CN206863984U - 一种化工安全教学模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种化工安全教学模拟系统，包括多个三维显示装置，用于为学习者提供化工生产的三维体验并根据用户观察角度实时改变现实的三维场景内容；第一人机交互模块，用于教学者对三维显示装置的提供内容进行控制；第二人机交互模块，用于学习者输入操作信息；控制模块，用于分别处理第一人机交互模块的控制信息、第二人机交互模块的输入操作信息、三维显示装置提供的三维场景内容。本实用新型提供一种便捷的化工安全教学模拟系统，实现多人同时学习，利用现有的VR技术模拟各种化工生产场景，使学习者身临其境，帮助学习者快速了解化工生产的真实状态，熟悉现场操作，有效地缓解目前学校普遍存在的经费不足，寻找企业实训困难的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及教学系统技术领域，具体涉及一种化工安全教学模拟系统。
背景技术
由于化学工业存在易燃、易爆、有毒、有害及高温、高压等特殊性，在进行实习、实训教学培训中不适合在工业装置上进行。费用及安全也是必须考虑的因素，例如其原材料消耗、能耗等，而且在重复训练中会产生大量产物，处理这些产物也是难题。
而化工产品种类繁多，其合成方法不尽相同。同一原料可以生产不同的化学品，同一产品可以由不同的原料生产，而同一原料的产品线其工艺也不完全相同。所以院校的教学、培训、实习一般采用某一分类选择进行，如固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器等；或放热反应、吸热反应等。
目前化工类专业教学的主要场景大致有以下几种：第一种是完全真实的化工装置，这种装置一般是原校办工厂由于各种原因停办后，直接用于教学，学生可以在此装置上熟悉化工生产工艺流程，也可以进行模似生产的演练，但是该装置占地面积较大，不可能将其搬至教室，难以进行理实一体化教学，而且该装置不能投料，一切都处于静止状态，学生没有化工生产运行的感觉，起不到应有的效果；第二种是完全虚似的化工装置，没有任何实物一切都在计算机上进行，目前绝大多数院校都采用此装置，这种装置除了计算机外没有任何的实物投入，运行成本较小，学生在计算机房上课，在计算机前，根据操作步骤进行仿DCS及装置现场操作，通过这种培训可以使学生对DCS及装置现场操作有了较为直观的了解，但是由于缺少了真实的实物，更象是在玩软件游戏；第三种是在一相对较大教室里建一化工装置，该装置一般是将某个化工产品的生产工艺装置进行同比例缩小，做成装置模型，再辅以仿真软件对装置实施DCS控制，所要进行的现场操作靠阀门的附加信号远传至计算机，通过这种培训可以使学生在进行DCS及装置现场操作时，有了真实感，更接近了化工生产的真实状态，但是此种装置不投化工原料，不产生化工产品，学生在此装置上可认识化工设备、仪表及熟悉化工生产工艺流程，还可以进行仿真操作，但是一个装置现场只能模拟一种化工生产线，使得其应用受限。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种化工安全教学模拟系统，帮助学习者快速了解化工生产的真实状态，熟悉现场操作，提高学习者对化工设备及装置的认识，提高学习者的操作水平，培养学习者的协作能力及团队意识，可有效地缓解目前学校普遍存在的经费不足，寻找企业实训困难的问题，同时解决了受训人员在校内进行装置的开车、停车、事故处理操作及工艺参数的验证，是工业企业不可能提供的培训条件。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种化工安全教学模拟系统，包括
多个三维显示装置，用于为学习者提供化工生产的三维体验并根据用户观察角度实时改变现实的三维场景内容；
第一人机交互模块，用于教学者对三维显示装置的提供内容进行控制；
第二人机交互模块，所述第二人机交互模块与三维显示装置相匹配，用于学习者输入操作信息；
控制模块，所述控制模块分别于三维显示装置、第一人机交互模块、第二人机交互模块连接，用于分别处理第一人机交互模块的控制信息、第二人机交互模块的输入操作信息、三维显示装置提供的三维场景内容。
进一步地，所述第二人机交互模块还用于捕捉学习者的运动动作，并反馈至控制模块。
进一步地，所述控制模块还包括评价单元，所述评价单元用于对学习者在化工生产三维体验中做出的输入操作信息进行评价，并将评价结果反馈至三维显示装置。
进一步地，其还包括与控制模块连接的报警模块，用于系统故障及异常情况报警。
进一步地，其还包括与控制模块连接的供电模块，用于整个系统各用电部分的供电。
进一步地，所述三维显示装置为头戴式立体显示设备，所述第二人机交互模块包括手持交互设备和控制按键，所述系统还包括多个椅子，椅子上设有一对扶手，所述控制按键设置在一个扶手顶部，另一个扶手与手持交互设备有线连接，所述椅子还设有靠背，所述头戴式立体显示设备与靠背有线连接。
进一步地，所述靠背的侧壁上还设有挂钩，所述挂钩用于放置头戴式立体显示设备。
进一步地，所述第一人机交互模块为触控显示屏。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种便捷的化工安全教学模拟系统，实现多人同时学习，利用现有的VR技术模拟各种化工生产场景，使学习者身临其境，帮助学习者快速了解化工生产的真实状态，熟悉现场操作，提高学习者对化工设备及装置的认识，提高学习者的操作水平，培养学习者的协作能力及团队意识，可有效地缓解目前学校普遍存在的经费不足，寻找企业实训困难的问题，同时解决了受训人员在校内进行装置的开车、停车、事故处理操作及工艺参数的验证，是工业企业不可能提供的培训条件。
附图说明
图1为本实用新型系统的结构框图；
图2为本实用新型系统中椅子的结构示意图；
图3为本实用新型系统中椅子的俯视图；
