CN119132136A - 一种设备维修训练交互方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种设备维修训练交互方法及系统，对操作人员在操作台面板中的操作指令进行响应，获取操作指令对应的当前操作事件，将当前操作事件对应的事件画面发送至显示装置及服务器；服务器根据当前操作事件，随机生成故障事件；服务器将随机生成的故障事件发送至PLC控制器；对操作人员在操作台面板中对故障事件的维修指令进行响应，根据维修指令生成维修事件，将维修事件对应的事件画面发送至显示装置及服务器；服务器根据维修事件生成训练结果，通过显示装置对当前操作事件对应的事件画面、维修事件对应的事件画面及训练结果进行展示。本发明能够在学员进行操作训练的时候进行故障响应，得到故障维修过程中真实的反馈，提高训练效果和训练效率。

Description

一种设备维修训练交互方法及系统

技术领域

本发明属于数据信息处理技术领域，具体涉及一种设备维修训练交互方法及系统。

背景技术

在对检修维修人员的培养过程中，通常包括机械操作和故障检修两个部分，目前的维修训练技术可以通过在计算机上展现装备的维修过程，以供学员能够进行相应的学习，并通过特定的考核实训平台，例如维修电工故障排查平台等来检验学员的学习效果。

但是，随着技术的发展，机械实体越来越复杂，大部分情况下，学员无法身临其境，也无法在培训的过程中对操作进行模拟，尽管有二维或三维的动画演示，学员无法直接通过操作获得反馈，从而导致培训效果较差。

发明内容

为此，本发明提供一种设备维修训练交互方法及系统，解决现有技术中存在的学员无法直接通过操作获得反馈，培训效果差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种设备维修训练交互方法，包括：

对操作人员在操作台面板中的操作指令进行响应，获取所述操作指令对应的当前操作事件，将所述当前操作事件对应的事件画面发送至显示装置及服务器；

所述服务器根据所述当前操作事件，随机生成故障事件；所述服务器将随机生成的故障事件发送至PLC控制器；

对操作人员在所述操作台面板中对所述故障事件的维修指令进行响应，根据所述维修指令生成维修事件，将所述维修事件对应的事件画面发送至所述显示装置及所述服务器；

所述服务器根据所述维修事件生成训练结果，通过所述显示装置对所述当前操作事件对应的事件画面、所述维修事件对应的事件画面及训练结果进行展示。

作为设备维修训练交互方法优选方案，所述服务器中存储有故障树，所述故障树包括至少一个故障事件集，所述故障事件集包括至少一个所述故障事件；

所述故障事件集包括液压故障事件集和电气故障事件集：

液压故障事件集包括设备本身故障及设备液压阀部位故障事件；

电气故障事件集包括PLC中预设部位的故障事件。

作为设备维修训练交互方法优选方案，所述服务器根据所述当前操作事件，随机生成故障事件过程中：

从预设的所述故障树中获取与所述当前操作事件匹配的目标故障事件集；

从目标故障事件集中随机调取目标故障事件发送至PLC控制器。

作为设备维修训练交互方法优选方案，根据所述维修指令生成维修事件过程中：

依次获取维修指令，根据所述维修指令的顺序及指令内容进行串联，生成所述维修事件。

作为设备维修训练交互方法优选方案，所述服务器根据所述维修事件生成训练结果过程中，判断所述维修指令的顺序及指令内容是否均正确：

若所述维修指令的顺序及指令内容均正确，判定训练结果为维修成功；

若所述维修指令的顺序及指令内容至少一个错误。判定训练结果为维修失败。

作为设备维修训练交互方法优选方案，所述显示装置配置有第一显示设备和第二显示设备；

通过所述第一显示设备显示登录界面、系统主界面、维修理论训练考核的题目题号、维修实操训练考核的题目；

通过所述第二显示设备显示渲染图、细部结构、维修理论训练考核的作答区、维修实操训练考核的维修实操区。

作为设备维修训练交互方法优选方案，所述第二显示设备为VR设备，所述VR设备包括VR头盔显示终端和VR手柄，所述VR设备通过数据线与所述服务器进行通信。

本发明还提供一种设备维修训练交互系统，包括：

显示装置，用于对服务器的控制指令进行响应，并展示当前操作事件对应的事件画面、维修事件对应的事件画面及训练结果；

服务器，用于对操作人员在操作台面板中的当前操作指令进行响应，基于当前操作指令随机生成故障事件发送至PLC控制器；还用于对操作人员在所述操作台面板中的维修指令进行响应，将维修结果反馈至所述显示装置；

