一种VR电力培训方法及系统

技术领域

本发明涉及电力培训相关领域，具体是一种VR电力培训方法及系统。

背景技术

虚拟VR技术主要包括环境模拟、感知和传感设备等方面，环境模拟是通过计算机对预先采集或是设定的环境数据进行实时运算，生成实时动态的三维立体逼真图像，然后再通过专门的设备将三维立体图像进行输出，提供给使用者进行使用，相较于传统的3D技术，虚拟VR技术能够实现场景的自由观看和自由交互，其能够应用于更多的场景并具有更多有重要意义的使用方式，而今，VR技术也逐步的成熟了起来。

作为电力行业技能培训，其目的是为了培训相关技术人员熟悉其工作职位上的各种专业操作技能，因此，在技能培训中，在教授技术人员职业技能的同时保障相关人员的人身安全是十分重要的，传统的培训方式多采用理论加实践的方式进行认知和学习，以课本、媒体展示以及实地考察的方式进行实现。

但现有技术中的培训方式，存在培训体系不够立体，相关内容无法进行直观准确的进行传达和教授，同时缺少实际操作经验的人员在之间进行实践时，容易发生意料之外的错误操作，从而导致安全事故的发生，进一步的，传统的理论加实践的培训教学方式存在一定的限制性，只能够根据当前有所发生的较为常见的问题进行处理演练，无法达到对突发的具有一定危险性的意外事故进行上手处理培训，造成培训后的技术人员专业技能不够成熟，无法良好的应对并安全处理危险的应急事件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种VR电力培训方法，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：

第一方面，一种VR电力培训方法，包括以下步骤：

获取电力事件场景数据，并建立虚拟培训空间模型，在所述虚拟培训空间模型中对所述电力事件场景数据进行实时事件场景演算，生成演算结果数据，所述演算结果数据用于表征所述电力事件场景数据的实时三维空间模型；

在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，接收虚拟交互模型控制信号并对所述虚拟交互模型进行运动控制，并根据所述虚拟交互模型的空间状态事件场景的演算结果数据进行局部采集并进行可视化输出；

根据所述演算结果数据与所述虚拟交互模型建立虚拟物理模型，根据所述虚拟物理模型对所述虚拟交互模型与所述演算结果数据进行运动干涉并进行物理模型演算，生成干涉结果数据，并根据所述干涉结果数据对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型进行反馈修正，所述物理模型用于表征事件场景中物体与虚拟交互模型的物理特性以及相互干涉方式。

作为本发明的进一步方案：所述电力事件场景数据的数量为多个，多个预存储的所述电力事件场景数据分别用于表征不同的电力培训场景环境以及在不同电力培训场景环境下发生的安全应急事件，所述安全应急事件用于表征电力设备的非正常运行事件。

作为本发明的再进一步方案：所述在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，接收虚拟交互模型控制信号并对所述虚拟交互模型进行运动控制，并根据所述虚拟交互模型的空间状态事件场景的演算结果数据进行局部采集并进行可视化输出的步骤具体包括：

在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，所述虚拟交互模型用于通过控制对所述演算结果数据与进行局部的数据干涉与采集，所述虚拟交互模型相对于所述虚拟培训空间模型运动；

接收虚拟交互模型控制信号，根据所述虚拟交互模型控制信号对所述虚拟交互模型进行运动控制，所述虚拟交互模型控制信号包括视觉交互控制信号；

根据所述视觉交互控制信号控制所述虚拟交互模型对所述演算结果数据的局部数据进行采集，生成所述视觉输出数据；

对所述视觉输出数据二维平面化处理，生成两组所述二维平面数据，并将两组所述二维平面数据分别输出。

作为本发明的再进一步方案：所述根据所述演算结果数据与所述虚拟交互模型建立虚拟物理模型，根据所述虚拟物理模型对所述虚拟交互模型与所述演算结果数据进行运动干涉并进行物理模型演算，生成干涉结果数据，并根据所述干涉结果数据对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型进行反馈修正的步骤，具体包括：

根据所述演算结果数据与所述虚拟交互模型建立虚拟物理模型，所述物理模型用于表征所述演算结果数据与所述虚拟交互模型中各部分物件的物理性质与力学模型；

根据所述虚拟物理模型对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型的运动干涉进行物理模型演算，生成干涉结果数据，所述干涉结果数据用于表征所述演算结果数据与所述虚拟交互模型的变化情况；

