的动作或操作行为数据，并根据所述动作或操作行为数据对用户培训/考核完成情况进行评判。应用VR技术，开发的城轨车辆检修安全教育的培训/考核系统，教师(或考官)可以在VR实训室中更便捷地进行基于真实作业场景的理实一体化培训与考核，城轨车辆检修安全教育的培训和考核亦不再会受到地域、资金、设备、场地、安全性的制约，培训效果和考核质量均得到了大幅度提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例1提供的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统中某个单一考位/单元的硬件部分组成示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统中软件架构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。
实施例1
本实施例提出了一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，该系统组成包括两大部分：系统硬件和系统软件。
1、硬件部分(如图1所示)
考场面积要求：平整场地，N个3m*3m考位，考位间用1.2m高的隔板物理隔离(内侧可加红外超限报警装置)。此外，考场面积应包含不少于40％的面积用于考位间隔离或通道。
VR操作区：不小于3m*3m的平整室内场地；对角线设置至少2个VR定位器(高度约2米)；在区域几何中心设标记点1处，用于标定操作者身高和系统初始位置。学员在所述VR操作区内佩戴VR头盔、VR手柄等数据采集装备进行安全教育培训或考核。
数据采集装备：操作者需配备的的随身装备，用于采集操作者的头部、手部和肢体的操作动作、运动轨迹等信号数据，并将其传输给处理器。至少应包括VR头盔、VR手柄等基本配置；也可以配置全身动作捕捉装置、行走装置等VR辅助装备。
教师机和学员机：教师机(显示器+服务器)相当于考试系统的系统主机，学员机(显示器+处理器)相当于系统网络的考位终端，一个系统主机可同时控制最多Nmax＝50个(视考场面积N*3*3*140％而定)考位终端同时考试，即一个教师机可以监控N个考位的学生机。
人机界面：包括教师机和学员机的PC显示器+键盘、鼠标等搭建的控制面板；也可以是触摸屏等人机交互设备。主要用于教师、考官或学员操作系统，设置和输入控制指令；并可切换显示包括VR头盔目镜场景在内的一系列系统状态信息和操作界面。
数据录入与存储模块：装载有城轨车辆检修中心(车辆段)虚拟场景基础模型软件、多场景安全考核项目(任务)数据库和城轨车辆检修安全教学管理软件的数据存储装置，例如固态硬盘。该模块分别配置于教师机和学员机，配置在学员机的数据录入与存储模块还同时接收并存储来自数据采集装备的操作运动信号数据。
系统控制器：用于运行系统软件的PC主机CPU，其装在教师机的部分称为服务器，主要运行城轨车辆检修安全教学管理软件，可管理教师机和多达50台学员机；装在学员机(每一块VR操作区场地配置一台学员机)的部分称为处理器，主要是接收来自教师机的指令，调取城轨车辆检修中心(车辆段)虚拟场景基础模型软件和多场景安全考核项目(任务)数据库的模拟安全场景数据，再通过数据传输装置将所述模拟安全场景数据传输至所述VR头盔以及所述服务器。亦可以，将服务器和处理器两者合二为一，统称为控制器，与数据录入与存储模块集成配置于同一台PC主机上。此时该PC主机即可作教师机使用，也可作为学员机使用。
数据传输装置及线缆：包括数据交换机和若干通讯线缆，既可以是有线模式，也可以是采用无线路由器或蓝牙设备等的无线数据通讯装置。用于实现VR定位器、数据采集设备、人机界面、数据录入与存储模块和系统控制器之间的数据通讯连接。
2、软件部分(如图2所示)
城轨车辆检修安全教育培训/考核系统的主要软件包括：城轨车辆检修中心或车辆段的虚拟场景基础模型、多场景安全项目(任务)数据库、安全教育培训/考核的教学管理软件。其中，城轨车辆检修中心或车辆段的虚拟场景基础模型软件和多场景安全项目(任务)数据库装载并运行在学员机上；安全教育培训/考核的教学管理软件装载并运行在教师机上。
本发明所涉及的的所有培训/考核项目或任务功能均是以城轨车辆检修中心(车辆段)的虚拟场景基础模型构建的仿真环境为背景。该模型软件是利用Unity引擎设计，参照国内某地铁车辆综合检修中心的真实场景，按照1：1比例进行场景搭建和程序开发，依次通过unity完成材质贴图、位置属性设置、碰撞检测以及对模型进行光照计算和渲染。虚拟厂区的建筑、设施及场景包括但不仅限于：城轨车辆编组两列、停车库、列检库、月修车间、架修车间、调车线，检修线、牵引机车、办公辅助用房等。该基础模型软件也可以独立运行，即不需任何专用VR硬件设备支持，学员可在电脑屏幕上以第一人称视角体验虚拟厂区内的真实作业环境，并可用鼠标驱动在虚拟厂区道路上行进。
