一种电力运检操作安全教育VR开发系统的制作方法

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种电力运检操作安全教育vr开发系统。

背景技术：

虚拟现实技术(vr)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的vr应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

在电网运行设备中，相关工作人员需要对设备进行巡视和维修，在设备故障或需要操作时，正确对设备进行操作是相关技术人员的一项必配技能。然而，现有技术中，对相关技术人员大多采用培训的方式，集中进行教学，这种方式依赖于老师的水平，由于培训人数过多，培训效果差，培训质量不能保证。

将电力运检操作安全教育与vr技术相结合，如果使用常规方法进行开发，需要根据实际的电力运检作业流程，按顺序逐步编写代码，代码内容包括：场景中所有涉及到的物体的初始化代码、每个步骤的流程控制代码、所有步骤中对涉及到的物体进行状态控制的代码、在流程的不同进度调用相应的安规内容等，另外针对考核模式需要在另写一份代码。

以某个作业流程中的某3个不连续的操作步骤的实现为例：（1）将a开关方式开关由远控位置切至近控位置；（2）将b手车由工作位置摇至实验位置；（3）将a开关方式开关由远控位置切至远控位置。开发工作大致可表述为图7所示，3个步骤中大部分是相似或重复的代码，而一个完整的作业流程中可能有上百个这样的步骤，整个项目中又有多个作业流程，因此整个项目到开发完成时可能会有成百上千个代码文件，而且这些文件中含有大量相似甚至重复的代码内容。另一方面，每个作业流程都要针对培训模式和自由操作模式（考核、事故模式）分别编写代码，这几乎使代码量直接翻倍。使用这种方法开发，不管是开发阶段的开发效率还是最终成果软件的运行效率及可靠性都会很低。

技术实现要素：

本发明针对以上问题，提供了一种开发效率高，运行可靠稳定的电力运检操作安全教育vr开发系统。

本发明的技术方案是：包括编辑器配置工具模块、电力运检作业流程控制模块、电力设备vr交互模块、电力设备状态维护模块、电力运检作业安规模块、用户操作评分模块、用户操作事故模块、vr用户界面模块，

所述编辑器配置工具模块用于完成电力设备配置、运检作业流程配置、电力运检安规配置、用户操作评分配置和用户操作事故配置；

所述电力运检作业流程控制模块用于控制作业流程的跳转；

所述电力设备vr交互模块用于使用vr设备对虚拟场景中的电力设备进行交互操作；

所述电力设备状态维护模块用于vr虚拟场景中的电力设备被操作后，自身以及和其相关联的其它设备状态发生相应的改变；

所述电力运检作业安规模块用于在vr电力运检作业流程中自动调出对应的安规内容的功能；

所述用户操作评分模块用于在自由操作模式下，根据配置好的评分规则和用户的实际操作进行自动评分；

所述用户操作事故模块用于在自由操作模式下，根据配置好的事故触发条件和用户的实际操作判定是否发生电力运检事故；

所述vr用户界面模块用于在vr虚拟场景中，根据不同流程进度，按照配置工具中配置的每个步骤需要体现的内容自动生成相应的用户人机界面。

所述电力设备配置包括状态、交互方式和关联物体；所述运检作业流程配置包括培训模式和考核模式；所述电力运检安规配置包括安规内容和作业流程对应安规。

所述电力运检作业流程控制模块包括在培训模式下按照标准作业流程顺序跳转，或自由操作模式下按照指定的触发条件跳转。

所述电力设备vr交互模块包括触碰操作、拉拽操作、手摇操作、拿/放操作和观察。

所述用户操作评分模块包括以下步骤：

用户在自由操作模式下操作任何一个电力设备后，都会触发该模块进行判断，如果用户进行了误操作则在后台扣分，如果用户操作时出现了致命或重大错误，则流程直接失败；

用户操作完成或者主动结束流程操作后，系统可以给出用户的操作评分和扣分记录。

所述vr用户界面模块包括：以hub形式显示的文字提示、vr场景中的提示、实时语音提示、安规内容的展现和vr场景中的视频播放。

本发明在工作中，电力运检操作安全教育中的作业流程的每一个步骤实际上都是对某些电力设备（即虚拟场景中的物体）进行操作，操作的结果就是被操作物自身以及与其相关联的其它物体的状态进行了改变，例如开关位置以及和开关对应的指示灯状态等，根据物体被操作的状态可以控制培训流程的推进。基于此，通过建立一个配置工具模块，用来配置电力设备的状态、物体交互方式、流程推进规则、操作评分规则、事故触发条件等，然后分别编写模块实现vr环境下对电力设备的交互操作、电力设备的状态维护、培训的作业流程控制等，从而形成用于构建“电力运检操作vr交互”中的作业流程的快速开发框架系统。

