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CN106327942A - 基于虚拟现实的分布式电力培训系统 - Google Patents

基于虚拟现实的分布式电力培训系统 Download PDF

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CN106327942A CN201610916679.8A CN201610916679A CN106327942A CN 106327942 A CN106327942 A CN 106327942A CN 201610916679 A CN201610916679 A CN 201610916679A CN 106327942 A CN106327942 A CN 106327942A
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彭鹏
邵宇鹰
朱小燕
俞国勤
高宇博
楼晓东
梁益馨
陈永忠
俞玮
吕政权
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Shanghai Wo Xie New Energy Co ltd
State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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Abstract

本发明公开一种基于虚拟现实的分布式电力培训系统，该系统包含：远端服务器和通过互联网与远端服务器通信连接的若干培训终端；培训终端检测用户的形态信息、位置信息和动作信息上传至远端服务器，远端服务器将所有培训终端上传的用户的形态信息和位置信息进行三维数字建模，建立虚拟的用户形态位置模型，下传至所有培训终端显示，不同培训终端对应的用户通过各自的用户形态位置模型及动作信息进行交互。本发明通过基于虚拟现实技术，建立虚拟的电力培训教学空间及其中的用户形态位置模型，对电力培训信息进行完整、直观呈现，还实现用户间的多向互动、交流，形成主动式教学方式，同时解决地理上用户分布的局限性。