操作台面板，用于通过获取操作人员对按键和测试点的操作，生成相应的当前操作指令和维修指令；

PLC控制器，用于接收所述服务器的故障事件和维修结果，对当前操作指令和维修指令进行执行，并实现信息的采集。

作为设备维修训练交互系统优选方案，所述服务器中存储有故障树，所述故障树包括至少一个故障事件集，所述故障事件集包括至少一个所述故障事件；

所述故障事件集包括液压故障事件集和电气故障事件集：

液压故障事件集包括设备本身故障及设备液压阀部位故障事件；

电气故障事件集包括PLC中预设部位的故障事件。

作为设备维修训练交互系统优选方案，所述显示装置配置有第一显示设备和第二显示设备；

通过所述第一显示设备显示登录界面、系统主界面、维修理论训练考核的题目题号、维修实操训练考核的题目；

通过所述第二显示设备显示渲染图、细部结构、维修理论训练考核的作答区、维修实操训练考核的维修实操区；

所述第二显示设备为VR设备，所述VR设备包括VR头盔显示终端和VR手柄，所述VR设备通过数据线与所述服务器进行通信。

本发明具有如下优点：对操作人员在操作台面板中的操作指令进行响应，获取所述操作指令对应的当前操作事件，将所述当前操作事件对应的事件画面发送至显示装置及服务器；所述服务器根据所述当前操作事件，随机生成故障事件；所述服务器将随机生成的故障事件发送至PLC控制器；对操作人员在所述操作台面板中对所述故障事件的维修指令进行响应，根据所述维修指令生成维修事件，将所述维修事件对应的事件画面发送至所述显示装置及所述服务器；所述服务器根据所述维修事件生成训练结果，通过所述显示装置对所述当前操作事件对应的事件画面、所述维修事件对应的事件画面及训练结果进行展示。本发明能够在学员进行操作训练的时候进行故障响应，得到故障维修过程中真实的反馈，提高训练效果和训练效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例中提供的一种设备维修训练交互方法流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种设备维修训练交互系统架构示意图。

图中，11、显示装置；12、服务器、13操作台面板、14、PLC控制器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1和图2，本发明实施例1提供一种设备维修训练交互方法，包括以下步骤：

S1、对操作人员在操作台面板13中的操作指令进行响应，获取所述操作指令对应的当前操作事件，将所述当前操作事件对应的事件画面发送至显示装置11及服务器12；

S2、所述服务器12根据所述当前操作事件，随机生成故障事件；所述服务器12将随机生成的故障事件发送至PLC控制器14；

S3、对操作人员在所述操作台面板13中对所述故障事件的维修指令进行响应，根据所述维修指令生成维修事件，将所述维修事件对应的事件画面发送至所述显示装置11及所述服务器12；

S4、所述服务器12根据所述维修事件生成训练结果，通过所述显示装置11对所述当前操作事件对应的事件画面、所述维修事件对应的事件画面及训练结果进行展示。

本实施例中，可以通过确保操作台面板13模拟实装的真实性、操作流程的一致性、功能模拟的准确性、反馈机制的同步性等，来保证学员在维修操作平台面板上进行操作时，其操作要领与在实装上操作完全一致。

