专利名称：一种交互式电力安全培训系统及其培训方法
技术领域：
本发明涉及电カ安全技术领域，具体涉及ー种交互式电カ安全培训系统及其培训方法。
背景技术：
安全是一切工作的基础。国家电网公司作为关系国计民生的国有重要骨干企业，安全工作关系各行各业和千家万户，安全责任重于泰山。员エ人身安全，直接关系家庭和亲人幸福，关系企业和社会安定。维护安全稳定的良好局面，对公司持续健康发展至关重要。近年来，公司创新安全理念，夯实安全基础，消除安全隐患，做了大量艰苦细致的工作，成功应对各种困难和挑战，保持了电网安全稳定运行。但是危及电网的事故时有发生，人身伤亡事故未能杜绝，安全工作离可控、能控、在控还有一定差距。公司历来十分重视安全生产及安全管理的培训，毎年都开展大量的安全教育培训工作，对提高了作业人员的安全知识与技术水平和自主安全防范意识起到重要作用，适应了当时生产形势的要求。随着公司坚强智能电网建设的逐步推进，大量新产品、新设备和新工具广泛应用，以及随着信息技术的日新月异，信息沟通渠道和方式极大丰富，传统式安全培训从以下方面显示出不足一是被动型培训效果差，员エ主动參与机会少，培训缺乏积极性；ニ是培训方式単一，员エ通过短时间培训难以迅速掌握相关知识和技术；三是ー些重大安全事故的真实场景无法再现，员エ培训直观感受不足，培训效果往往不理想；四是安全培训缺乏系统性，现有安全培训往往作为生产技能培训的一部分，培训基地也并非专为安全培训设计，培训项目缺乏针对性和全面性。总之，随着员エ对生产工作中人身安全保障的要求越来越高以及公司对保护员エ生命和健康的日益重视，亟待通过安全教育培训，提升员エ安全防护和自我保护意识，切实做至IJ “三不伤害”(不伤害自己、不伤害别人、不被他人伤害)；加强安全技能培训，提高员エ危险点识别能力。高度重视并强化跨エ种、跨专业和新员エ的安全教育培训；加强岗位资质管理，严禁无证上岗、串岗。目前，各行业都相继意识到传统安全培训的不足，正趋向于在培训中应用各种现代化技术，增强安全培训的吸引力，使得安全培训的成效得到一定程度的提升。主要的培训方法虚拟现实培训方法、视频培训法和实训基地培训法。( I)基于虚拟现实培训方法该方法通过建立与实际作业或现场相同的场景，把作业流程固化到虚拟现实培训系统中，学员通过操作系统掌握安全作业的流程和注意点。(2)视频培训方法通过把实际操作、知识讲解或其他知识录制成视频或其他音像资料，学员通过观看视频获取实际操作的方法或知识，该方法学员主要以观看、听讲为主，学员被动接受知识，无法与教师交互。(3)培训基地实训利用实际的电カ设备，建立与作业现场相同的电力作业现场，学员操作实际电力设备，按照作业标准化作业指导书要求，练习安全作业，该方法学员能动性较强，但是投资比较大，而且ー些场景无法模拟。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供ー种交互式电カ安全培训系统及其培训方法，可实现交互、生动和逼真的员エ安全培训，使培训方式从书本教条式的抽象被动型学习向虚实结合式的具体主动型学习、认知培训向体验感受转变，从而提高电力安全生产知识和技能的培训质量，对提升公司安全生产水平有重要的辅助作 用。本发明围绕‘安教循环’的思路展开，涵盖了 ‘理论学习、虚拟作业、风险教育、考核、绩效评估与反馈’五个核心维度。这五个维度对应于人类学习认知过程中循序渐进的不同层面，构成ー个循环往复、不断优化的闭环过程。I)理论学习理论学习g在为学员阐明电力安全作业的理论知识，告诉学员正确操作的方法。理论学习是操作的基础，只有正确的进行相关理论学习，才能把正确的操作思想，操作方式等灌输到学员脑中，形成正确的作业思路，为进行正确的动手操作打好基础，指明道路。2)虚拟作业虚拟作业建立在理论学习的基础上，是对电カ实地操作的全程模拟，是理论知识培训的扩展与延伸。安全作业培训系统为理论知识的实践提供道路，为学员进行实地操作做好铺垫工作。