虚拟现实公变台区城镇用电信息采集系统

本发明涉及电力系统用电信息采集技术领域，更具体涉及一种虚拟现实公变台区城镇用电信息采集系统，主要用于电力系统和电力职业技术院校的用电信息采集和安全生产的教学和培训。

背景技术：

随着国家电网公司对智能电表统一招标的深入开展和用电信息采集系统的全面推广，各省地市已经投入大量的智能表设备及相应的电能量数据采集终端设备，基本全部实现智能表全覆盖、远程采集全覆盖。电能计量相关设备的运行、维护由现场的营销相关人员完成。由于系统结构复杂，对现场工作人员的技能要求也较高，且工作流程比较繁琐。出现故障时，故障种类也较繁多。随着现场设备的大量使用，维护人员的工作量也随之成几何倍数的增加。如何能够帮助现场计量采集运维人员快速定位问题，掌握采集相关原理，并高效快速规范地解决现场故障问题成为我省电网建设工作中的一项重要课题。

限于公变城镇台区供电线路电压不可短路、电流不可开路的客观局限性，用电信息采集信号传输路径及衰减特性的抽象性，台区内各用户线路之间空间布置及拓扑结构的非相关性，不可能搭建真实的公变城镇台区使用真实设备重复演示发生故障后的效果，再加上传统电力安全培训方法内容陈旧、手段单一，主要以图片或视频向学员进行讲解，不够生动也不够全面。

另外从电网安全运行和培训的安全性来考虑，也不大可能在公变城镇台区用电现场进行安全教育培训，所以设计此虚拟现实公变城镇台区用电信息采集系统。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供虚拟现实公变台区城镇用电信息采集系统，以解决背景技术中的技术问题，以升级现有用电信息采集仿真实验室环境，实现演示或操作过程远程共享。建设沉浸式虚拟现实场景模型，1：1还原典型用电现场环境。利用虚拟现实技术，佩戴虚拟现实设备的人员可在虚拟现实场景中进行实操练习。通过网络连接，实现多个虚拟现实客户端的实时交互，包含人物实时同步，虚拟现实操作实时同步及语音实时同步。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

虚拟现实公变台区城镇用电信息采集系统，包括：虚拟的场景模型以及支撑场景模型的硬件设施；

所述虚拟的场景模型包括：

架空线路，依照真实的公配变台区杆变场景搭建虚拟场景模型，为学员营造一个逼真的虚拟架空线路作业场景；

低压综合配电箱，内部设置进线室、计量室、出线室和无功补偿室；所述计量室设置有考核总表、i型集中器、联合接线盒；通过vr控制软件的控制，能够在计量室模拟主站召测考核总表数据，高亮召测总表数据信号传输路径，并能够语音提示学员练习接线，通过虚拟动作调整计量室联合接线盒到电能表之间的电压电流回路接线；

三相计量箱，包括三相一用户直通式和三相一用户经互感器式；通过vr控制软件的控制，能够模拟主站召测用户电能表数据，高亮展示不同组网模式下召测信号传输路径；

单相计量箱，内部设置有单相智能电能表、进线开关、出线开关、ii型采集器，通过vr控制软件的控制，能够模拟主站召测单相用户电能表数据，高亮展示不同组网模式下召测信号传输路径；

低压架空线路，按照真实的架空线路环境进行搭建；

用电负载模型，作为用电负载，具有照明用电状态模拟功能；

所述支撑场景模型的硬件设施包括：

感知层，接收学员操作手柄信息、传输视频动画信息；

应用层，用于管理各种模型素材库，传输光效、声音、烟雾模块数据；

网络层，用于vr培训视频信息局域网内共享；

设备层，用于使得学员能够自由行走，并能够捕捉、自动定位学员位置；以及安装vr控制软件，接收感知层数据信息，并将各个模型场景及数据传输至感知层。

进一步优化技术方案，所述架空线路为10kv架空线路，包括10kv架空母线、水泥线杆、令克开关、避雷器、杆上变压器、横担、抱箍、绝缘子，各部分安装顺序及安装工艺和真实环境保持一致。