本实施例中，在上述城轨车辆检修中心(车辆段)的虚拟场景基础模型基础上，还开发了常用工具/工装模型、专用工具/工装模型、城轨车辆整车(单节)模型、城轨车辆零部件模型、常用检修设备模型、车辆子系统模型等一系列附加模型，附加模型各个组件的组合与拆装方法和步骤均要求符合标准的城轨车辆检修工序的工艺规范。
进一步地，通过将本发明所涉及的城轨车辆检修安全教育的教学内容拆分成若干个安全培训/考核项目或任务，每一个安全项目/任务考查点可以包括但不限于：安全防护装备的佩戴、工具/量具以及专用设备的正确选择和使用方法、安全作业规范(安全距离、行为、方位、姿势)、行进路径规划、安全生产法规制度等，从而构建完成了多场景安全项目(任务)数据库。
上述的每一个安全培训/考核项目或任务实际上既是是一道安全教育培训项目或任务，又是一道安全教育考核或考试的试题。每一个安全培训/考核项目或任务均基于城轨车辆检修中心(车辆段)的虚拟场景基础模型中的一部分场景，同时会应用到一个或多个附加模型，实现对多个安全教育知识点的考查。
本实施例中，安全教育培训/考核的教学管理软件的系统登录首页分为学员和教员(或考官)两个入口，均支持口令登录。其中，教员(或考官)属管理员级别，权限更高。学员端可实现登录、个人信息读写、培训项目(任务)选择、试题抽取、成绩查询等操作；教员(或考官)端可实现登录、学员管理、培训项目(任务)发布、试题组卷、试卷管理、培训/考核管理、在线监控、成绩统计等操作。
安全教育培训/考核的教学管理软件具有培训/考核双模式管理，可根据学员需求或教师设置选择切换，两种模式共用同一个城轨车辆检修中心或车辆段的模型和多场景项目(任务)数据库的底层数据支撑。培训和考核模式的主要区别在于：
(1)前者的项目(任务)组成不固定，由学员或教师根据需要配置；后者的项目(任务)组成只能由教师确定(即试题组卷)，其按照各项目(任务)的难度赋分累加，总分应为100分。
(2)前者对完成时间没有限制；后者限制完成时间，考核开始后以倒计时提示剩余时间，限定的考试时间到点后，系统会自动关闭，终止考核。考核时间只能由教师(或考官)在教师机设置。
(3)前者在项目(任务)进行过程中，可选择“演示”或“提示”，方便学员的学习；后者在考核过程中不提供正确操作“演示”或对错“提示”，只能在考核结束后查阅被扣分的项目(任务)。
系统总体功能描述：(以一次考核为例)
考前：
教师(或考官)在教师机登录安全教育培训/考核教学管理软件，完成试题组卷；确定试题赋分、考试时间和及格标准；录入考生信息并分别指定机位。
考中：
学员进入各自考试机位(VR操作区旁)，登录对应学员机的安全教育培训/考核教学管理软件的学员入口，确认考生信息；佩戴好VR数据采集装备，在标记点位置完成VR标定，系统会提示考核开始(同时考试时间开始倒计时)；此时，考生在VR头盔的目镜视野中看到第一道考核题目的任务要求和对应场景；考生按任务要求进行模拟行进和操作，其佩戴的VR头盔目镜视野会随操作、行进路线而变换场景，其佩戴的数据采集装备会将考生的的头部、手部和肢体的操作动作、运动轨迹等实时信号数据通过数据传输装置及线缆传输给处理器；系统后台会自动判定其是否符合相关安全作业规范，给出评分并记录；依此类推，考生完成第二、三、…道考核试题，直至考试时间倒计时截止或考生自行选择结束考核。
考核期间，教师(或考官)可在教师机监控所有考生的考核情况，随时切换观察任意考生的VR头盔目镜的场景画面。
考后：
本场全部考生的考核结束后，教师(或考官)可在教师机的安全教育培训/考核教学管理软件后台看到所有考生的考核过程详细信息和考核结果，并对考核成绩予以确认或修正，发布最终成绩。
考核成绩公布后，考生可登录安全教育培训/考核教学管理软件的学员入口查询考核成绩，并浏览错题信息。
本实施例中，城轨车辆检修安全教育考试系统可以基于云平台技术搭建，即传统的包含若干个固定考位/单元的“考场”时空概念被打破，考生所在地只要拥有附图1所示的基本硬件配置条件，且学生机可以通过互联网接入城轨车辆检修安全教育考试系统的云考试平台，就可以随时参与培训或考核。在此种模式下，教师机及其内置的考试管理软件、虚拟场景基础模型软件和多场景安全考核项目/任务数据库等底层数据均运行于云端服务器，相关培训/考试的管理与执行，项目/任务数据信息的更新，分发与传输等借助5G、云计算和大数据技术的高效性和低延时性得以跨地域、全天候、无时限、多点位(N>50)的实现。