3)风险教育在通过安全作业培训、理论学习树立安全意识、掌握操作技能的同时，我们还需要重点培养学员对作业风险点的掌握，让学员掌握如何识别作业中的风险点(风险辨识子系统)、体验违章操作所帯来的危害(风险体验子系统)，同时将典型的事故案例展示给学员(风险警示子系统)，提高其风险意识。风险教育为学员敲响警钟，警惕电カ风险与电力事故的发生。4)考核学员在进行安全作业培训与风险作业教育后，已经初歩掌握安全作业技能，需进行测试和认证考核，了解学员对培训内容的掌握程度。5)培训绩效的评估与反馈培训效果的评估与反馈是对整个安全教育工作进行总结，发现在理论学习、安全作业培训、风险教育、考核中所存在的不足，了解学员整体的学习掌握情況。从而有针对性地调整培训安排，调整教育环节的侧重点，实现培训效果和手段的不断改进。该方法还利用数据手套、体感设备等外部设备与学员建立互动，外围设备代替传统的鼠标键盘，学员通过身体及手部动作操控虚拟设备，达到与真实操作一致的效果。当学员操作错误时，系统给与适当的刺激，加深印象，增强学习效果。本发明提供的ー种交互式电カ安全培训系统，其改进之处在于，所述培训系统包括手套(I)、刺激源(2)、体感设备(3)、主机(4)和显示屏(5)；所述主机(4)分别与所述手套(I)、刺激源(2)、体感设备(3)和显示屏(5)连接。其中，所述手套(I)为数据手套，用于感应手的温度和湿度数据。
其中，所述刺激源(2)为脉冲信号发生器，在发生操作错误时，产生脉冲信号，刺激培训人员，增强培训效果。其中，所述体感设备(3)捕捉人体运动动作，通过动作发出操作指令，代替鼠标键盘操作。如，体感设备捕捉到培训人员行走动作时，培训系统中的虚拟人员也按照相应的方向行走。其中，所述主机(4)包括服务器；所述服务器具有理论学习功能、虚拟作业功能、风险教育功能、系统考核功能和培训绩效评估功能。其中，所述服务器包括电カ安全互动化培训系统；所述电カ安全互动化培训系统包括安全知识培训模块、安全作业培训模块和事故警示教育模块。本发明基于另ー目的提供的ー种交互式电カ安全培训方法，其改进之处在于，所述方法是先启动手套(I)、刺激源(2)、体感设备(3)、主机(4)和显示屏(5);培训人员登陆电カ安全互动化培训系统，进入安全知识培训模块进行安全知识培训并考核；培训合格者， 依次的进入安全作业培训模块进行安全作业培训并考核、进入安全作业培训模块进行风险辨识培训并考核、进入事故警示教育模块进行事故警示教育并考核；考核完成后，电カ安全互动化培训系统进行培训绩效评估并显示。其中，所述安全知识培训包括正面培训和反面培训；所述正面培训是从正面进行安全教育，包括安全知识培训、安全作业培训、安全风险辨识培训；所述反面培训是从反面进行警示教育，包括安全警示教育、安全风险虚拟体验。其中，进入安全知识培训模块进行安全知识培训并考核包括如下步骤I)启动主机；2)启动显示屏；3)佩戴数据手套；4)登陆电カ安全互动化培训系统；5)进入安全知识培训模块；6)通过数据手套操作；7)培训人员利用数据手套点击正确答题；8)答题错误，刺激源会对身体产生刺激；9)答题结束时点击培训结束。其中，进入安全作业培训模块进行安全作业培训并考核包括如下步骤；I)启动主机；2)启动显示屏；3)启动体感设备；4)佩戴数据手套；5)登陆电カ安全互动化培训系统；6)进入安全作业培训模块；7)通过数据手套选择作业场景；8)选择作业エ器具；9)利用体感设备扑捉身体动作在场地漫游；
10)利用数据手套和体感设备，以第一人称模拟现场作业，如更换绝缘子串；11)在作业过程中系统记录操作过程；12)系统根据工作票和作业流程判断作业是否正确，操作错误，刺激源会对身体产生刺激；13)作业结束时点击结束作业。其中，进入安全作业培训模块进行风险辨识培训并考核包括如下步骤I)启动主机；2)启动显示屏；3)启动体感设备； 4)佩戴数据手套；5)登陆电カ安全互动化培训系统；6)进入安全作业培训模块；7)通过数据手套选择作业场景；8)选择作业エ器具；9)利用体感设备扑捉身体动作在场地漫游；10)利用体感设备和数据手套，已第三人称观看作业场景；11)在操作过程中，系统自动弹出风险辨识点，利用数据手套选择正确答案，回答错误，刺激源会对身体产生刺激；12)作业结束时点击结束作业。