进一步优化技术方案，所述联合接线盒下端和低压母线及电流互感器二次通过分色的导线连接，联合接线盒上端和考核总表、i型集中器表尾端子通过分色的导线连接，考核总表和i型集中器的485通讯端子通过导线连接。

进一步优化技术方案，所述三相一用户直通式计量箱内部按照真实计量环境安装三相四线直通式智能电能表、进线断路器开关、出线断路器开关；所述三相一用户经互感器式计量箱内部按照真实计量环境安装三相四线经互感器式智能费控电能表、进线塑壳断路器、i型采集器、电流互感器、联合接线盒、出线塑壳断路器。

进一步优化技术方案，所述低压架空线路到计量箱之间的线路长度置为不同的数值，用以展示模拟架空线路长度对用电信息采集信号强度的衰减以及引起用电信息采集失败的现象；

所述低压架空线路到计量箱之间的空间范围内布置有不同程度的建筑物进行遮挡，用以展示不同建筑物遮挡对用电信息采集信号强度的衰减以及引起用电信息采集失败的现象。

进一步优化技术方案，所述考核总表为三相四线经互感器接入式智能费控电能表，具有真实三相四线智能费控电能表一致的外观及表尾端子接线；考核总表的面板上液晶屏幕能够显示模拟的低压架空母线总用电量数据，能够模拟显示485通讯状态符号；考核总表的面板上有功脉冲指示灯和无功脉冲指示灯能够模拟低压架空母线负载正常用电时的计量状态。

进一步优化技术方案，所述单相智能费控电能表具有真实单相智能费控电能表一致的外观及表尾端子接线；单相智能费控电能表的面板上液晶屏幕能够显示模拟的单相用户用电量数据，能够模拟显示载波通讯状态符号；单相智能费控电能表的面板上脉冲指示灯能够模拟用户正常用电时计量状态，面板上跳闸指示灯能够模拟远程拉闸、合闸状态，面板上循显按键能够模拟合闸允许状态的按键逻辑，电能表内部电流线路通断状态能够高亮与电能表拉合闸状态一一对应。

进一步优化技术方案，所述用电负载模型包括：

城镇居民用户，按照城镇居民住宅搭建虚拟模型，作为单相计量箱的用电负载，具有照明用电状态模拟功能；

小作坊，按照城镇作坊建筑搭建虚拟模型，作为三相一用户直通式计量箱的用电负载，具有照明用电状态模拟功能，同时具有音效模拟电气设备频繁启动功能；

小工厂，按照真实工厂建筑搭建虚拟模型，作为三相一用户经互感器接入式计量箱的用电负载，具有照明用电状态模拟功能，同时具有音效模拟电气设备频繁启动功能。

进一步优化技术方案，所述感知层包括：

手柄，输入数据信息，实现交互操作；

vr头显眼镜；

所述设备层包括：

vr主机，为整个虚拟现实用电信息采集系统的控制中心，安装vr控制软件，接收定位捕捉装置、手柄输入的数据信息，并将各个模型场景及数据传输给vr头显眼镜；

所述网络层包括：

vr行走平台，采用金属框架，金属框架上方安装一对无线定位追踪捕捉装置和一台多媒体液晶电视，学员在平台框架范围内能够自由行走，无线追踪捕捉装置自动定位学员位置；所述vr主机的输出端连接于多媒体液晶电视的输入端；

所述应用层包括：

架空线路模型素材库，所述vr主机的输出端连接于架空线路模型素材库的输入端，架空线路模型素材库的输出端连接于表计模型素材库的输入端；

电气设备模型素材库，所述vr主机的输出端连接于电气设备模型素材库的输入端，电气设备模型素材库的输出端连接于用电负载模型素材库的输入端，用电负载模型素材库的输出端连接于工具模型素材库的输入端；