Description

基于虚拟现实的分布式电力培训系统
技术领域
本发明涉及电力培训技术，具体涉及基于虚拟现实的分布式电力培训系统。
背景技术
电力系统日益复杂的数据使得传统的培训方法界面已不能满足电力信息呈现的需求，亟需更加直观、自然、全面地表达信息的方式。分布式虚拟现实技术其实质是一种人机交互界面，就是利用计算机构造一个真实世界的模拟，不仅能够实现电力复杂信息的完整呈现，甚至能将不可见、不可达等场景或设备清晰展示，同时还能满足地理上分布的用户共享环境，并与周围的环境以及相互之间进行交互，不再受到传统培训方法在地理上的限制，应于在远程教育，可以解决教学情境变化少、缺乏表现力以及网络教学多向互动性差等问题。
发明内容
本发明提供一种基于虚拟现实的分布式电力培训系统，对电力培训信息进行完整、直观呈现，实现学员间的多向互动、交流，形成主动式教学方式，解决地理上用户分布的局限性。
为实现上述目的，本发明公开了一种基于虚拟现实的分布式电力培训系统，其特点是，该系统包含：
远端服务器，其对电力生产或维护的场景和设备进行三维数字建模，编制建立虚拟的电力培训教学空间；
分布设置的若干培训终端，其分别通过互联网与远端服务器通信连接，接收并向用户显示远端服务器建立的虚拟的电力培训教学空间；
上述培训终端检测用户的形态信息和位置信息上传至远端服务器，远端服务器将所有培训终端上传的用户的形态信息和位置信息进行三维数字建模，建立虚拟的用户形态位置模型，编制入虚拟的电力培训教学空间，并下传至所有培训终端显示；
一个或若干个培训终端接收用户的动作信息上传至远端服务器，远端服务器接收操作信息编制入虚拟的用户形态位置模型，下传至所有培训终端显示，不同培训终端对应的用户通过各自的用户形态位置模型及动作信息进行交互。
上述的远端服务器包含3D引擎模块和物理引擎模块，建立虚拟的电力培训教学空间，并根据培训终端捕捉的信息建立用户形态位置模型及其动作。
上述远端服务器还包含有数据转换和数据预处理单元，对现实世界向虚拟环境映射的实物虚化数据，以及从虚拟环境中获取感官认知的虚物实化数据进行转换及预处理。
上述远端服务器还包含有数据压缩单元，对实物虚化数据及虚物实化数据进行压缩。
上述远端服务器还包含有声音合成与声音空间化单元，来产生配合虚拟环境的声音效果。
上述的培训终端包含：
三维显示设备，向配备所述三维显示设备的用户展现虚拟的电力培训教学空间，并通过设置的探测装置来测定用户的视线方向，向用户显示视线方向的电力培训教学空间及其中的用户形态位置模型；
三维空间控制设备，探测配备所述三维空间控制设备的用户的动作信息，反馈到所述三维显示设备中，对虚拟的电力培训教学空间中的用户形态位置模型进行控制。
上述远端服务器还包含数据库，其存储了虚拟环境对应场景和信息内容；所述信息内容，包含以难度层次的学习目标信息、提示任务组织及行为认知反馈的支持性信息、提示任务步骤的程序性信息；
根据三维空间控制设备采集的用户指令，从数据库获取并由三维显示设备展现与用户指令相匹配的虚拟环境对应场景和信息内容。
上述培训终端包含有若干传感器件，来获取与用户的动作、语音对应的信号；所述远端服务器通过设置的多维信息数据的融合单元，对这些信号进行分析综合，形成用户形态位置模型所展现的动作和语音。
上述远端服务器与若干培训终端采用异步通信，使用户进行异步交互。
上述三维显示设备包含头盔式显示器或立体眼镜；所述三维空间控制设备，包含数据手套、跟踪球、三维探针、三维鼠标器、三维操作杆之中的一个或多个的任意组合，通过控制六个自由度，对应描述三维对象的宽度、高度、深度、俯仰角、转动角和偏转角。
本发明基于虚拟现实的分布式电力培训系统和现有技术相比，其优点在于，本发明通过基于虚拟现实技术，建立虚拟的电力培训教学空间及其中的用户形态位置模型，对电力培训信息进行完整、直观呈现，还实现学员间的多向互动、交流，形成主动式教学方式，同时解决地理上用户分布的局限性。
附图说明
图1为本发明分布式电力培训系统的结构示意图；
图2为本发明分布式电力培训虚拟社区的运作示意图。
具体实施方式
以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。
如图1所示，为本发明所公开的一种基于虚拟现实的分布式电力培训系统的实施例，该系统包含：远端服务器110和培训终端120。远端服务器110与若干培训终端120采用异步通信，使用户进行异步交互。
远端服务器110用于对电力生产或维护的场景和设备进行三维数字建模，编制建立虚拟的电力培训教学空间。
远端服务器110包含3D引擎模块和物理引擎模块，建立虚拟的电力培训教学空间，并根据培训终端捕捉的信息建立用户形态位置模型及其动作。利用强大的3D引擎和物理引擎创建逼近真实的虚拟学习情境，同时允许学员自然操作虚拟世界中的对象。
远端服务器110还包含有数据转换和数据预处理单元，对现实世界向虚拟环境映射的实物虚化数据，以及从虚拟环境中获取感官认知的虚物实化数据进行转换及预处理。
远端服务器110还包含有数据压缩单元，对实物虚化数据及虚物实化数据进行压缩。
远端服务器110还包含有声音合成与声音空间化单元，来产生配合虚拟环境的声音效果。
远端服务器110还包含数据库，数据库存储了虚拟环境对应场景和信息内容；所述信息内容，包含以难度层次的学习目标信息、提示任务组织及行为认知反馈的支持性信息、提示任务步骤的程序性信息。
远端服务器110中搭建电力技能知识组织架构，为不同层次的业务和技术学员提供分类别培训课堂，支持快速学习。并且远端服务器110中数据全周期管理：例如知识数据需求管理、数据管理、个人信息管理等。
培训终端120检测用户的形态信息和位置信息上传至远端服务器110，远端服务器110将所有培训终端120上传的用户的形态信息和位置信息进行三维数字建模，建立虚拟的用户形态位置模型，编制入虚拟的电力培训教学空间，并下传至所有培训终端120显示。