其中，进入事故警示教育模块进行事故警示教育并考核包括如下步骤I)启动主机；2)启动显示屏；3)启动体感设备；4)佩戴数据手套；5)登陆电カ安全互动化培训系统；6)进入事故警示教育模块；7)通过数据手套选择警示教育事故场景；8)利用体感设备和数据手套，已第三人称观看事故场景；9)培训结束时点击培训结束按钮。与现有技术比，本发明的有益效果为本发明利用虚拟现实技术建立ー套交互式电カ安全培训方法，可实现交互、生动和逼真的员エ安全培训，使培训方式从书本教条式的抽象被动型学习向虚实结合式的具体主动型学习、认知培训向体验感受转变，从而提高电力安全生产知识和技能的培训质量，对提升公司安全生产水平有重要的辅助作用。本发明能够为电カ安全提供全面系统的安全培训手段，满足全员、安全管理人员、作业人员多层次、多方位的培训需求，既满足国家对安全培训的要求，又可以切实提升全员的安全素质和安全作业技能，同时培训基地也可为安全管理研究提供研究环境。本发明能够提供安全、经济、可控，无破坏性、可重复性强，不受气候条件和场地空间限制的培训手段，可以减少培训的花费，降低培训成本；同时通过提升员エ的安全素质和安全作业能力，可減少安全生产事故的发生，避免事故损失。
图I为本发明提供的电カ安全交互式电カ安全培训系统示意图。图2为本发明提供的正一反ー评测模型。其中，(I)为数据手套；(2)为刺激源；(3)体感设备；(4)主机；(5)显示屏。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进ー步的详细说明。本实施例提供的ー种交互式电カ安全培训系统，包括手套I、刺激源2、体感设备 3、主机4和显示屏5 ;主机4分别与所述手套I、刺激源2、体感设备3和显示屏5连接。其中，手套I为数据手套，用于感应手的温度和湿度数据。其中，刺激源2为脉冲信号发生器，在发生操作错误时，产生脉冲信号，刺激培训人员，增强培训效果。其中，体感设备3捕捉人体运动动作，通过动作发出操作指令，代替鼠标键盘操作。如，体感设备捕捉到培训人员行走动作时，培训系统中的虚拟人员也按照相应的方向行走。其中，主机4包括服务器；所述服务器具有理论学习功能、虚拟作业功能、风险教育功能、系统考核功能和培训绩效评估功能。服务器包括电カ安全互动化培训系统；所述电力安全互动化培训系统包括安全知识培训模块、安全作业培训模块和事故警示教育模块。对应的，本实施例还提供ー种交互式电カ安全培训方法。本方法主要实现安全知识培训、安全作业培训、警示教育培训、作业风险体验、风险辨识培训及认真考试培训。(I)安全知识培训安全知识培训主要以虚拟培训系统和授课为主，实训为辅的方式，对安全管理人员和现场作业人员进行法律法规、作业现场的相关规范、安全管理知识、电カ安全工作规程、急救等安全知识进行培训。根据培训的需要，把安全作业场景进行虚拟化，既能够为学员提供生动、逼真的感性学习材料，帮助学员注意工作过程中的关键点，也可以使抽象的概念、理论直观化、形象化,方便学员对抽象概念的理解。其步骤包括I)启动服务器；2)启动三维显示屏；3)佩戴数据手套；4)登陆电カ安全互动化培训系统；5)进入安全知识培训模块；6)通过数据手套操作；7)培训人员利用数据手套点击正确答题；8)答题错误，刺激源会对身体产生刺激；9)答题结束时点击培训结束。
