基于VR技术的输电线路直升机仿真培训方法及系统与流程

本发明涉及电网输电线路巡检技术领域，具体为一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训方法及系统。

背景技术：

随着电网线路的大幅扩建，巡线的工作日益加大，现目前的巡线技术人才主要通过“人巡”+“机巡”的方式进行巡检，传统的直升机巡检培训人员培训周期长，专业技术不过硬，合格的巡检员数量无法满足日常巡线需求，而培养一名合格的直升机巡检人员的成本大概在35万元左右，因此需要一种能提高培训的效果、提升巡检员学习效率及降低培训成本的方式，为输电线路的巡检工作提供支撑，提高工作效率。

目前，电网输电线路的缺陷巡检人员主要通过“人巡”+“机巡”的方式，对于“机巡”的人才数量远不能满足巡检需求，同时通过传统的无人机培训方法存在以下缺点：1)培训的人员专业知识度不足，对直升机上级后会有恐惧感，无法快速适应直升机巡检环境，降低作业效率；2)培训周期长，培训成本高，目前的培训主要通过传统授课的方式，培训力不足，上机实操培训所花费成本较高。

针对于这种情况，本发明提出了一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训方法及系统，能够模拟输电线路巡检人员在实际作业过程中的流程环节，使得巡检人员能够有实际飞行作业经验。通过直升机仿真系统的培训，能够使巡检人员快速掌握直升机输电线路缺陷巡检技术，通过大量的仿真模拟培训，能够使学员快速掌握缺陷位置信息，在实际作业过程中能够快速找到缺陷，提高工作效率，进而为输电线路巡检工作提供支撑，实现电网输电线路直升机巡检专业高质量培训。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训方法，包括以下步骤：

基于vr技术，建立直升机仿真模型，真实模拟直升机飞行姿态，通过vr头显及手持设备操控直升机模型进行悬停，并拍摄输电线路杆塔的缺陷；

建立仿真环境，搭建输电线路三维实景模型、输电线路仿真场景环境及直升机仿真巡检缺陷模型；

根据直升机上机前交底会的流程步骤，模拟仿真直升机交底会工作，以问答的形式展示；

开展直升机仿真巡检教学，进行巡检培训；

开展直升机仿真巡检考核，对直升机巡检的规范性、缺陷发现率的方面进行考核；以及

进行复盘分析，通过重新回放、场景复盘的方式对学员整个巡检考核操作过程进行回放、逐一分析。

优选的，直升机飞行控制信息数据通过与vr手柄按键集成，学员可操控直升机进行悬停、拍照和录音。

优选的，操控直升机在可见光视角展示线路巡检3d模拟场景中，对所巡杆塔的塔夹、基础、全景进行可见光拍摄，以及通过红外场景发现线路缺陷时，对缺陷部位进行红外拍摄截图。

优选的，搭建输电线路三维实景模型，模拟输电线路杆塔及输电走廊，建立1:1三维杆塔模型数据，在模型数据中添加典型的输电杆塔缺陷模型，设置缺陷模型数据，可以进行添加生成；以及搭建输电线路仿真场景环境，场景中建立气候环境模型，添加风、雨及雪的气候场景，输电线路场景包括山地环境、雪地环境、峡谷环境及林地环境，根据直升机的飞行场景环境不同，仿真直升机在场景环境的不同模式下进行巡检。

优选的，开展直升机仿真巡检教学方法的步骤包括：充分还原直升机上机巡检前的所有作业准备环节；集成直升机模拟装置、vr头显设备、手持设备结合直升机仿真模拟3d巡检场景，同时呈现可见光和红外光两个视角场景，以生动的动画展示、语音讲解、文字说明、体感体验的方式逼真的模拟直升机巡检过程中的各个方面，进行巡检培训；上机巡检结束后，对巡检过程中发现的缺陷进行整理上报。

优选的，开展直升机仿真巡检考核方法的步骤包括：充分还原直升机上机巡检前的作业准备环节，采用选择、问答的方式对当前操作环节以及下一步操作环节进行考核；对直升机巡检的规范性、缺陷发现率的方面进行考核；上机巡检结束后，对巡检过程中发现的缺陷进行整理上报，结合it技术的特点，采用软件管理的方式让培训学员对巡检的成果进行上报和考核。