根据所述干涉结果数据对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型进行反馈修正，所述反馈修正步骤为通过比对分析对原有数据进行部分替换。

作为本发明的再进一步方案：所述视觉输出数据的数量为两组，两组所述视觉输出数据分别为所述电力事件场景数据的实时三维空间模型在相互间隔平行的一对视角下不同的两组数据。

作为本发明的再进一步方案：所述虚拟交互模型控制信号包括运动控制信号以及干涉控制信号；

所述运动控制信号用于控制所述虚拟交互模型在所述虚拟培训空间模型中做多自由度的三维空间运动；

所述干涉控制信号用于控制所述虚拟交互模型在所述虚拟培训空间模型中对所述演算结果数据进行运动干涉。

作为本发明的再进一步方案：所述建立虚拟交互模型的步骤在执行时，还包括以下判定步骤：

判断所述演算结果数据与所述虚拟交互模型是否产生三维空间模型干涉，若

判定结果为否，则确定并建立所述虚拟交互模型。

第二方面，本发明实施例旨在提供一种VR电力培训系统，包括：

事件场景演算模块，获取电力事件场景数据，并建立虚拟培训空间模型，在所述虚拟培训空间模型中对所述电力事件场景数据进行实时事件场景演算，生成演算结果数据，所述演算结果数据用于表征所述电力事件场景数据的实时三维空间模型；

VR交互模块，在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，接收虚拟交互模型控制信号并对所述虚拟交互模型进行运动控制，并根据所述虚拟交互模型的空间状态事件场景的演算结果数据进行局部采集并进行可视化输出；

物理映射模块，根据所述演算结果数据与所述虚拟交互模型建立虚拟物理模型，根据所述虚拟物理模型对所述虚拟交互模型与所述电力事件场景数据的运动干涉进行模拟演算，生成干涉结果数据，并根据所述干涉结果数据对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型进行反馈修正。

作为本发明的进一步方案：还包括：

事件场景存储模块，用于存储所述电力事件场景数据与所述虚拟交互模型数据。

作为本发明的再进一步方案：VR交互模块包括虚拟交互模块以及现实交互模块；

虚拟交互模块，用于在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，接收虚拟交互模型控制信号，根据所述虚拟交互模型控制信号对所述虚拟交互模型进行运动控制，并根据所述视觉交互控制信号控制所述虚拟交互模型对所述演算结果数据的局部数据进行采集，生成所述视觉输出数据。

现实交互模块，用于对所述视觉输出数据二维平面化处理，生成两组所述二维平面数据，并将两组所述二维平面数据分别输出，同时生成虚拟交互控制信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在虚拟培训空间中进行模拟真实场景与事件并进行可视化输出与交互干涉的学习方式，能够建立更加立体的培训体系，也实现了以低成本高安全性重复对一些具有危险性的应急事件进行处理方式培训，能够有效的提高相关人员的专业技能，增强应急处理能力，也避免了实物培训中发生安全事故的可能性。

附图说明

图1为一种VR电力培训方法的流程框图。

图2为一种VR电力培训方法中建立虚拟交互模拟步骤的流程框图。

图3为一种VR电力培训方法中建立虚拟物理模型步骤的流程框图。

图4为一种VR电力培训系统的主结构框图。

图5为一种VR电力培训系统的详细结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现方式进行详细描述。

如图1所述，为本发明一个实施例提供的一种VR电力培训方法，包括以下步骤：

S200，获取电力事件场景数据，并建立虚拟培训空间模型，在所述虚拟培训空间模型中对所述电力事件场景数据进行实时事件场景演算，生成演算结果数据，所述演算结果数据用于表征所述电力事件场景数据的实时三维空间模型。

S400，在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，接收虚拟交互模型控制信号并对所述虚拟交互模型进行运动控制，并根据所述虚拟交互模型的空间状态事件场景的演算结果数据进行局部采集并进行可视化输出。