(2)安全作业培训主要根据电カ安全工作规程的规定，对管理人员和作业人员进行变电站、线路的现场作业的安全组织措施、安全技术措施进行实训，辅助虚拟现实培训系统，对实训基地无法建设的场景进行再现。在实训基地配置基本的作业现场，进行变电站、线路的安全作业培训。通过虚拟现实的沉浸性和交互性，使学员能够在虚拟的学习环境中扮演ー个角色，全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学员的技能训练和协同配合能力训练，例如变电站操作配合、工作现场作业配合等。由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学员可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。其步骤包括I)启动服务器；2)启动三维显示屏； 3)启动体感设备；4)佩戴数据手套；5)登陆电カ安全互动化培训系统；6)进入安全作业培训模块；7)通过数据手套选择作业场景；8)选择作业エ器具；9)利用体感设备扑捉身体动作在场地漫游；10)利用数据手套和体感设备，以第一人称模拟现场作业，如更换绝缘子串；11)在作业过程中系统记录操作过程；12)系统根据工作票和作业流程判断作业是否正确，操作错误，刺激源会对身体产生刺激；13)作业结束时点击结束作业。(3)风险辨识培训通过风险辨识的培训，掌握对危险源辨识、风险分析、风险评估、风险控制，虚拟现实培训系统和实训基地，将辨识手册与事故案例、《国家电网公司电カ安全工程规程》、《两票实施细则》有机结合进行培训，以案例作为切入点，剖析现场存在的实际问题，使培训人员全面掌握风险辨识的要点及风险防范的内容。其步骤包括I)启动服务器；2)启动三维显示屏；3)启动体感设备；4)佩戴数据手套；5)登陆电カ安全互动化培训系统；6)进入安全作业培训模块；7)通过数据手套选择作业场景；8)选择作业エ器具；9)利用体感设备扑捉身体动作在场地漫游；10)利用体感设备和数据手套，已第三人称观看作业场景；
11)在操作过程中，系统自动弹出风险辨识点，利用数据手套选择正确答案，回答错误，刺激源会对身体产生刺激；12)作业结束时点击结束作业。(4)事故警示教育展示通过电カ生产人身事故、电网和电カ设备事故、电カ安全工作规程和标准化作业、现场急救等场景的展示，达到警示教育的目的。对发生过的重大生产事故及人身伤亡事故，通过音视频、图像及虚拟现实技术再现事故发生的经过，让培训人员深刻认识安全的极端重要性，并进行原因分析，让培训对象吸取事故的惨烈教训，让他们在今后的工作中自己遵守纪律，按章操作，自己杜绝违章行为。其步骤包括I)启动服务器；·2)启动三维显示屏；3)启动体感设备；4)佩戴数据手套；5)登陆电カ安全互动化培训系统；6)进入事故警示教育模块；7)通过数据手套选择警示教育事故场景；8)利用体感设备和数据手套，已第三人称观看事故场景；9)培训结束时点击培训结束按钮。该方法主要从正面知识技能培训，反面事故案例教育体验及测评三个维度对员エ进行培训，形成“正一反一评测”的安全培训模型，如图2所示。①正面培训从正面进行安全教育，包括安全知识培训、安全作业培训、安全风险辨识培训；②反面培训从反面进行警示教育，包括安全警示教育、安全风险虚拟体验；③成才评测对员エ的岗位安全技能进行综合评测，包括安全素质评测、安全认证考核。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管參照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.ー种交互式电カ安全培训系统，其特征在于，所述培训系统包括手套(I)、刺激源(2)、体感设备(3)、主机(4)和显示屏(5)； 所述主机(4)分别与所述手套(I)、刺激源(2)、体感设备(3)和显示屏(5)连接。
2.如权利要求I所述的培训系统，其特征在于，所述手套(I)为数据手套，用于感应手的温度和湿度数据。
3.如权利要求I所述的培训系统，其特征在于，所述刺激源(2)为脉冲信号发生器，在发生操作错误时，产生脉冲信号刺激培训人员。
4.如权利要求I所述的培训系统，其特征在于，所述体感设备(3)捕捉人体运动动作，通过动作发出操作指令。
5.如权利要求I所述的培训系统，其特征在于，所述主机(4)包括服务器；所述服务器具有理论学习功能、虚拟作业功能、风险教育功能、系统考核功能和培训绩效评估功能。