光发生模块，所述vr主机的输出端连接于光发生模块的输入端，光发生模块的输出端连接于烟雾发生模块的输入端；

音效发生模块，所述vr主机的输出端连接于音效发生模块的输入端；

所述应用层与手柄之间交互连接，应用层的输出端连接于vr头显眼镜的输入端。

进一步优化技术方案，所述vr控制软件系统架构按照界面层、业务控制层、实体层、数据库控制层、数据库五层进行搭建，并定义实体对象作为信息传递的标准格式；

界面层：将业务处理层的价值对象以3d的形态呈现給用户，同时负责与用户进行交互，将用户的输入信息反馈给业务控制层；

业务控制层：业务控制层一方面负责处理来自界面层的交互与反馈，进行业务逻辑处理，并将处理结果传递给数据库控制层；另一方面业务控制层将数据库控制层传递来的数据，进行处理后，由界面层展示给用户；

数据库控制层：负责数据库的访问，实现对数据表的查询、插入、更新、删除操作；

实体层：定义实体对象，完成对数据库表、视图、字段的逻辑映射；

数据库：是按照一定数据结构来组织、存储和管理数据的仓库存储。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明是电力培训系统对新入职员工和老员工进行用电信息采集、在职安全教育培训的一种沉浸式vr培训平台。此一种虚拟现实公变城镇台区用电信息采集系统借助信息化手段，对用电信息采集技术人员、安装施工人员、现场运维人员等在用电信息采集设备基础知识、设备安装使用、常见故障处理、电能采集常用工具使用及整个采集系统工作流程等方面进行模拟仿真。主要用于电力系统和电力职业技术院校的用电信息采集和安全生产的教学和培训。

本发明设计为可以反复使用的虚拟现实公变城镇台区用电信息采集系统，充分利用文本、图形、三维影像、三维动画和声音等多媒体的表现形式，刺激学员的视觉、听觉，调动起学员的学习积极性和主动性，达到培训目的同时，提高了培训效果。解决了以往实际培训中，不可试、不可触、不可入等问题，解决仿真与培训设备不足，更新换代跟不上电网发展的问题。

本发明升级了现有用电信息采集仿真实验室环境，实现演示或操作过程远程共享。建设沉浸式虚拟现实场景模型，1：1还原典型用电现场环境。利用虚拟现实技术，佩戴虚拟现实设备的人员可在虚拟现实场景中进行实操练习。通过网络连接，实现多个虚拟现实客户端的实时交互，包含人物实时同步，虚拟现实操作实时同步及语音实时同步。

本发明系统通过深入研究学习人体工程学中人体基础数据、人体动作域等领域关键技术，对vr数字头盔、操作手柄等硬件设备结构、外形改造升级，实现“人-vr设备-vr内容”三大要素之间的无缝联接，有机统一，达到健康、舒适、有效的学习效果。

本发明通过手柄根据语音提示在接线盒及表尾处可以模拟电压电流计量回路接线。学员通过vr头显设备体验到的是虚拟的220v交流电压电气特性，错误接线时会触发烟雾发生器、声音发生器、光发生器，能够根据电流故障、电压故障类型按照一定的规则动作，营造震撼的视听效果，如身临其境，保证体验者的人身安全。同时，vr控制软件会自动绘制错误接线时的接线原理图，通过和正确的接线原理图比较，分析引起错接线危害的原因，加深学员对错接线危害的印象。

本发明采用虚拟的字幕按钮模拟主站发出的指令数据，通过上帝视角总览公配变城镇台区全景，采用流水灯、动态分色的高亮手段展示不同组网模式下用电信息采集信号的上行和下行传输路径。

本发明用虚拟的字幕按钮模拟主站发出的指令数据，上帝视角全景模式下采用虚拟的动态数据展示不同架空线路长度、不同建筑物遮挡，采用音效发生器、光发生器模拟大功率用电设备频繁启动，采用浮动窗口动态数据展示架空线路长度、建筑物遮挡、大功率电气设备频繁启动引起的载波信号、无线信号幅度值变化，当幅度值变化低于既定阈值时，模拟展示同期语音发声主站召测失败现象。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明vr控制软件模块架构；

图3为本发明vr控制软件数据处理流程；

图4为本发明三相四线互感器式标准接线图；

图5为本发明三相四线互感器相地短路接线图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种虚拟现实公变台区城镇用电信息采集系统，结合图1至图5所示，依照真实使用环境搭建的公变城镇台区用电信息采集环境，包括：虚拟的场景模型以及支撑场景模型的硬件设施。