S600，根据所述演算结果数据与所述虚拟交互模型建立虚拟物理模型，根据所述虚拟物理模型对所述虚拟交互模型与所述演算结果数据进行运动干涉并进行物理模型演算，生成干涉结果数据，并根据所述干涉结果数据对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型进行反馈修正，所述物理模型用于表征事件场景中物体与虚拟交互模型的物理特性以及相互干涉方式。

本发明实施例中，提供了一种VR电力培训方法，通过采用VR技术模拟事件场景，并在VR中建立代表使用者的虚拟交互模型，通过虚拟交互模型实现自由获取VR所建立的虚拟现实中的事件场景画面，并通过虚拟交互模型在虚拟物理模型的作用下实现了对VR中事件场景中的元素进行控制的目的，相较于传统的培训方式，能够提供一个更加立体全面的培训体系，也能够实现低成本高安全性的重复对一些具有危险性的应急事件的处理培训，使用更加方便，能够有效的培训提高相关人员的专业技能，增强应急处理能力。

作为本发明另一个优选的实施例，所述电力事件场景数据的数量为多个，多个预存储的所述电力事件场景数据分别用于表征不同的电力培训场景环境以及在不同电力培训场景环境下发生的安全应急事件，所述安全应急事件用于表征电力设备的非正常运行事件。

本发明实施例中，场景数据是用于建立并模拟各种场景的包含环境模型、电力设备模型以及各种突发应急事件发生的模拟程序等内容的，不同的场景数据可以为不同环境中不同电力设备的不同事件情景，以达到对立体培训提升专业能力的目的。

如图2所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，接收虚拟交互模型控制信号并对所述虚拟交互模型进行运动控制，并根据所述虚拟交互模型的空间状态事件场景的演算结果数据进行局部采集并进行可视化输出的步骤具体包括：

S401，在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，所述虚拟交互模型用于通过控制对所述演算结果数据与进行局部的数据干涉与采集，所述虚拟交互模型相对于所述虚拟培训空间模型运动。

S402，接收虚拟交互模型控制信号，根据所述虚拟交互模型控制信号对所述虚拟交互模型进行运动控制，所述虚拟交互模型控制信号包括视觉交互控制信号。

S403，根据所述视觉交互控制信号控制所述虚拟交互模型对所述演算结果数据的局部数据进行采集，生成所述视觉输出数据。

S404，对所述视觉输出数据二维平面化处理，生成两组所述二维平面数据，并将两组所述二维平面数据分别输出。

具体的来说，所述视觉输出数据的数量为两组，两组所述视觉输出数据分别为所述电力事件场景数据的实时三维空间模型在相互间隔平行的一对视角下不同的两组数据。

本发明实施例中，是对步骤S400的详细分解说明，主要对其步骤进行了执行划分，并辅以了一定的解释说明，在步骤S401中，建立的虚拟交互模型是用于代表使用者人体的虚拟人体模型，可以在控制下实现在虚拟培训空间模型中的运动，视角调节以及对通过演算结果数据建立的三维空间模型进行直接的模拟干涉，视角调节也就是对步骤S402和步骤S403中提出的视觉交互控制信号的响应，当接收到该信号后，虚拟交互模型会对其采集（也就是VR设备输出的画面内容）的三维空间模型数据进行空间视角调整，以获取想要进行采集的画面内容部分，然后进行二维转化之后输出到使用者的VR交互设备中，在这里需要进行说明的是，输出到使用者VR设备中的二维平面数据为两组，而之所以这样处理的方式是，现阶段的可靠的VR与3D实现手段均是采用的模拟人体视觉的3D实现原理而设置的，通过对左右眼投放存在视角偏差的同一画面的不同视角画面，让人脑对二维平面画面进行三维化处理，这就是输出两组二维平面数据以及为何将视觉输出数据二维平面化处理的原因。

如图3所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述根据所述演算结果数据与所述虚拟交互模型建立虚拟物理模型，根据所述虚拟物理模型对所述虚拟交互模型与所述演算结果数据进行运动干涉并进行物理模型演算，生成干涉结果数据，并根据所述干涉结果数据对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型进行反馈修正的步骤，具体包括：