优选的，开展直升机仿真巡检考核方法的具体步骤为：开交底会，确认线路负荷情况，确认巡检区段；上机准备巡检，检查巡检设备，开始线路巡检作业；缺陷上报，分数评判。

优选的，复盘分析包括学员复盘学习和典型复盘分析，学员完成巡检操作后，可以通过复盘分析功能对整个考核过程中的操作内容进行逐一回放分析，以及培训导师借助典型案例复盘分析，对学员进行典型案例操作过程中的所犯错误、操作规范、缺陷巡检、注意事项的内容进行分析讲解。

一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训系统，包括：

直升机巡检仿真模块，用于仿真巡检的装置；

直升机仿真环境模块，用于真实模拟直升机仿真巡检的环境；

直升机交底会模块，用于模拟仿真直升机交底会工作；

直升机巡检教学模块，用于真实、有效的对学员进行巡检培训教学；

直升机巡检考核模块，用于对直升机巡检的规范性、缺陷发现率的方面进行考核；以及

直升机巡检复盘分析模块，用于通过重新回放、场景复盘的方式对学员整个巡检考核操作过程进行回放、逐一分析。

优选的，所述直升机巡检仿真模块包括直升机仿真可见光模块，用于在可见光视角展示线路巡检3d模拟场景中，对所巡杆塔的塔夹、基础、全景进行拍摄；以及

直升机仿真红外模块，用于通过红外场景发现线路缺陷时，对缺陷部位拍照截图。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过构建基于vr技术的输电线路直升机仿真巡检系统，对培训相关受训人员有针对性的提高，可大大增加直升机巡检员数量，提高工作效率，为电网精益化管理提供有效助力。

利用直升机仿真系统培训，使输电线路系统的培训人员能够全面地了解输电系统，通过vr技术的结合能够使学员快速掌握缺陷巡检技能，在实际的巡检过程中快速查找缺陷，提高工作效率，降低风险，直升机仿真培训系统既能减少培训资金的投入，又能够将培训过程中的危险性因素降低，达到输电线路运维降本增效的目的。

附图说明

图1为本发明的一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训方法流程图；

图2为本发明的开展直升机仿真巡检教学方法的步骤流程图；

图3为本发明的开展直升机仿真巡检考核方法的步骤流程图；

图4为本发明的开展直升机仿真巡检考核方法的具体步骤流程图；

图5为本发明的一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训系统结构框图；

图6为本发明的直升机巡检仿真模块的结构框图。

图中：100直升机巡检仿真模块、101直升机仿真可见光模块、102直升机仿真红外模块、200直升机仿真环境模块、300直升机交底会模块、400直升机巡检教学模块、500直升机巡检考核模块、600直升机巡检复盘分析模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。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。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：

一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训方法，包括以下步骤：

s101：基于vr技术，建立直升机仿真模型，真实模拟直升机飞行姿态，通过vr头显及手持设备操控直升机模型进行悬停，并拍摄输电线路杆塔的缺陷，直升机飞行控制信息数据通过与vr手柄按键集成，学员可操控直升机进行悬停、拍照和录音，操控直升机在可见光视角展示线路巡检3d模拟场景中，对所巡杆塔的塔夹、基础、全景进行可见光拍摄，以及通过红外场景发现线路缺陷时，对缺陷部位进行红外拍摄截图；

s102：建立仿真环境，搭建输电线路三维实景模型、输电线路仿真场景环境及直升机仿真巡检缺陷模型，搭建输电线路三维实景模型，模拟输电线路杆塔及输电走廊，建立1:1三维杆塔模型数据，在模型数据中添加典型的输电杆塔缺陷模型，设置缺陷模型数据，可以进行添加生成；以及搭建输电线路仿真场景环境，场景中建立气候环境模型，添加风、雨及雪的气候场景，输电线路场景包括山地环境、雪地环境、峡谷环境及林地环境，根据直升机的飞行场景环境不同，仿真直升机在场景环境的不同模式下进行巡检；

s103根据直升机上机前交底会的流程步骤，模拟仿真直升机交底会工作，以问答的形式展示；

s104：开展直升机仿真巡检教学，进行巡检培训；

s105：开展直升机仿真巡检考核，对直升机巡检的规范性、缺陷发现率的方面进行考核；以及

s106：进行复盘分析，通过重新回放、场景复盘的方式对学员整个巡检考核操作过程进行回放、逐一分析，复盘分析包括学员复盘学习和典型复盘分析，学员完成巡检操作后，可以通过复盘分析功能对整个考核过程中的操作内容进行逐一回放分析，以及培训导师借助典型案例复盘分析，对学员进行典型案例操作过程中的所犯错误、操作规范、缺陷巡检、注意事项的内容进行分析讲解。