虚拟的场景模型包括：架空线路、水泥线杆、令克开关、横担、抱箍、绝缘子、避雷器、油浸式杆上变压器、低压综合配电箱、联合接线盒、考核总表、i型集中器及通讯模块、单相费控智能电能表及通讯模块、三相四线直通式费控智能电能表及通讯模块、三相四线经互感器式费控智能电能表及通讯模块、i型采集器、ii型采集器、单相一用户计量箱及箱内套件、三相一用户直通式计量箱及箱内套件、三相一用户经互感器式计量箱及箱内套件、城镇居民用户、小作坊、小工厂等组成。

架空线路，依照真实的公配变台区杆变场景搭建虚拟场景模型，为学员营造一个逼真的虚拟架空线路作业场景。

架空线路为10kv架空线路，包括10kv架空母线、水泥线杆、令克开关、避雷器、杆上变压器、横担、抱箍、绝缘子，各部分安装顺序及安装工艺和真实环境保持一致，可以为学员营造一个逼真的虚拟架空线路作业场景。

低压综合配电箱，依照真实配电箱外观，内部设置进线室、计量室、出线室和无功补偿室。计量室设置有考核总表、i型集中器、联合接线盒。联合接线盒下端和低压母线及电流互感器二次通过分色的导线连接，联合接线盒上端和考核总表、i型集中器表尾端子通过分色的导线连接，考核总表和i型集中器的485通讯端子通过导线连接。

通过vr控制软件的控制，能够在计量室模拟主站召测考核总表数据，高亮召测总表数据信号传输路径，并能够语音提示学员在联合接线盒位置练习接线，依据电压互感器二次不可短路、电流互感器二次不可开路的原理，通过虚拟动作调整计量室联合接线盒到电能表之间的电压电流回路接线。

当计量回路错接线时触发音效模块、烟雾模块，营造相线短路以及过载等错接线带来的回路导线绝缘击穿和线路起火爆炸的危害。

三相计量箱，包括三相一用户直通式和三相一用户经互感器式。其中，三相一用户直通式计量箱内部按照真实计量环境安装三相四线直通式智能电能表、进线断路器开关、出线断路器开关；三相一用户经互感器式计量箱内部按照真实计量环境安装三相四线经互感器式智能费控电能表、进线塑壳断路器、i型采集器、电流互感器、联合接线盒、出线塑壳断路器。

通过vr控制软件的控制，可以模拟主站召测三相四线直通用户和三相四线经互感器用户电能表数据，可以高亮展示载波模式、半载波模式、微功率无线模式不同组网模式下召测信号传输路径，组网模式更换时，能够自动提示学员更换集中器和电能表端本地通讯模块。

单相计量箱，为单相一用户计量箱，计量箱内部按照真实计量环境布置有单相智能电能表、进线开关、出线开关、ii型采集器。

通过vr控制软件的控制，能够模拟主站召测单相用户电能表数据，能够高亮展示载波模式、半载波模式、微功率无线模式不同组网模式下召测信号传输路径。组网模式更换时，能够自动提示学员更换集中器和电能表端本地通讯模块。

低压架空线路，按照真实的架空线路环境进行搭建。

低压架空线路到计量箱之间的线路长度能够设置为不同的数值，用以展示模拟架空线路长度对用电信息采集信号强度的衰减以及引起用电信息采集失败的现象；

低压架空线路到计量箱之间的空间范围内布置有不同程度的建筑物进行遮挡，用以展示不同建筑物遮挡对用电信息采集信号强度的衰减以及引起用电信息采集失败的现象。

考核总表为三相四线经互感器接入式智能费控电能表，具有真实三相四线智能费控电能表一致的外观及表尾端子接线。考核总表的面板上液晶屏幕能够显示模拟的低压架空母线总用电量数据，能够模拟显示485通讯状态符号。考核总表的面板上有功脉冲指示灯和无功脉冲指示灯能够模拟低压架空母线负载正常用电时的计量状态。

