[发明专利]基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的构建及使用方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的构建及使用方法,包括以下步骤：通过三维激光扫描仪在现场扫描收集多个不同位置的倒闸操作设备的空间结构数据；然后通过获取的点云数据构建各倒闸操作设备和电站运维人员的人物模型和动作动画；再将各倒闸操作设备的三维模型导入Unity3D游戏引擎中构建多个不同的虚拟现实场景，并将各动作动画和操作动画导入到相应的虚拟现实场景中，形成多种任务场景；最后将多种任务场景进行整合形成倒闸操作训练系统，并对该训练系统设置UI交互界面。本发明能够有效提高新员工对倒闸操作的训练效果，并缩短对倒闸操作的训练周期。

技术领域

本发明涉及一种倒闸操作训练系统，特别是一种基于虚拟现实的电站倒闸操作训练的构建及使用方法。

背景技术

倒闸操作是一种通过操作隔离开关，断路器以及挂、拆接地线将电气设备从一种状态转换为另一种状态的操作流程，在操作过程中操作人员需要根据前一项操作后对电网产生的影响才能决定下一项操作。由于倒闸操作的流程繁琐，危险性较大，因此倒闸操作需要执行操作票制和工作监护制，监护人在操作开始时逐项朗诵操作指令，再由操作人员复诵指令并得到监护人的认可；操作人员在操作过程中必须严格执行操作票的操作流程，且每步操作完成后由监护人确认无误后才能进行下一项操作。

但目前水电站的500kV倒闸操作一直是以老带新的方式进行员工培训，通过文本、图纸、照片和视频的形式进行讲解，再由新员工跟着老员工进行操作学习；但由于完整的倒闸操作流程需要在多个操作点对不同的倒闸设备完成操作，并且每套倒闸设备均需要采用相应的操作票流程进行操作，导致上述训练方式不仅无法帮助新员工快速的了解各套操作流程，并使新员工在学习过程中不仅会出现对操作步骤的混淆，还无法正确应对电网经操作后产生的影响。而电厂每年也只需要进行两次倒闸操作，造成新员工对倒闸操作的训练周期长、训练空间受限和训练效果差的问题。因此，需要一种能够有效降低倒闸操作训练周期、提高新员工训练效果的训练系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的构建及使用方法。它能够有效提高新员工对倒闸操作的训练效果，并缩短对倒闸操作的训练周期。

本发明的技术方案：一种基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的构建方法，包括以下步骤：

①通过三维激光扫描仪在现场扫描收集多个不同位置的倒闸操作设备的空间结构数据；

②通过三维激光扫描仪经扫描后获取的点云数据在RiSCAN Pro和3dsMax中构建各倒闸操作设备的三维模型，同时在3dsMax中建立电站运维人员的人物模型；

③根据电厂倒闸操作票中的操作流程在3dsMax中构建各倒闸操作设备的动作动画和人物模型的操作动画，且根据不同的倒闸操作设备构建多种不同流程的动作动画和操作动画；

④将各倒闸操作设备的三维模型导入Unity3D游戏引擎中构建多个不同的虚拟现实场景，并将各动作动画和操作动画导入到相应的虚拟现实场景中，形成多种任务场景；

⑤将多种任务场景进行整合形成倒闸操作训练系统，并对该训练系统设置UI交互界面。

前述的一种基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的构建方法中，所述步骤⑤中的UI交互界面在构建时，以虚拟世界作为参考系，同时计算人眼在保持头部不动时的转动视场角，并计算头部在保持人眼不动时的转动视场角，然后取上述两个视场角的中间值作为UI交互界面的边界角度。

前述的一种基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的构建方法中，所述步骤③中人物模型的操作动画的具体构建方法为：

(3.1)基于骨骼蒙皮技术对电站运维人员的人物模型绘制人体骨骼并设计动画控制器，然后手动调整各关键帧的骨架节点位置和骨骼转向；