图中，1-椅子，2-靠背，3-扶手，4-挂钩，5-手持交互设备，6-头戴式立体显示设备，7-控制按键。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种化工安全教学模拟系统，包括
多个三维显示装置，用于为学习者提供化工生产的三维体验并根据用户观察角度实时改变现实的三维场景内容；
第一人机交互模块，用于教学者对三维显示装置的提供内容进行控制；
第二人机交互模块，所述第二人机交互模块与三维显示装置相匹配，用于学习者输入操作信息；
控制模块，所述控制模块分别于三维显示装置、第一人机交互模块、第二人机交互模块连接，用于分别处理第一人机交互模块的控制信息、第二人机交互模块的输入操作信息、三维显示装置提供的三维场景内容。
在一个优选实施例中，所述第二人机交互模块还用于捕捉学习者的运动动作，并反馈至控制模块。
在一个优选实施例中，所述控制模块还包括评价单元，所述评价单元用于对学习者在化工生产三维体验中做出的输入操作信息进行评价，并将评价结果反馈至三维显示装置。
在一个优选实施例中，其还包括与控制模块连接的报警模块，用于系统故障及异常情况报警。
在一个优选实施例中，其还包括与控制模块连接的供电模块，用于整个系统各用电部分的供电。
在具体实施例中，所述三维显示装置为头戴式立体显示设备6，所述第二人机交互模块包括手持交互设备5和控制按键7，所述系统还包括多个椅子1，椅子1上设有一对扶手3，所述控制按键7设置在一个扶手3顶部，另一个扶手3与手持交互设备5有线连接，所述椅子1还设有靠背2，所述头戴式立体显示设备6与靠背2有线连接。
优选地，所述靠背2的侧壁上还设有挂钩4，所述挂钩4用于放置头戴式立体显示设备6。
优选地，所述第一人机交互模块为触控显示屏。所述触控显示屏可设置在讲台上，教学者通过触控显示屏为学习者们设置具体的三维体验环境，并控制相应用的故障参数，学习者坐在椅子1上，戴上头戴式立体显示设备6，头戴式立体显示设备6能够为学习者提供模拟的三维化工生产线，通过操控手持交互设备5或控制按键7，学习者能够完成应对生产故障的指令操作的输入，指令操作信息通过控制模块处理，通过头戴式立体显示设备6向学习者提供完成操作后的结果，帮助学习者快速了解化工生产的真实状态，熟悉现场操作，提高学习者对化工设备及装置的认识，提高学习者的操作水平。
使用本实用新型的化工安全教学模拟系统，可实现多人同时学习，利用现有的VR技术模拟各种化工生产场景，使学习者身临其境，并且教学通过第一人机交互模块来设置各种化工生产故障，然后通过三维显示装置提供给学习者，学习者再根据情景通过第二人机交互模块进行操作，排除化工生产故障，同时，系统根据学习者的操作内容进行评价，直接反馈给学习者和教学者，帮助学习者快速了解化工生产的真实状态，熟悉现场操作，提高学习者对化工设备及装置的认识，提高学习者的操作水平，培养学习者的协作能力及团队意识，可有效地缓解目前学校普遍存在的经费不足，寻找企业实训困难的弊端的问题，同时解决了受训人员在校内进行装置的开车、停车、事故处理操作及工艺参数的验证，是工业企业不可能提供的培训条件。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种化工安全教学模拟系统，其特征在于，包括
多个三维显示装置，用于为学习者提供化工生产的三维体验并根据用户观察角度实时改变现实的三维场景内容；
第一人机交互模块，用于教学者对三维显示装置的提供内容进行控制；
第二人机交互模块，所述第二人机交互模块与三维显示装置相匹配，用于学习者输入操作信息；
控制模块，所述控制模块分别于三维显示装置、第一人机交互模块、第二人机交互模块连接，用于分别处理第一人机交互模块的控制信息、第二人机交互模块的输入操作信息、三维显示装置提供的三维场景内容。
2.根据权利要求1所述的一种化工安全教学模拟系统，其特征在于，所述第二人机交互模块还用于捕捉学习者的运动动作，并反馈至控制模块。
3.根据权利要求1所述的一种化工安全教学模拟系统，其特征在于，所述控制模块还包括评价单元，所述评价单元用于对学习者在化工生产三维体验中做出的输入操作信息进行评价，并将评价结果反馈至三维显示装置。
4.根据权利要求1所述的一种化工安全教学模拟系统，其特征在于，其还包括与控制模块连接的报警模块，用于系统故障及异常情况报警。
5.根据权利要求1所述的一种化工安全教学模拟系统，其特征在于，其还包括与控制模块连接的供电模块，用于整个系统各用电部分的供电。
6.根据权利要求1所述的一种化工安全教学模拟系统，其特征在于，所述三维显示装置为头戴式立体显示设备。
7.根据权利要求1所述的一种化工安全教学模拟系统，其特征在于，所述第二人机交互模块包括手持交互设备和控制按键。
8.根据权利要求1所述的一种化工安全教学模拟系统，其特征在于，所述第一人机交互模块为触控显示屏。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109979262A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-05 | 中国铁路北京局集团有限公司石家庄车辆段 | 人身安全vr教育系统 |
| CN110570737A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-12-13 | 大连理工大学 | 虚拟化学实验的实现系统和方法 |
| CN112400198A (zh) * | 2018-08-29 | 2021-02-23 | 松下知识产权经营株式会社 | 显示系统、服务器、显示方法以及装置 |
| CN113742885A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-12-03 | 南京邮电大学 | 一种基于sfx合成实验的虚拟仿真系统 |
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