本实施例提出的城轨车辆检修安全教育考试系统，是对传统安全教育培训/考核模式的根本性创新实践。借助城轨车辆检修安全教育培训/考核系统(平台)，教师(或考官)可以在VR实训室中更便捷地进行基于真实作业场景的理实一体化培训与考核。城轨车辆检修安全教育的培训和考核亦不再会受到资金、设备、场地、安全性的制约，培训效果和考核质量均得到了大幅度提升。同时，本实施例所涉及的相关创新技术完全可以推广应用于其他行业和领域的安全教育或技能性培训/考核中。
实施例2
与上述实施例1相对应的，本实施例提出了一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试方法，所述方法包括：
用户穿戴数据采集设备后进入VR操作区，并在标记点完成身高和初始位置标定；
管理端通过数据传输装置将生成的城轨车辆检修安全教育培训/考核任务要求及模拟安全场景数据下发至用户VR头显中显示给用户，用户按任务要求进行模拟行进和操作，VR头显中视野会随操作、行进路线而变换场景；
数据采集设备将采集的用户根据所述安全教育培训/考核任务做出的动作或操作行为数据通过数据传输装置发送至管理端；
管理端根据获取的所述动作或操作行为数据对用户培训/考核完成情况进行评判。
进一步地，所述方法还包括：
所述管理端包括教师机和学生机；
学生机通过接收来自教师机的指令，调取城轨车辆检修中心/车辆段虚拟场景基础模型软件和多场景安全考核项目/任务数据库的模拟安全场景数据，再通过数据传输装置将所述模拟安全场景数据传输至VR头显及教师机，教师机能监控所有考生的考核情况，随时切换观察任意考生的VR头显的场景画面。
本发明实施例提供的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试方法中各步骤所执行的功能均已在上述实施例1中做了详细介绍，因此这里不做过多赘述。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，其特征在于，所述系统包括若干个考位/单元的VR操作区、数据采集设备、数据传输装置以及管理端；
所述VR操作区用于提供用户进行VR操作的场地，并设置有用于对进入场地内用户的身高以及初始位置进行标定的标记点；
所述数据采集设备包括用户穿戴的VR头显和VR手柄，通过有线或无线数据传输装置与管理端进行数据交互；
所述管理端用于通过数据传输装置将生成的城轨车辆检修安全教育培训/考核任务要求及模拟安全场景数据下发至用户VR头显中显示给用户，并获取数据采集设备采集的用户根据所述安全教育培训/考核任务做出的动作或操作行为数据，并根据所述动作或操作行为数据对用户培训/考核完成情况进行评判。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，其特征在于，每个所述考位/单元的VR操作区为矩形场地，标记点设置在场地中心处，场地的对角线上设置有至少两个VR定位器，距离地面一定高度设置，用于对用户进行定位。
3.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，其特征在于，所述数据采集设备还包括全身动作捕捉装置、行走装置等VR辅助装备，通过数据采集设备采集操作者的头部、手部和肢体的包括操作动作、运动轨迹的信号数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，其特征在于，所述管理端装载有城轨车辆检修中心/车辆段虚拟场景基础模型软件，所述虚拟场景基础模型软件用于提供基于城轨车辆检修中心/车辆段的真实场景利用3D软件unity构建的仿真环境基础模型，按照1：1比例进行场景搭建和程序开发，依次通过unity完成材质贴图、位置属性设置、碰撞检测以及对模型进行光照计算和渲染，包含多种虚拟厂区的建筑、设施及场景。
5.根据权利要求4所述的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，其特征在于，所述虚拟场景基础模型软件还用于提供在城轨车辆检修中心/车辆段的虚拟场景基础模型基础上，进一步开发的包括常用工具/工装模型、专用工具/工装模型、城轨车辆整车/单节模型、城轨车辆零部件模型、常用检修设备模型、车辆子系统模型的一系列附加模型，附加模型各个组件的组合与拆装方法和步骤均要求符合标准的城轨车辆检修工序的工艺规范。