通过vr控制软件可以语音提示学员在表尾进行接线练习，当计量回路接线错误时，触发音效发生器、光发生器，模拟错接线引起的相间短路、线路起火爆炸的危害。

i型集中器具有真实集中器一致的外观及表尾端子接线，面板上液晶屏幕能够显示模拟的用电信息采集数据，本地通讯模块能够在载波模块和微功率无线通讯模块之间自由更换。学员只需根据系统语音提示点击待更换的模块，vr控制软件自动执行拆卸表盖螺丝-打开表盖-取出旧模块-安装新模块-合上表盖-固定表盖螺丝的操作步骤。载波通讯模块、微功率无线通讯模块上的收发指示灯具有真实模块指示灯的颜色和通讯状态指示功能。

i型采集器具有真实i型采集器一致的外观及表尾端子接线，面板上收发指示灯具有真实采集器指示灯的颜色和通讯状态指示功能。

ii型采集器具有真实ii型采集器一致的外观，面板上收发指示灯具有真实采集器指示灯的颜色和通讯状态指示功能。

单相智能费控电能表具有真实单相智能费控电能表一致的外观及表尾端子接线；单相智能费控电能表的面板上液晶屏幕能够显示模拟的单相用户用电量数据，能够模拟显示载波通讯状态符号；单相智能费控电能表的面板上脉冲指示灯能够模拟用户正常用电时计量状态，面板上跳闸指示灯能够模拟远程拉闸、合闸状态，面板上循显按键能够模拟合闸允许状态的按键逻辑，电能表内部电流线路通断状态能够高亮与电能表拉合闸状态一一对应。

本地通讯模块能够在载波模块和微功率无线通讯模块之间自由更换。学员只需根据系统语音提示点击待更换的模块，vr控制软件自动执行拆卸表盖螺丝-打开表盖-取出旧模块-安装新模块-合上表盖-固定表盖螺丝的操作步骤。载波通讯模块、微功率无线通讯模块上的收发指示灯具有真实模块指示灯的颜色和通讯状态指示功能。

三相四线智能费控电能表分为三相四线直接接入式费控智能电能表和三相四线经互感器接入式费控智能电能表。具有真实三相四线智能费控电能表一致的外观及表尾端子接线。面板上液晶屏幕能够显示模拟的三相四线直通用户或三相四线经互感器式用户用电量数据，能够模拟显示485通讯状态符号和载波通讯状态符号。面板上有功脉冲指示灯和无功脉冲指示灯能够模拟用户正常用电时计量状态。面板上跳闸指示灯能够模拟远程拉闸、合闸状态，面板上循显按键能够模拟合闸允许状态的按键逻辑。电能表内部电流线路通断状态能够高亮与电能表拉合闸状态一一对应。本地通讯模块能够在载波模块和微功率无线通讯模块之间自由更换。学员只需根据系统语音提示点击待更换的模块，vr控制软件自动执行拆卸表盖螺丝-打开表盖-取出旧模块-安装新模块-合上表盖-固定表盖螺丝的操作步骤。载波通讯模块、微功率无线通讯模块上的收发指示灯具有真实模块指示灯的颜色和通讯状态指示功能。

城镇居民用户，按照城镇居民住宅搭建虚拟模型，作为单相计量箱的用电负载，具有照明用电状态模拟功能。通过vr控制软件可以展示远程停复电操作流程。

小作坊，按照城镇作坊建筑搭建虚拟模型，作为三相一用户直通式计量箱的用电负载，具有照明用电状态模拟功能，同时具有音效模拟电气设备频繁启动功能。通过vr控制软件可以展示远程停复电操作流程，可以展示大功率电气设备频繁启动引起的载波信号强度衰减、用电信息采集失败的现象。

小工厂，按照真实工厂建筑搭建虚拟模型，作为三相一用户经互感器接入式计量箱的用电负载，具有照明用电状态模拟功能，同时具有音效模拟电气设备频繁启动功能。通过vr控制软件可以展示远程停复电操作流程，可以展示大功率电气设备频繁启动引起的载波信号强度衰减、用电信息采集失败的现象。

支撑场景模型的硬件设施包括：感知层、应用层、网络层和设备层。vr行走平台、vr主机、vr头显眼镜、手柄、多媒体液晶电视组成虚拟现实用电信息采集系统的硬件支撑平台。