6.如权利要求5所述的培训系统，其特征在于，所述服务器包括电カ安全互动化培训系统；所述电カ安全互动化培训系统包括安全知识培训模块、安全作业培训模块和事故警不教育模块。
7.ー种交互式电カ安全培训方法，其特征在于，所述方法是先启动手套(I)、刺激源(2)、体感设备(3)、主机(4)和显示屏(5);培训人员登陆电カ安全互动化培训系统，进入安全知识培训模块进行安全知识培训并考核；培训合格者，依次的进入安全作业培训模块进行安全作业培训并考核、进入安全作业培训模块进行风险辨识培训并考核、进入事故警示教育模块进行事故警示教育并考核；考核完成后，电カ安全互动化培训系统进行培训绩效评估并显示。
8.如权利要求7所述的培训方法，其特征在于，所述安全知识培训包括正面培训和反面培训； 所述正面培训是从正面进行安全教育，包括安全知识培训、安全作业培训、安全风险辨识培训； 所述反面培训是从反面进行警示教育，包括安全警示教育、安全风险虚拟体验。
9.如权利要求7所述的培训方法，其特征在于，进入安全知识培训模块进行安全知识培训并考核包括如下步骤 1)启动主机； 2)启动显示屏； 3)佩戴数据手套； 4)登陆电カ安全互动化培训系统； 5)进入安全知识培训模块； 6)通过数据手套操作； 7)培训人员利用数据手套点击正确答题； 8)答题错误，刺激源会对身体产生刺激； 9)答题结束时点击培训结束。
10.如权利要求7所述的培训方法，其特征在于，进入安全作业培训模块进行安全作业培训并考核包括如下步骤； I)启动主机；2)启动显示屏； 3)启动体感设备； 4)佩戴数据手套； 5)登陆电カ安全互动化培训系统； 6)进入安全作业培训模块； 7)通过数据手套选择作业场景； 8)选择作业エ器具； 9)利用体感设备扑捉身体动作在场地漫游； 10)利用数据手套和体感设备，以第一人称模拟现场作业，如更换绝缘子串； 11)在作业过程中系统记录操作过程； 12)系统根据工作票和作业流程判断作业是否正确，操作错误，刺激源会对身体产生刺激； 13)作业结束时点击结束作业。
11.如权利要求7所述的培训方法，其特征在于，进入安全作业培训模块进行风险辨识培训并考核包括如下步骤 1)启动主机； 2)启动显示屏； 3)启动体感设备； 4)佩戴数据手套； 5)登陆电カ安全互动化培训系统； 6)进入安全作业培训模块； 7)通过数据手套选择作业场景； 8)选择作业エ器具； 9)利用体感设备扑捉身体动作在场地漫游； 10)利用体感设备和数据手套，已第三人称观看作业场景； 11)在操作过程中，系统自动弹出风险辨识点，利用数据手套选择正确答案，回答错误，刺激源会对身体产生刺激； 12)作业结束时点击结束作业。
12.如权利要求7所述的培训方法，其特征在于，进入事故警示教育模块进行事故警示教育并考核包括如下步骤 1)启动主机； 2)启动显示屏； 3)启动体感设备； 4)佩戴数据手套； 5)登陆电カ安全互动化培训系统； 6)进入事故警示教育模块； 7)通过数据手套选择警示教育事故场景； 8)利用体感设备和数据手套，已第三人称观看事故场景； 9)培训结束时点击培训结束按钮。
全文摘要
本发明公开了一种交互式电力安全培训系统及其培训方法，培训系统包括手套(1)、刺激源(2)、体感设备(3)、主机(4)和显示屏(5)；主机(4)分别与所述手套(1)、刺激源(2)、体感设备(3)和显示屏(5)连接。并且本发明的培训方法是通过手套(1)来带给培训人员的真是感受，通过本发明的操作，可实现交互、生动和逼真的员工安全培训，使培训方式从书本教条式的抽象被动型学习向虚实结合式的具体主动型学习、认知培训向体验感受转变。提高电力安全生产知识和技能的培训质量，对提升公司安全生产水平有重要的辅助作用。
文档编号G09B23/18GK102842258SQ201210279880
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者朱朝阳, 于振 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司