6.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，其特征在于，所述管理端还装载有多场景安全考核项目/任务数据库，通过将城轨车辆检修安全教育的教学内容拆分成若干个安全培训/考核项目或任务，每一个安全项目/任务考查点包括：安全防护装备的佩戴、工具/量具以及专用设备的正确选择和使用方法、安全作业规范、行进路径规划、安全生产法规制度，从而构建完成了多场景安全项目/任务数据库。
7.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，其特征在于，所述管理端安装有城轨车辆检修安全教育培训/考核教学管理软件，基于所述管理软件对用户进行安全教育培训/考核管理；
所述安全教育培训/考核教学管理软件支持培训/考核双模式管理，根据学员需求或教师设置选择切换，两种模式共用同一个城轨车辆检修中心或车辆段的模型和多场景项目/任务数据库的底层数据支撑。
8.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试系统，其特征在于，所述管理端包括教师机和学生机，一个教师机能监控多个考位的学生机，所述教师机用于教师用户登录管理软件进行包括学员管理、培训任务发布、试题组卷、试卷管理、培训/考核管理、在线监控、成绩统计的操作，所述学生机用于学员用户登录管理软件进行包括个人信息读写、培训任务选择、试题抽取、成绩查询的操作；
所述学生机通过接收来自教师机的指令，调取城轨车辆检修中心/车辆段虚拟场景基础模型软件和多场景安全考核项目/任务数据库的模拟安全场景数据，再通过数据传输装置将所述模拟安全场景数据传输至VR头显及教师机，教师机能监控所有考生的考核情况，随时切换观察任意考生的VR头显的场景画面。
9.一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试方法，其特征在于，所述方法包括：
用户穿戴数据采集设备后进入VR操作区，并在标记点完成身高和初始位置标定；
管理端通过数据传输装置将生成的城轨车辆检修安全教育培训/考核任务要求及模拟安全场景数据下发至用户VR头显中显示给用户，用户按任务要求进行模拟行进和操作，VR头显中视野会随操作、行进路线而变换场景；
数据采集设备将采集的用户根据所述安全教育培训/考核任务做出的动作或操作行为数据通过数据传输装置发送至管理端；
管理端根据获取的所述动作或操作行为数据对用户培训/考核完成情况进行评判。
10.根据权利要求9所述的一种基于VR技术的城轨车辆检修安全教育考试方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述管理端包括教师机和学生机；
学生机通过接收来自教师机的指令，调取城轨车辆检修中心/车辆段虚拟场景基础模型软件和多场景安全考核项目/任务数据库的模拟安全场景数据，再通过数据传输装置将所述模拟安全场景数据传输至VR头显及教师机，教师机能监控所有考生的考核情况，随时切换观察任意考生的VR头显的场景画面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310061706.8A CN116051075A (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 基于vr技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310061706.8A CN116051075A (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 基于vr技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116051075A true CN116051075A (zh) | 2023-05-02 |
Family
ID=86114460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310061706.8A Pending CN116051075A (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 基于vr技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116051075A (zh) |