S601，根据所述演算结果数据与所述虚拟交互模型建立虚拟物理模型，所述物理模型用于表征所述演算结果数据与所述虚拟交互模型中各部分物件的物理性质与力学模型。

S602，根据所述虚拟物理模型对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型的运动干涉进行物理模型演算，生成干涉结果数据，所述干涉结果数据用于表征所述演算结果数据与所述虚拟交互模型的变化情况。

S603，根据所述干涉结果数据对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型进行反馈修正，所述反馈修正步骤为通过比对分析对原有数据进行部分替换。

本发明实施例中，是对步骤S600的详细分解说明，通过对步骤S600进行执行步骤拆解并辅以一定的说明与信号传递补充，以对步骤S600进行进一步的说明，步骤S601的主要目的就是对虚拟培训空间模型中的包括虚拟交互模型与电力事件场景数据的三维空间模型进行物理性质的赋予，即对每一个培训所使用到的关键部件赋予在真实世界中相近的物理性质，如材质硬度等，当然关键部件包括虚拟培训空间模型本身，通过对其设置环境物理模型，可以实现整个模型的物理性质与原理的拟真，因此在步骤S602中，当虚拟交互模型通过动作对其中赋予了虚拟物理模型的物品进行干涉操作时，在物理原理的作用下，便会产生如形变位移等变化，通过干涉结果数据表征，并将这些变化数据传递补充给原有数据进行替换修改，达到演示变化的目的。

作为本发明另一个优选的实施例，所述虚拟交互模型控制信号包括运动控制信号以及干涉控制信号。

所述运动控制信号用于控制所述虚拟交互模型在所述虚拟培训空间模型中做多自由度的三维空间运动。

所述干涉控制信号用于控制所述虚拟交互模型在所述虚拟培训空间模型中对所述演算结果数据进行运动干涉。

作为另一个优选的实施例，所述建立虚拟交互模型的步骤在执行时，还包括以下判定步骤：

判断所述演算结果数据与所述虚拟交互模型是否产生三维空间模型干涉，若判定结果为否，则确定并建立所述虚拟交互模型。

本发明实施例中，对虚拟交互模型控制信号进行了补充的说明，还包括用于控制虚拟交互模型运动的运动控制信号以及控制虚拟交互模型对所述演算结果数据进行运动干涉的干涉控制信号，也就是使用者进行模拟上手操作学习的控制信号，可以是对虚拟手掌手的控制信号等。

如图4所示，本发明还提供了一种VR电力培训系统，其包含：

S100，事件场景演算模块，获取电力事件场景数据，并建立虚拟培训空间模型，在所述虚拟培训空间模型中对所述电力事件场景数据进行实时事件场景演算，生成演算结果数据，所述演算结果数据用于表征所述电力事件场景数据的实时三维空间模型。

S300，VR交互模块，在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，接收虚拟交互模型控制信号并对所述虚拟交互模型进行运动控制，并根据所述虚拟交互模型的空间状态事件场景的演算结果数据进行局部采集并进行可视化输出。

S500，物理映射模块，根据所述演算结果数据与所述虚拟交互模型建立虚拟物理模型，根据所述虚拟物理模型对所述虚拟交互模型与所述电力事件场景数据的运动干涉进行模拟演算，生成干涉结果数据，并根据所述干涉结果数据对所述演算结果数据与所述虚拟交互模型进行反馈修正。

如图5所示，作为本发明另一个优选的实施例，还包括：

S700，事件场景存储模块，用于存储所述电力事件场景数据与所述虚拟交互模型数据。

具体的，VR交互模块包括虚拟交互模块以及现实交互模块：

虚拟交互模块，用于在所述虚拟培训空间模型中建立虚拟交互模型，接收虚拟交互模型控制信号，根据所述虚拟交互模型控制信号对所述虚拟交互模型进行运动控制，并根据所述视觉交互控制信号控制所述虚拟交互模型对所述演算结果数据的局部数据进行采集，生成所述视觉输出数据。

现实交互模块，用于对所述视觉输出数据二维平面化处理，生成两组所述二维平面数据，并将两组所述二维平面数据分别输出，同时生成虚拟交互控制信号。

本发明实施例中，虚拟交互模块是在VR设备中的用于响应和模拟使用者操控和动作的虚拟交互模型，而现实交互模型则是与使用者进行直接交互的外部设备等，包括但不局限于如VR头显和控制器等。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。