一个或若干个培训终端接收用户的动作信息上传至远端服务器，远端服务器接收操作信息编制入虚拟的用户形态位置模型，下传至所有培训终端显示，不同培训终端对应的用户通过各自的用户形态位置模型及动作信息进行交互。
培训终端120包含：三维显示设备和三维空间控制设备。
三维显示设备向配备所述三维显示设备的用户展现虚拟的电力培训教学空间，并通过设置的探测装置来测定用户的视线方向，向用户显示视线方向的电力培训教学空间及其中的用户形态位置模型。
培训终端包含有若干传感器件，来获取与用户的动作、语音对应的信号；所述远端服务器通过设置的多维信息数据的融合单元，对这些信号进行分析综合，形成用户形态位置模型所展现的动作和语音。
具体的，三维显示设备包含头盔式显示器或立体眼镜；所述三维空间控制设备，包含数据手套、跟踪球、三维探针、三维鼠标器、三维操作杆之中的一个或多个的任意组合，通过控制六个自由度，对应描述三维对象的宽度、高度、深度、俯仰角、转动角和偏转角。
三维空间控制设备探测配备所述三维空间控制设备的用户的动作信息，反馈到所述三维显示设备中，对虚拟的电力培训教学空间中的用户形态位置模型进行控制。
根据三维空间控制设备采集的用户指令，从数据库获取并由三维显示设备展现与用户指令相匹配的虚拟环境对应场景和信息内容。分布设置的若干培训终端120用于分别通过互联网与远端服务器110通信连接，接收并向用户显示远端服务器110建立的虚拟的电力培训教学空间。
如图2所示，为一种通过基于虚拟现实的分布式电力培训系统建立的分布式电力培训虚拟社区，分为社区服务、共享的虚拟空间和技能培训课堂。
满足身处异地的教师和学员处在同一个教学情境中的要求，实现异步通信、异步辅导、异步讨论等，学员可以在虚拟场景中漫游，以自然的方式与虚拟场景中的其他对象交互影响，获得一种主动的亲身经历，以开放为主旨构建主动参与、互动学习的文化氛围，同时提供在线社区客服服务、学习评估系统等。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的分布式电力培训系统，其特征在于，该系统包含：
远端服务器，其对电力生产或维护的场景和设备进行三维数字建模，编制建立虚拟的电力培训教学空间；
分布设置的若干培训终端，其分别通过互联网与远端服务器通信连接，接收并向用户显示远端服务器建立的虚拟的电力培训教学空间；
所述培训终端检测用户的形态信息和位置信息上传至远端服务器，远端服务器将所有培训终端上传的用户的形态信息和位置信息进行三维数字建模，建立虚拟的用户形态位置模型，编制入虚拟的电力培训教学空间，并下传至所有培训终端显示；
一个或若干个培训终端接收用户的动作信息上传至远端服务器，远端服务器接收操作信息编制入虚拟的用户形态位置模型，下传至所有培训终端显示，不同培训终端对应的用户通过各自的用户形态位置模型及动作信息进行交互。
2.如权利要求1所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述的远端服务器包含3D引擎模块和物理引擎模块，建立虚拟的电力培训教学空间，并根据培训终端捕捉的信息建立用户形态位置模型及其动作。
3.如权利要求1所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述远端服务器还包含有数据转换和数据预处理单元，对现实世界向虚拟环境映射的实物虚化数据，以及从虚拟环境中获取感官认知的虚物实化数据进行转换及预处理。
4.如权利要求1或3所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述远端服务器还包含有数据压缩单元，对实物虚化数据及虚物实化数据进行压缩。
5.如权利要求1所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述远端服务器还包含有声音合成与声音空间化单元，来产生配合虚拟环境的声音效果。
6.如权利要求1所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述的培训终端包含：
三维显示设备，向配备所述三维显示设备的用户展现虚拟的电力培训教学空间，并通过设置的探测装置来测定用户的视线方向，向用户显示视线方向的电力培训教学空间及其中的用户形态位置模型；
三维空间控制设备，探测配备所述三维空间控制设备的用户的动作信息，反馈到所述三维显示设备中，对虚拟的电力培训教学空间中的用户形态位置模型进行控制。
7.如权利要求6所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述远端服务器还包含数据库，其存储了虚拟环境对应场景和信息内容；所述信息内容，包含以难度层次的学习目标信息、提示任务组织及行为认知反馈的支持性信息、提示任务步骤的程序性信息；
根据三维空间控制设备采集的用户指令，从数据库获取并由三维显示设备展现与用户指令相匹配的虚拟环境对应场景和信息内容。
8.如权利要求1或6所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述培训终端包含有若干传感器件，来获取与用户的动作、语音对应的信号；所述远端服务器通过设置的多维信息数据的融合单元，对这些信号进行分析综合，形成用户形态位置模型所展现的动作和语音。
9.如权利要求1所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述远端服务器与若干培训终端采用异步通信，使用户进行异步交互。
10.如权利要求6所述的分布式电力培训系统，其特征在于，所述三维显示设备包含头盔式显示器或立体眼镜；所述三维空间控制设备，包含数据手套、跟踪球、三维探针、三维鼠标器、三维操作杆之中的一个或多个的任意组合，通过控制六个自由度，对应描述三维对象的宽度、高度、深度、俯仰角、转动角和偏转角。
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