感知层，接收学员操作手柄信息、传输视频动画信息。感知层包括：手柄以及vr头显眼镜。手柄用于输入数据信息，实现交互操作。

应用层，用于管理各种模型素材库，传输光效、声音、烟雾模块数据。

网络层，用于vr培训视频信息局域网内共享，用于使得学员能够自由行走，并能够捕捉、自动定位学员位置。

设备层，设备层，用于使得学员能够自由行走，并能够捕捉、自动定位学员位置；以及用于安装vr控制软件，接收感知层数据信息，并将各个模型场景及数据传输至感知层。

设备层包括vr主机。vr主机，为整个虚拟现实用电信息采集系统的控制中心，安装vr控制软件，接收定位捕捉装置、手柄输入的数据信息，并将各个模型场景及数据传输给vr头显眼镜；

网络层包括：vr行走平台、多媒体液晶电视。vr行走平台采用直径3米的正八边形金属框架，金属框架上方安装一对定位捕捉装置和多媒体液晶电视，学员在平台框架范围内可以自由行走，捕捉装置自动定位学员位置。vr主机为整个虚拟现实用电信息采集系统的控制中心，安装vr控制软件，接收定位捕捉装置、手柄输入的数据信息，并将各个模型场景及数据传输给vr头显眼镜。同时vr主机和多媒体液晶电视通过hdmi高清线连接，可实现vr视频信息本地共享。vr主机的输出端连接于多媒体液晶电视的输入端。

应用层包括：

架空线路模型素材库，vr主机的输出端连接于架空线路模型素材库的输入端，架空线路模型素材库的输出端连接于表计模型素材库的输入端；

电气设备模型素材库，vr主机的输出端连接于电气设备模型素材库的输入端，电气设备模型素材库的输出端连接于用电负载模型素材库的输入端，用电负载模型素材库的输出端连接于工具模型素材库的输入端；

光发生模块，vr主机的输出端连接于光发生模块的输入端，光发生模块的输出端连接于烟雾发生模块的输入端；

音效发生模块，vr主机的输出端连接于音效发生模块的输入端；

应用层与手柄之间交互连接，应用层的输出端连接于vr头显眼镜的输入端。

vr控制软件安装在vr主机系统内，根据现场真实环境建有各种虚拟模型，各种虚拟模型根据需要自由组合搭建不同的用电信息采集环境，可以接收捕捉装置及手柄的数据，通过输入输出接口触发相应的音效发生器模块和光发生器模块产生vr场景需要的逼真体验效果，又可以利用软件内部配置的视频文件讲解错接线危害、停复电流程相关知识，还可以在用电信息采集过程中高亮采集信号传输路径，展示大功率电气设备频发启动、建筑物遮挡引起的采集信号强度衰减、用电信息采集失败的现象。

vr控制软件系统架构按照界面层、业务控制层、实体层、数据库控制层、数据库五层进行搭建，并定义实体对象作为信息传递的标准格式；

界面层：使用第三方通用三维仿真引擎进行开发，采用dci架构和slam技术，可以对空间进行重构，交互从传统2d平面转为3d空间，从xy轴变成了xyz轴。界面层一方面将业务处理层的价值对象以3d的形态呈现給用户，同时负责与用户进行交互，将用户的输入信息反馈给业务控制层。

业务控制层：业务控制层一方面负责处理来自界面层的交互与反馈，进行业务逻辑处理，并将处理结果传递给数据库控制层(后者完成对数据库的存储处理)。另一方面业务控制层将数据库控制层传递来的数据，进行处理后(如将实体对象转成价值对象)，由界面层展示给用户。

数据库控制层：数据库控制层又称为dal层，有时候也称为是持久层，其功能主要是负责数据库的访问。实现对数据表的select(查询)，insert(插入)，update(更新)，delete(删除)等操作。支持目前流行的数据库如oracle、sqlserver或mysql等。