其中，开展直升机仿真巡检教学方法的步骤包括：

s201：充分还原直升机上机巡检前的所有作业准备环节；

s202：集成直升机模拟装置、vr头显设备、手持设备结合直升机仿真模拟3d巡检场景，同时呈现可见光和红外光两个视角场景，以生动的动画展示、语音讲解、文字说明、体感体验的方式逼真的模拟直升机巡检过程中的各个方面，进行巡检培训；

s203：上机巡检结束后，对巡检过程中发现的缺陷进行整理上报。

其中，开展直升机仿真巡检考核方法的步骤包括：

s301：充分还原直升机上机巡检前的作业准备环节，采用选择、问答的方式对当前操作环节以及下一步操作环节进行考核；

s302：对直升机巡检的规范性、缺陷发现率的方面进行考核；

s303：上机巡检结束后，对巡检过程中发现的缺陷进行整理上报，结合it技术的特点，采用软件管理的方式让培训学员对巡检的成果进行上报和考核。

其中，开展直升机仿真巡检考核方法的具体步骤为：

s401：开交底会，确认线路负荷情况，确认巡检区段；

s402：上机准备巡检，检查巡检设备，开始线路巡检作业；

s403：缺陷上报，分数评判。

其中，集成vr头显设备的耳机听筒功能用于收听系统模块中的各项语音内容；系统集成vr头显设备中的麦克风功能，对接模块中的语音输入需求。

其中，直升机巡检开交底会是为了对要巡检的线路以及过程中的相关安全事宜进行讨论，交底会成员通常由总负责人、小组负责人以及巡检人员组成；确认线路负荷是为了对要巡检的线路的负荷情况及各项具体情况进行确认以做好最充分的巡检准备；通告巡线起始点指的是向有关航空管制部门、相关公司通告线路巡线巡视的起点和终点，因为只有航班的行程线路以及起飞的始末点得到有关部门的许可直升机才能真正起飞执行巡检任务；安全交流会指的是在上一步的基础上在接到空管部门等相关管制部门的同意起飞回复后，对即将巡检的线路以及巡检过程中的各项安全细则进行详细的交流讨论。

其中，对可见光设备检查要点为：检查稳像仪开机是否正常、检查照相机开机是否正常以及检查拍照和调焦功能是否正常；对红外设备检查要点为：检查红外吊舱是否正常、检查红外软件连接是否正常以及检查软件设备各项功能是否正常。

其中，当巡检过程中发现缺陷时，可见光巡检员可使用智能手持设备选按“飞机悬停”，则巡检画面将模拟直升机的悬停，画面定格在当前巡检画面；可见光巡检依据实际情况点按“拉大焦距”按钮，巡检模拟画面将放大显示通过智能手持设备选中的区域，让可见光巡检员更详细的查看缺陷，整个过程中系统会依据实际业务给出文字讲解和语音提示培训。

其中，直升机仿真巡检过程中，后台自动记录学员的定点拍照、录音等操作情况，依据学员上报的缺陷上报记录表的缺陷上报内容与智能场景管理设置功能中设置抽取在巡检场景中的缺陷内容，提取其缺陷库中的规范进行对比评判，完成巡检分数的系统自动评判。

其中，缺陷上报内容包括缺陷部位、设备类型、劣化情况描述以及缺陷类别。

其中，缺陷类别分为一般缺陷、需关注项、重大缺陷、紧急缺陷及其他缺陷。

一种基于vr技术的输电线路直升机仿真培训系统，包括：

直升机巡检仿真模块100，用于仿真巡检的装置；

直升机仿真环境模块200，用于真实模拟直升机仿真巡检的环境；

直升机交底会模块300，用于模拟仿真直升机交底会工作；

直升机巡检教学模块400，用于真实、有效的对学员进行巡检培训教学；

直升机巡检考核模块500，用于对直升机巡检的规范性、缺陷发现率的方面进行考核；以及

直升机巡检复盘分析模块600，用于通过重新回放、场景复盘的方式对学员整个巡检考核操作过程进行回放、逐一分析。

其中，直升机巡检仿真模块100包括直升机仿真可见光模块101，用于在可见光视角展示线路巡检3d模拟场景中，对所巡杆塔的塔夹、基础、全景进行拍摄；以及

直升机仿真红外模块102，用于通过红外场景发现线路缺陷时，对缺陷部位拍照截图。

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。