-
2023
- 2023-01-18 CN CN202310061706.8A patent/CN116051075A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105139714B (zh) | 一种电气化铁路牵引变电所的可视化仿真培训系统及方法 | |
| Kaarlela et al. | Digital twin and virtual reality for safety training | |
| RU2617972C1 (ru) | Тренажер оперативного и эксплуатационного персонала на основе моделей виртуальной реальности трансформаторной подстанции | |
| CN108122447A (zh) | 一种基于vr技术的地铁车钩故障状态模拟系统 | |
| CN103077650A (zh) | 一种测试安全认知心理与行为用的仿真培训系统装置 | |
| CN113299139A (zh) | 核电站主泵维修虚拟仿真平台及其构建方法 | |
| CN108831237A (zh) | 沉浸式虚拟现实的机车乘务员非正常行车实训考核系统 | |
| CN108806381A (zh) | 沉浸式虚拟现实的铁路车务系统实训平台和实训方法 | |
| CN114647313A (zh) | 一种用于轨道交通作业的教学仿真方法及教学仿真系统 | |
| Adami et al. | Participants matter: Effectiveness of VR-based training on the knowledge, trust in the robot, and self-efficacy of construction workers and university students | |
| Nikitin et al. | VR Training for Railway Wagons Maintenance: architecture and implementation | |
| CN110349470A (zh) | 一种泥水盾构模拟操作平台及模拟实训系统 | |
| CN117037558B (zh) | 一种大型复杂设备维修过程的交互式学习训练考核系统 | |
| CN203134240U (zh) | 一种测试安全认知心理与行为用的仿真培训装置 | |
| CN117409625A (zh) | 一种基于混合现实的变电设备培训系统及方法 | |
| CN116051075A (zh) | 基于vr技术的城轨车辆检修安全教育考试系统及方法 | |
| CN116580610A (zh) | 一种虚拟变电站运维vr培训与实景实训系统 | |
| CN115206153A (zh) | 基于虚拟现实的铁路人身安全数字化实训考核系统 | |
| CN113160639A (zh) | 一种电子对抗装备虚拟认知训练系统及其工作方法 | |
| CN113192367A (zh) | 一种基于vr变电智能巡检培训系统 | |
| Nikitin et al. | MULTI-PURPOSE SIMULATOR DESIGNED FOR RAILWAY WAGONS MAINTENANCE SKILLS'TRAINING BASED ON HTC VIVE VIRTUAL REALITY SYSTEM | |
| Nikitin et al. | Development of VR Training for Railway Wagons Maintenance. | |
| Xiao et al. | Electric locomotive electrical control training based on virtual reality technology | |
| Hamdania et al. | Design and Implementation of Educational Application for Directorate of Traffic Safety, Oman | |
| CN116206501A (zh) | 一种基于vr的辐射防护技能培训考核系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |