一种模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统

技术领域

本发明属于电力安全生产设备领域，尤其涉及一种模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统。

背景技术

随着国家越来越重视企业安全生产工作，企业安全生产培训越来越得到重视。安全生产是电力企业的永恒主题，为减少和避免安全事故发生，安全生产教育培训是主要手段之一，传统的电力安全培训方式内容陈旧，手段单一，已无法适应电网现代化安全生产的要求。

间隔棒是指安装在分裂导线上，固定各分裂导线间的间距，以防止导线互相鞭击、抑制微风振动和次档距振荡的金具。由于电力行业生产条件的限制，从培训安全性角度考虑，无法在生产运行现场进行安全教育培训，为了能够让高空线路行走时出现的间隔棒断裂现象在警示教育室内呈现在学员面前，所以设计了一种模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统。

现有技术中，如CN201911275923、CN110880259A提出了一种间隔棒断裂模拟器，采用一中仿真间隔棒本体和电动脱扣机构来模拟间隔棒断裂动作，间隔棒断裂动作是通过演示视频的方式来发出指令触发，此方案虽然能模拟间隔棒断裂动作，但由于采用电动推杆来模拟间隔棒断裂，存在断裂动作与间隔棒实际瞬间断裂动作不符，且由于采用的是间隔棒模拟器而非真实的间隔棒，无法模拟真实的间隔棒断裂情况。通过演示视频的方式来发出指令触发则无法根据体验者实际在导线上行走突然发生间隔棒断裂，缺乏互动性、培训效果不佳等缺点。

发明内容

为了克服现有技术不足之处，本发明提供一种模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统。

一种模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统，包括立柱组件、钢芯铝导线、VR基站、间隔棒断裂组件、控制箱、移动控制终端；所述钢芯铝导线两头分别通过对应的钢芯铝导线连接件9连接在两侧的立柱组件的立柱上；所述间隔棒断裂组件安装在钢芯铝导线上；

所述间隔棒断裂组件包括四分裂间隔棒11和断裂机构，所述断裂机构包括间隔板连接块、转接块、电磁铁安装板、导向轴、导向轴套、方形电磁铁、电磁铁吸合板、导线防护橡胶；间隔板连接块12与四分裂间隔棒11任一一角通过螺栓连接，转接块13、电磁铁安装板14之间螺栓连接，方形电磁铁19固定在电磁铁安装板14上；所述方形电磁铁19的特性为通电通磁，断电消磁；导向轴17安装在电磁铁安装板14上，两侧各布局一个；导向轴套18安装在电磁铁吸合板20上，两侧各布局一个；导向轴17穿过导向轴套18内孔；

所述VR基站均布在立柱组件侧面的墙面上；控制箱内布置有Modbus控制器和开关电源；移动控制终端上布置有台式电脑主机、VR无线头盔；Modbus控制器输入与台式电脑主机通过RJ45网线相连，Modbus控制器输出接入方形电磁铁。

进一步的，所述断裂机构还包括防坠链15和吊环螺钉16，吊环螺钉16分别安装在电磁铁安装板14和电磁铁吸合板20上，通过防坠链15将同一侧的两个吊环螺钉16相连接在一起；吊环螺钉16两侧各布局2个。

进一步的，方形电磁铁布置在电磁铁安装板共2块，方形电磁铁吸力80Kg，电磁铁安装板通过2块方形电磁铁与电磁铁吸合板在电磁铁通电吸合状态下相连并通过两侧的导向轴和导向轴套限位。

进一步的，台式电脑主机上安装有VR高空行走虚拟现实场景软件，且其软件内的钢芯铝导线的长度、布局、间隔棒断裂组件位置均与模拟VR高空行走间隔棒断裂实物数据保持一致。

进一步的，VR基站可实时定位VR无线头盔位置信息，学员穿戴VR无线头盔在真实导线行走时将驱动VR场景内视角变动且与实物行走方向、距离保持一致。

进一步的，学员穿戴VR无线头盔在真实导线行走时驱动VR场景内视角变动至跨过真实间隔棒组件时，VR场景软件将触发间隔棒断裂信号发送给Modbus控制器进而控制方形电磁铁断电，学员施加在导线上的力最终施加在电磁铁吸合块上，电磁铁吸合块将沿导向轴的方向与方形电磁铁脱扣，完成模拟间隔棒断裂动作。

进一步的，4根钢芯铝导线的下层2根中的任意一根穿过断裂机构。

本发明的技术效果和优点：

采用真实间隔棒替代间隔棒模拟器解决与真实间隔棒实物不相符的问题，采用VR虚拟现实场景和真实导线相结合的方式解决间隔棒不在导线行走时断裂的问题，提升体验者参与度和互动性，增强培训效果。

附图说明

图1为本发明的总图；

图2为立柱的结构示意图；

图3为间隔棒断裂组件结构示意图；

图4为控制箱结构示意图；

图5为移动控制终端示意图；

图6为《VR高空行走间隔棒断裂》场景软件间隔棒画面；

图7为《VR高空行走间隔棒断裂》场景软件间隔棒断裂画面；

图8为电气控制原理图；

图9为间隔棒断裂组件与钢芯铝导线连接示意图。

其中：1、立柱组件，2、钢芯铝导线，3、VR基站，4、间隔棒断裂组件，5、控制箱，6、移动控制终端，7、立柱，8、站立台面，9、钢芯铝导线连接件，10、攀爬梯，11、四分裂间隔棒，12、间隔板连接块，13、转接块，14、电磁铁安装板，15、防坠链，16、吊环螺钉，17、导向轴，18、导向轴套，19、方形电磁铁，20、电磁铁吸合板，21、导线防护橡胶，22、控制箱，23、Modbus控制器，24、开关电源，25、移动支架，26、台式电脑主机，27、无线VR头盔，28、液晶显示器。

具体实施形式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示的一种模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统，包括立柱组件1，钢芯铝导线2，VR基站3，间隔棒断裂组件4，控制箱5，移动控制终端6，所述立柱组件1通过地脚螺栓固定在地面上，所述钢芯铝导线2穿过间隔棒断裂组件4，所述VR基站3安装在墙面上，安装高度4米；

在上述技术方案中，VR基站3用于定位无线VR头盔27的位置。

如图2所示，立柱7作为主结构支撑，为站立台面8和钢芯铝导线连接件9提供安装基础。

如图1、图2、图3所示，在上述技术方案中，站立台面8与立柱通过标准紧固件固定，钢芯铝导线连接件9与立柱焊接紧固。

在上述技术方案中，钢芯铝导线2两端与钢芯铝导线连接件9压接相连。

在上述技术方案中，所述钢芯铝导线2架设的高度约为1.5米。

如图3所示，

所述间隔棒断裂组件包括四分裂间隔棒11和断裂机构，所述断裂机构包括间隔板连接块12、转接块13、电磁铁安装板14、防坠链15、吊环螺钉16、导向轴17、导向轴套18、方形电磁铁19、电磁铁吸合板20、导线防护橡胶21。

4根钢芯铝导线2中的下层2根中的任意一根穿过间隔棒断裂组件4的导线防护橡胶21。

四分裂间隔棒11为JZFD型铝合金四分裂阻尼间隔棒，国标铝合金材质，热镀锌螺栓固定型。

在上述技术方案中，间隔板连接块12与四分裂间隔棒11通过螺栓连接，穿过四分裂间隔棒11的阻尼橡胶。

在上述技术方案中，转接块13、电磁铁安装板14之间螺栓连接，与间隔板连接块12通过螺栓连接。

在上述技术方案中，方形电磁铁19固定在电磁铁安装板14上。两侧各布局一个。

在上述技术方案中，所述方形电磁铁19的特性为通电通磁，断电消磁。

在上述技术方案中，所述方形电磁铁19的吸合力为80Kg。

在上述技术方案中，吊环螺钉16分别安装在电磁铁安装板14和电磁铁吸合板20上，通过防坠链15将同一侧的两个吊环螺钉16相连接在一起；吊环螺钉16两侧各布局2个。

在上述技术方案中，导向轴17安装在电磁铁安装板14上，两侧各布局一个。

在上述技术方案中，导向轴套18安装在电磁铁吸合板上，两侧各布局一个；导向轴17穿过导向轴套18内孔。

如图4所示，控制箱为模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统电气控制系统，内部安装有Modbus控制器23、开关电源24、继电器等电气元件。

如图5所示，为移动控制终端，布局了台式电脑主机26、无线VR头盔27、液晶显示器28。

在上述技术方案中，所述台式电脑主机26通过RJ45网线接入Modbus控制器23输入，所述方形电磁铁19接入Modbus控制器23输出。

在上述技术方案中，所述无线VR头盔27配有无线收发器，无线收发器接入台式电脑主机26，VR头盔27与台式电脑主机26通讯通过无线发射器，将传输信号转化成无线传输。

在上述技术方案中，所述无线VR头盔27位置信息可以被VR基站3追踪到，可实时监测VR头盔27定位。

在上述技术方案中，所述液晶显示器28与台式电脑主机26通过HDMI高清视频线相连，液晶显示器28在VR场景软件启动后显示画面与VR头盔27内学员视角显示的画面一致。

在上述技术方案中，所述台式电脑主机26安装有《VR高空行走间隔棒断裂》场景软件。

在上述技术方案中，所述台式电脑主机26安装的《VR高空行走间隔棒断裂》场景内的钢芯铝导线位置、距离、高度，间隔棒位置，与实物保持一致。

在上述技术方案中，所述台式电脑主机26安装的《VR高空行走间隔棒断裂》场景软件在检测到VR无线头盔27跨过钢芯铝导线中间处间隔棒组件时，将触发间隔棒断裂指令。

在上述技术方案中，间隔棒断裂指令通过RJ45网线传递给Modbus控制器23。

在上述技术方案中，Modbus控制器23接收到间隔棒断裂指令后将切断电磁铁供电，依据上述技术方案中描述的方形电磁铁19的特性，电磁铁将消磁，吸合力消失。

在上述技术方案中，为保证学员体验模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统的安全性，配备有全身式五点安全带。

下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7来详细阐述模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统工作流程。

在上述技术方案中，模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统的初始状态为：设备通电，台式电脑主机26开机，手动将电磁铁吸合板20着两侧的导向轴套18孔对准导向轴17顺着轴向与两块方形电磁铁19吸合，完成间隔棒断裂组件初始状态复位。

检查、确认VR基站3、间隔棒断裂组件4、控制箱5、移动控制终端6、无线VR头盔27、液晶显示器28都已通电且设备均开机。学员在老师的指导下穿戴好全身式五点安全带、佩戴好无线VR头盔27，将无线VR头盔27眼镜翻起，通过图1所示右下侧的立柱组件1上的攀爬梯10爬上站立平台8，双脚站立在下层2根钢芯铝导线2上，双手扶在上层2根钢芯铝导线2上，将全身式五点安全带自带的安全绳挂钩在钢芯铝导线2上作为安全防护；将无线VR头盔27眼镜翻起合上，老师操作移动控制终端6上布置的台式电脑主机26，启动VR场景软件；VR软件启动后，无线VR头盔27内将显示图6所示的虚拟高空导线视角画面，且液晶显示器28同步显示线VR头盔27的画面。

此时3组VR基站3将捕捉到无线VR头盔27的定位，通过定位无线VR头盔27的位置从而确定学员的定位。

在上述技术方案中，根据方形电磁铁19的特性，2个方形电磁铁19的综合吸合力为160Kg，大于成年人体重施加在方形电磁铁19上的力，故在方形电磁铁19通电吸合电磁铁吸合板20的状态下，能够承受学员行走而不脱开。

无线VR头盔27将VR基站3捕捉到的位置信号通过无线收发器传送给台式电脑主机26内安装的VR场景软件，通过学员佩戴无线VR头盔27在钢芯铝导线2上移动来驱动VR场景内视角的移动，实现在模拟导线高空行走的实物上行走，生成VR导线高空行走场景内的行走动作，实现VR模拟高空行走。

由于VR场景内的钢芯铝导线位置、距离、高度，间隔棒位置，与实物保持一致，当学员在实物钢芯铝导线2上进行行走时，VR场景内视角将保持同步一致的移动。

当学员行走至中间处跨过间隔棒组件时，将触发间隔棒断裂指令，最终方形电磁铁19消磁，吸力消失；由于学员双脚踩在下层的两根钢芯铝导线2上，作用力将作用在穿过导线的电磁铁吸合板20上，最终导致电磁铁吸合板20与方形电磁铁19断开，完成间隔棒断裂体感。

如图7所示，在触发间隔棒断裂指定的同事，VR场景内虚拟间隔棒断裂动作与实物模拟间隔棒断裂同步完成，完成VR高空行走间隔棒断裂体感培训。

在上述技术方案中，电磁铁安装板14与电磁铁吸合板20两侧通过吊环螺钉16、防坠链15相连，故电磁铁吸合板20将被拴住不会掉下来。体验完间隔棒断裂后，学员仍可以在钢芯铝导线2上继续往前走，直至无线VR头盔27内看到体验完成语音文字提示，即正好行走至另一侧立柱7的站立台面8上。

学员将无线VR头盔27眼镜上翻，解开全身式五点安全带配套的安全绳，从另一侧立柱7的攀爬梯10下到地面，在老师的指导下解开全身式五点安全带。

至此，模拟VR高空行走间隔棒断裂体感培训系统体验完成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施形式，但本发明的保护范围并不局限于此，例如使用二分裂间隔棒、三分裂间隔棒、五分裂间隔棒等其他类似结构形式的间隔棒替代本发明的，都在本发明的保护范围内；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。