具体地，操作台面板13的布局、按钮、开关、指示灯等与实装设备保持高度一致，以便学员在维修操作平台面板上进行操作的同时，也能对实装设备有深入的了解。并且，通过操作台面板13与PLC控制器14的连接，操作台面板13能够准确模拟实装设备的各种功能。在操作台面板13上，设定有与实装设备相同的操作流程，也就是说无论是启动、停止还是故障处理，都能够操作台面板13上的操作步骤与实装设备上的一致。如果实装设备有某种特定的故障模式，操作台面板13也能够模拟这种故障模式，以便学员在平台上进行故障排查和处理；进一步地，操作台面板13上的反馈机制(如指示灯、显示屏等)与实装设备保持同步，当在操作台面板13上进行操作时，反馈机制应实时反映操作结果，以便学员能够准确判断操作的正确性和效果。当学员在操作过程中出现错误，就会无法进行下一步骤，并通过反馈机制反馈给学员操作有误的信息。

本实施例中，可以根据所使用的通信协议(如Modbus、Profinet等)，在PLC控制器中进行相应的通信参数设置，如波特率、数据位、停止位等，确保操作台面板13与PLC控制器之间的通信配置匹配。并且，可以在服务器12上安装与PLC控制器兼容的编程软件(如Siemens的TIAPortal、Mitsubishi的GX Works等)，并通过适当的接口(如USB、以太网等)将服务器12与PLC控制器连接起来，在编程软件中，可以创建一个新的PLC程序或从现有项目中导入。程序应包含对操作台面板13输入信号的处理逻辑。在程序中，为每个操作台面板13上的按钮、开关或旋钮分配一个唯一的输入地址。这些地址将用于在PLC程序中识别和处理来自操作台面板13的信号。根据操作台面板13的输入信号，编写相应的输出指令。例如，当某个按钮被按下时，PLC可能需要执行特定的动作或发送特定的信号到其他设备。然后将编写并调试好的程序从计算机下载到PLC中。进一步地，在将程序下载到PLC之前，还可以使用编程软件的仿真功能进行调试。确保程序能够正确响应操作台面板13的输入信号，并生成预期的输出指令。

其中，通过模拟各类潜在故障现象，并在操作台面板13上设置PLC相对应各个输入输出点及测点，通过主机或工控机为实训台提供整体的操作系统，将实际操作中使用的主操作盒、辅助控制盒、电源等集成在操作台面板13上，系统提供不同故障题目，通过PLC系统模拟相应故障，操作人员在通过显示界面进行预操作，而后在操作台面对相应测点进行检测，发现故障所在位置，通过系统内的维修系统对相应位置进行维修，以达到学习掌握各类故障维修方法的目的。

本实施例中，所述服务器12根据所述当前操作事件，随机生成故障事件过程中：从预设的所述故障树中获取与所述当前操作事件匹配的目标故障事件集；从目标故障事件集中随机调取目标故障事件发送至PLC控制器14；根据所述维修指令生成维修事件过程中：依次获取维修指令，根据所述维修指令的顺序及指令内容进行串联，生成所述维修事件。所述服务器12根据所述维修事件生成训练结果过程中，判断所述维修指令的顺序及指令内容是否均正确：若所述维修指令的顺序及指令内容均正确，判定训练结果为维修成功；若所述维修指令的顺序及指令内容至少一个错误。判定训练结果为维修失败。

本实施例中，所述服务器12中存储有故障树，所述故障树包括至少一个故障事件集，所述故障事件集包括至少一个所述故障事件；所述故障事件集包括液压故障事件集和电气故障事件集：液压故障事件集包括设备本身故障及设备液压阀部位故障事件；电气故障事件集包括PLC中预设部位的故障事件。

在传统的故障维修训练中，通常是直接给出一个故障表现，需要学员根据故障表现推测出可能的故障原因，再逐个进行排查，从而解决故障问题。而在本实施例中，故障树是以题目形式进行构建的，也就是说，每一个故障事件都对应有相应的操作状态，例如，学员对设备进行“摆臂”操作指令时，此时操作状态为“摆臂状态”，可能随机出现了上/下摆臂收回或展开故障，因此需要学员对其进行维修，这样符合实际的场景和操作逻辑。对于学员而言，在故障维修时，可以结合显示装置11中的提示(发动机部分出现了故障，但是油路是完好的)，用万用表或电笔等测试工具进行故障排查，给出相应的选项(例如油路故障、发动机故障、电路故障)，从而能够更针对性的去进行维修训练，无需学员盲目地寻找故障源头，出现死循环的情况，提高训练的效率。