实体层：定义实体对象，完成对数据库表、视图、字段等的逻辑映射，实体对象是数据库控制层、业务控制层和界面层之间的标准传输格式。

数据库：是按照一定数据结构来组织、存储和管理数据的仓库存储，存储系统有关数据的集合，是整个系统的数据处理核心。

本发明的实现原理如下。

各个模型构成一个三维虚拟的最小化公变城镇台区环境。通过对公变台区城镇场景用电信息采集主要构成要素的模型建设，对几何关系、光线、视点以及嵌套结构进行分析，从而生成真实感的典型用户用电场景。学员通过佩戴vr头显眼镜、操作手柄可以在vr行走平台范围内身临其境体验台区用电信息采集正常、异常和故障时的各种工况及操作过程。如高亮不同组网方式下用电信息采集信号传输路径、计量装置错接线危害、远程停复电流程、架空线路长度建筑物遮挡大功率电气设备频繁启动引起的载波或无线信号衰减、用电信息采集失败现象。

由于用电信息采集流程的复杂抽象性、计量回路电气特性及采集信号的不可视性、各种危害的不可操作性、架空线路及建筑物遮挡的不可动性，不可能重复搭建整套真实的台区环境演示用电信息采集信号流程及发生错接线危害的后果，再加上传统电力安全培训方法内容陈旧、手段单一，主要以图片或视频向学员进行讲解，不够生动也不够全面。所以发明此设计为可以反复使用的虚拟现实公变城镇台区用电信息采集系统，充分利用文本、图形、三维影像、三维动画和声音等多媒体的表现形式，刺激学员的视觉、听觉，调动起学员的学习积极性和主动性，达到培训目的同时提高培训效果。解决以往实际培训中，不可试、不可触、不可入等问题，解决仿真与培训设备不足，更新换代跟不上电网发展的问题。

系统通过深入研究学习人体工程学中人体基础数据、人体动作域等领域关键技术，对vr数字头盔、操作手柄等硬件设备结构、外形改造升级，实现"人-vr设备-vr内容"三大要素之间的无缝联接，有机统一，达到健康、舒适、有效的学习效果。

采用最新式的头戴式htcvive体验头盔htcvive头盔的佩戴方法很简单，和其他vr头盔相比采用三段式头带设计，自己可以完全佩戴，配套方式简单。

htcvive头盔与脸部接触的位置采用海绵材质，不会造成太大的压迫感。同时，它的设计并没有以鼻梁作为支撑，所以鼻梁位置得到了解脱。重量不是特别大，当使用者在使用中把注意力集中到画面时，甚至几乎感觉不到头上戴着东西。同时，设计中考虑到佩戴近视眼镜的支持。提高内部空间当戴上眼镜体验时，不会感觉有明显的压迫。

手柄运用人体工学设计，手掌处贴合到位，体积大小类似智能电视的遥控器，手感轻盈，长时间使用也能能保持用户使用的。手柄顶部的“圆圈”按键可实现点击、触摸滑动等交互操作，底部的确认按键可以完成虚拟现实场景内的大部分交互操作任务。

本发明通过手柄根据语音提示在接线盒及表尾处可以模拟电压电流计量回路接线。学员通过vr头显设备体验到的是虚拟的220v交流电压电气特性，错误接线时会触发烟雾发生器、声音发生器、光发生器，能够根据电流故障、电压故障类型按照一定的规则动作，营造震撼的视听效果，如身临其境，保证体验者的人身安全。同时，vr控制软件会自动绘制错误接线时的接线原理图，通过和正确的接线原理图比较，分析引起错接线危害的原因，加深学员对错接线危害的印象。

本发明采用虚拟的字幕按钮模拟主站发出的指令数据，通过上帝视角总览公配变城镇台区全景，采用流水灯、动态分色的高亮手段展示不同组网模式下用电信息采集信号的上行和下行传输路径。

本发明用虚拟的字幕按钮模拟主站发出的指令数据，上帝视角全景模式下采用虚拟的动态数据展示不同架空线路长度、不同建筑物遮挡，采用音效发生器、光发生器模拟大功率用电设备频繁启动，采用浮动窗口动态数据展示架空线路长度、建筑物遮挡、大功率电气设备频繁启动引起的载波信号、无线信号幅度值变化，当幅度值变化低于既定阈值时，模拟展示同期语音发声主站召测失败现象。