附图说明

图1是本发明的结构框图，

图2是配置工具模块的结构框图，

图3是流程控制模块的逻辑框图，

图4是电力设备vr交互模块的结构框图，

图5是电力设备状态维护模块的原理框图，

图6是安规模块的原理图，

图7是现有技术的工作流程图。

具体实施方式

本发明如图1-6所示，包括编辑器配置工具模块、电力运检作业流程控制模块、电力设备vr交互模块、电力设备状态维护模块、电力运检作业安规模块、用户操作评分模块、用户操作事故模块、vr用户界面模块，

所述编辑器配置工具模块用于开发编辑器中建立配置工具，完成电力设备配置、运检作业流程配置、电力运检安规配置、用户操作评分配置和用户操作事故配置；

所述电力运检作业流程控制模块用于控制作业流程的跳转；

所述电力设备vr交互模块用于使用vr设备对虚拟场景中的电力设备进行交互操作；

所述电力设备状态维护模块用于vr虚拟场景中的电力设备被操作后，自身以及和其相关联的其它设备状态发生相应的改变，如图5所示；例如某个开关被打开后，其自身的角度会发生改变并发出声音，同时，这个开关对应的指示灯也会亮起。

所述电力运检作业安规模块用于在vr电力运检作业流程中自动调出对应的安规内容的功能；如图6所示，安规内容编辑人员使用配置工具集中配置需要的安规内容，包括文本、图片、音视频等，开发人员在构建培训流程时，直接为流程中需要关联安规内容的步骤指定对应的安规内容即可。

所述用户操作评分模块用于在自由操作模式下，根据配置好的评分规则和用户的实际操作进行自动评分；

所述用户操作事故模块用于在自由操作模式下，根据配置好的事故触发条件和用户的实际操作判定是否发生电力运检事故；

所述vr用户界面模块用于在vr虚拟场景中，根据不同流程进度，按照配置工具中配置的每个步骤需要体现的内容自动生成相应的用户人机界面。

如图2所示，所述电力设备配置包括状态、交互方式和关联物体；所述运检作业流程配置包括培训模式和考核模式；所述电力运检安规配置包括安规内容和作业流程对应安规。

如图3所示，所述电力运检作业流程控制模块包括在培训模式下按照标准作业流程顺序跳转，或自由操作模式下按照指定的触发条件跳转。

如图4所示，所述电力设备vr交互模块包括触碰操作、拉拽操作、手摇操作、拿/放操作和观察。

每种交互方式可分别实现对虚拟场景中的电力设备或元件进行不同的操作，具体如下：

触碰操作：在虚拟场景中使用vr操作手柄触碰设备或元件对其进行操作，例如操作开关柜上的按钮；

拉拽操作：在虚拟场景中使用vr操作手柄拉拽物体进行操作，例如打开开关柜的柜门；

手摇操作:在虚拟场景中使用vr操作手柄握住工具进行顺时针或逆时针摇动对电力设备进行操作，例如使用摇把操作手车；

拿/放操作:在虚拟场景中使用vr操作手柄拿起或放下物体进行操作，例如接电话和挂电话；

观察：在虚拟场景中利用身体及头盔的位置和方向，使虚拟场景中的视线聚焦到某个物体上，实现对其进行观察的操作，例如观察开关柜上的指示灯。

所述用户操作评分模块包括以下步骤：

用户在自由操作模式下操作任何一个电力设备后，都会触发该模块进行判断，如果用户进行了误操作则在后台扣分，如果用户操作时出现了致命或重大错误，则流程直接失败；

用户操作完成或者主动结束流程操作后，系统可以给出用户的操作评分和扣分记录。

所述vr用户界面模块包括：以hub形式显示的文字提示、vr场景中的提示、实时语音提示、安规内容的展现和vr场景中的视频播放。

本发明为了提高电力运检操作安全教育vr交互系统的开发效率，同时优化项目结构和程序运行效率及稳定性，设计开发一个用于快速构建“电力运检操作vr交互”中的作业流程的快速开发框架；包括8个主要模块：编辑器配置工具模块、电力运检作业流程控制模块、电力设备vr交互模块、电力设备状态维护模块、电力运检作业安规模块、用户操作评分模块、用户操作事故模块、vr用户界面模块。

本发明在完成这个通用的电力运检作业流程培训开发框架后，开发效率明显提高，主要体现在以下几个方面：（1）编码工作被集中到框架的实现上；（2）使用框架构建业务流程只需要通过简单配置即可完成，提高了整个项目的开发效率；（3）物体本身以及相关联的其它物体只需进行一次配置，后续步骤只需要配置对它进行何种操作即可，进一步提高效率；（4）培训模式和考核模式可以同时配置，大大减少了整个项目的工作量。

应用该框架完成项目后，项目的代码结构优化明显，代码文件总数极大缩减，这使得项目成果“电力运检操作安全教育vr交互软件”的运行效率及可靠性也得以提高。