其中，对于不同的故障类型而言，是由不同领域的故障维修人员来解决，比如机械故障、液压故障、电气故障，都分别需要对应领域的故障维修人员来维修，从而，可以根据故障维修人员的领域(可以从学员身份信息等中获取)来确认其匹配的故障类型。学员可以通过检测笔对操作台面板13中设置的各测点进行检测来判断故障，电气故障和液压/气压故障的区别在于测点的名称不一样，而机械故障可以通过结合电气和液压/气压的故障进行判断。

在一种可能的实施例中，故障树的设置可以分为多个层级，首先可以包括各个部位的故障设置，比如包括公共部分故障设置、摆臂故障设置、中支腿故障设置、离合器与吊机，分别对各个故障进行分析实验，编写相应PLC程序。其次，还可以包含总程序块、针对上述故障进行分析的故障分析模块、输入测点控制、输出电磁阀的处理、上位机数据传送、通信、电源与钥匙模块，以及相应测点，其中包括行程开关保险输出测点及操作盒开关输入及测点。

细分地，故障树还可以分为与设备各个部件对应的细节故障，比如上/下摆臂收回或展开故障、中支腿伸出/缩回故障、离合器脱开/合拢故障、吊机顺转/逆转故障。在各类故障下，还存在多种故障原因，例如保险管故障、主控箱内电源保险/电缆故障、主操纵盒电源开关故障、主操纵盒急停开关故障、主操纵盒架设/支腿切换开关故障、及相应液压系统开关故障、电磁阀及其PLC故障等。

可以理解的是，故障树分析是一种系统性的故障分析方法，用于识别系统故障的根本原因和可能性。在维修考核出题中，可以利用故障树分析来设计相关题目，以考核维修人员对系统故障的理解和应对能力。在故障树的构建过程中，就需要明确哪些操作可能触发哪些故障事件，这可以通过一个映射表或数据库来实现，其中每个操作都关联到一个或多个可能的故障事件。针对某些重点故障，可以作为高频故障出现，可能在多个操作状态/事件中都会出现，例如发动机故障、离合器脱开/合拢故障等。并且，在从所述目标故障事件集中随机调取目标故障事件的过程中，可以对重点故障进行权重的设置，从而使得重点故障的出现频率更高，提升学员对这些重点故障的掌握效果和应用能力。

本实施例中，所述显示装置11配置有第一显示设备和第二显示设备；通过所述第一显示设备显示登录界面、系统主界面、维修理论训练考核的题目题号、维修实操训练考核的题目；通过所述第二显示设备显示渲染图、细部结构、维修理论训练考核的作答区、维修实操训练考核的维修实操区。其中，所述第二显示设备为VR设备，所述VR设备包括VR头盔显示终端和VR手柄，所述VR设备通过数据线与所述服务器12进行通信。从而能够更加真实的模拟维修场景，达到使操作人员身临其境的目的，提高训练效果。

在一种可能的实施例中，维修指令对应的对象包括理论维修训练和操作维修训练两个模块。对于理论维修训练，主要针对的是原理性的问答，学员可以通过显示屏进行作答。对于操作维修训练，学员需要先根据提示进行正常的机械模拟操作，学员可以通过操作台面板13上的主操纵盒等发出操作指令，PLC控制器14采集各个部分的控制信号发送至演示终端视景计算机，驱动三维视景动作，同时，主控PLC接收演示终端视景计算机的故障设置信号，控制相应的继电器断开，以实现故障的模拟。

当进入操作维修训练后，第一显示设备显示答题区，根据判断流程逐步对故障进行判排——根据故障现象、故障提示，通过查看电气线路图纸确定电路，在显控台上对电气通路进行检测，进而判断故障原因。随后在故障原因处选择该故障现象对应的故障原因选项。

第二显示设备为操作维修训练区，不同的故障原因对应维修不同的结构部位。无论故障原因选择正确与否，均会显示对应选项的操作维修训练。

需要说明的是，当故障维修完成后，学员通过在操作台面板13上再次检测故障点是否排除，扳动操纵盒检测对应结构是否可以正常工作来对此次维修是否正确进行检验。

其中，在整个维修训练过程中，也有对于拆装步骤的考核，也就是说，学员无法通过输入全部的维修指令来使得维修成功，而是需要按照正确的步骤执行维修指令(例如先拆除哪一个部件，后拆除哪一个部件，先安装哪一个部件，后安装哪一个部件)，才能够得到正确的维修反馈，若步骤错误，维修也无法成功，这符合实际的维修过程。

综上所述，本发明对操作人员在操作台面板13中的操作指令进行响应，获取所述操作指令对应的当前操作事件，将所述当前操作事件对应的事件画面发送至显示装置11及服务器12；所述服务器12根据所述当前操作事件，随机生成故障事件；所述服务器12将随机生成的故障事件发送至PLC控制器14；对操作人员在所述操作台面板13中对所述故障事件的维修指令进行响应，根据所述维修指令生成维修事件，将所述维修事件对应的事件画面发送至所述显示装置11及所述服务器12；所述服务器12根据所述维修事件生成训练结果，通过所述显示装置11对所述当前操作事件对应的事件画面、所述维修事件对应的事件画面及训练结果进行展示。本发明能够在学员进行操作训练的时候进行故障响应，得到故障维修过程中真实的反馈，提高训练效果和训练效率。

实施例2

参见图2，本发明实施例2提供一种设备维修训练交互系统，采用实施例1的一种设备维修训练交互方法，包括：

显示装置11，用于对服务器12的控制指令进行响应，并展示当前操作事件对应的事件画面、维修事件对应的事件画面及训练结果；

服务器12，用于对操作人员在操作台面板13中的当前操作指令进行响应，基于当前操作指令随机生成故障事件发送至PLC控制器14；还用于对操作人员在所述操作台面板13中的维修指令进行响应，将维修结果反馈至所述显示装置11；

操作台面板13，用于通过获取操作人员对按键和测试点的操作，生成相应的当前操作指令和维修指令；

PLC控制器14，用于接收所述服务器12的故障事件和维修结果，对当前操作指令和维修指令进行执行，并实现信息的采集。

本实施例中，所述服务器12中存储有故障树，所述故障树包括至少一个故障事件集，所述故障事件集包括至少一个所述故障事件；

所述故障事件集包括液压故障事件集和电气故障事件集：

液压故障事件集包括设备本身故障及设备液压阀部位故障事件；

电气故障事件集包括PLC中预设部位的故障事件。

本实施例中，所述显示装置11配置有第一显示设备和第二显示设备；

通过所述第一显示设备显示登录界面、系统主界面、维修理论训练考核的题目题号、维修实操训练考核的题目；

通过所述第二显示设备显示渲染图、细部结构、维修理论训练考核的作答区、维修实操训练考核的维修实操区；

所述第二显示设备为VR设备，所述VR设备包括VR头盔显示终端和VR手柄，所述VR设备通过数据线与所述服务器12进行通信。

需要说明的是，上述系统各硬件之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请实施例1中的方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本申请方法实施例相同，具体内容可参见本申请前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种设备维修训练交互方法，其特征在于，包括：

对操作人员在操作台面板(13)中的操作指令进行响应，获取所述操作指令对应的当前操作事件，将所述当前操作事件对应的事件画面发送至显示装置(11)及服务器(12)；

所述服务器(12)根据所述当前操作事件，随机生成故障事件；所述服务器(12)将随机生成的故障事件发送至PLC控制器(14)；

对操作人员在所述操作台面板(13)中对所述故障事件的维修指令进行响应，根据所述维修指令生成维修事件，将所述维修事件对应的事件画面发送至所述显示装置(11)及所述服务器(12)；

所述服务器(12)根据所述维修事件生成训练结果，通过所述显示装置(11)对所述当前操作事件对应的事件画面、所述维修事件对应的事件画面及训练结果进行展示。

2.根据权利要求1所述的一种设备维修训练交互方法，其特征在于，所述服务器(12)中存储有故障树，所述故障树包括至少一个故障事件集，所述故障事件集包括至少一个所述故障事件；

所述故障事件集包括液压故障事件集和电气故障事件集：

液压故障事件集包括设备本身故障及设备液压阀部位故障事件；

电气故障事件集包括PLC中预设部位的故障事件。

3.根据权利要求2所述的一种设备维修训练交互方法，其特征在于，所述服务器(12)根据所述当前操作事件，随机生成故障事件过程中：

从预设的所述故障树中获取与所述当前操作事件匹配的目标故障事件集；

从目标故障事件集中随机调取目标故障事件发送至PLC控制器(14)。

4.根据权利要求1所述的一种设备维修训练交互方法，其特征在于，根据所述维修指令生成维修事件过程中：

依次获取维修指令，根据所述维修指令的顺序及指令内容进行串联，生成所述维修事件。

5.根据权利要求4所述的一种设备维修训练交互方法，其特征在于，所述服务器(12)根据所述维修事件生成训练结果过程中，判断所述维修指令的顺序及指令内容是否均正确：

若所述维修指令的顺序及指令内容均正确，判定训练结果为维修成功；

若所述维修指令的顺序及指令内容至少一个错误。判定训练结果为维修失败。

6.根据权利要求1所述的一种设备维修训练交互方法，其特征在于，所述显示装置(11)配置有第一显示设备和第二显示设备；

通过所述第一显示设备显示登录界面、系统主界面、维修理论训练考核的题目题号、维修实操训练考核的题目；

通过所述第二显示设备显示渲染图、细部结构、维修理论训练考核的作答区、维修实操训练考核的维修实操区。

7.根据权利要求6所述的一种设备维修训练交互方法，其特征在于，所述第二显示设备为VR设备，所述VR设备包括VR头盔显示终端和VR手柄，所述VR设备通过数据线与所述服务器(12)进行通信。

8.一种设备维修训练交互系统，其特征在于，包括：

显示装置(11)，用于对服务器(12)的控制指令进行响应，并展示当前操作事件对应的事件画面、维修事件对应的事件画面及训练结果；

服务器(12)，用于对操作人员在操作台面板(13)中的当前操作指令进行响应，基于当前操作指令随机生成故障事件发送至PLC控制器(14)；还用于对操作人员在所述操作台面板(13)中的维修指令进行响应，将维修结果反馈至所述显示装置(11)；

操作台面板(13)，用于通过获取操作人员对按键和测试点的操作，生成相应的当前操作指令和维修指令；

PLC控制器(14)，用于接收所述服务器(12)的故障事件和维修结果，对当前操作指令和维修指令进行执行，并实现信息的采集。

9.根据权利要求8所述的一种设备维修训练交互系统，其特征在于，所述服务器(12)中存储有故障树，所述故障树包括至少一个故障事件集，所述故障事件集包括至少一个所述故障事件；

所述故障事件集包括液压故障事件集和电气故障事件集：

液压故障事件集包括设备本身故障及设备液压阀部位故障事件；

电气故障事件集包括PLC中预设部位的故障事件。

10.根据权利要求9所述的一种设备维修训练交互系统，其特征在于，所述显示装置(11)配置有第一显示设备和第二显示设备；

通过所述第一显示设备显示登录界面、系统主界面、维修理论训练考核的题目题号、维修实操训练考核的题目；

通过所述第二显示设备显示渲染图、细部结构、维修理论训练考核的作答区、维修实操训练考核的维修实操区；

所述第二显示设备为VR设备，所述VR设备包括VR头盔显示终端和VR手柄，所述VR设备通过数据线与所述服务器(12)进行通信。