一种基于虚拟现实技术的火电机组分布式实景培训系统的制作方法

1.本发明涉及火电机组培训技术领域，尤其是涉及一种基于虚拟现实技术的火电机组分布式实景培训系统。


背景技术：

2.目前国内火电厂装机容量占电力总装机容量的58％，是我国电力供应的支柱，对于保障电能安全供应具有重要意义。火电机组发电过程中包含了大量的模拟量控制和调节，例如各种压力值，温度值，一次风量，水流量，发电负荷等。这些模拟量值需要在手动和自动之间切换，并且在手动方式下支持各种设定接口。模拟量控制的精度直接决定机组是否能够高效率运行，节约燃煤。自动方式的准确性和实时性对机组的运行控制至关重要。模拟量值的操作和设置如果不合理，往往会导致发电机组停机，严重的会造成设备损坏、人员伤亡等重大安全事故。火力发电厂燃煤锅炉风烟系统中的风机是正常运行中消耗电能最多的辅机。而风机电耗偏高，将直接影响火电厂的安全经济运行。
3.因此对风机采取合理有效的优化运行至关重要，同时加强风机日常故障排除和运行维护，才能把电厂的损失降到最低点，使风机有效长期连续工作发挥更大效能。由于风机在运行中长期处于连续运行状态，运行条件恶劣，电耗持续升高。
4.火电厂(泛)制粉系统、风烟辅机系统是火力发电厂燃煤机组中的重点辅机设备,其运行的安全和稳定性直接关系到整台火力发电机组的整体性能。在现实环境条件，电厂应用煤种与设计煤种偏差悬殊、煤种动态变化性强、(泛)制粉系统重载运行、系统运行环境恶劣、检修外委维护等诸多因素导致的系统运行缺陷、故障经常存在，甚至事故频发。面对上述客观现状及问题目前电厂层面的生产业务技能培训仍然采用传统的师傅“传帮带”规程/系统图的自发学习、照本宣科式的应急演练等手段，已经难以与智能信息化的时代发展潮流、发展状态相匹配，亟需革新和改善。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于虚拟现实技术的火电机组分布式实景培训系统。
6.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种基于虚拟现实技术的火电机组分布式实景培训系统，包括虚拟实训中心、控制主机及多台模拟机。
7.所述虚拟实训中心内设有多个分区，所述控制主机及多台所述模拟机分布在不同分区；
8.所述控制主机及每台所述模拟机用于生成火电机组虚拟环境，以供用户考察或操作；所述控制主机及每台所述模拟机还包括选择界面，以供用户选择身份、场景及操作方式；
9.所述控制主机还包括控制界面，用于对多台所述模拟机进行集中控制，以对多台所述模拟机进行分组，并选择每个所述分组内的所述模拟机的场景及身份、场景及操作方
式。
10.通过上述方案，本发明采用虚拟现实技术实现复杂的火电机组环境，员工可登陆模拟机或控制主机进入火电机组虚拟环境进行自主学习或实操演练，模拟机或控制主机还可以进行事故重现，员工通过模拟机或控制主机还可以进行反事故演习。培训师可以通过控制主机对所有员工进行全方位、系统化的培训；培训师还可以通过控制界面对员工进行分组，对不同分组的员工进行不同内容的培训，培养不同专业的人才；本发明的培训系统不仅实现了对新入职员工统一、系统的培训，还实现了对不同专业类型、不同岗位员工分级别的进一步培训，本发明的培训系统还解决了现实环境中实操、演练难以实现的问题，符合现在智能信息化的时代发展潮流。
11.进一步的，所述身份包括新入场员工、外来代培训员工、在岗员工；
12.所述场景包括锅炉场景、电气场景、热工场景、机务场景；
13.所述操作方式包括培训方式、实操方式及考试方式。
14.通过上述方案，本发明的培训系统能根据用户身份、场景及操作方式的不同选择，筛选出符合用户需求的火电机组虚拟环境，使用户的培训更加接近现实，保证为用户提供良好的培训效果。
15.进一步的，所述控制主机还用于对所述模拟机进行远程控制及屏幕共享，以进行操作演示。
16.通过上述方案，培训师可以通过控制主机远程控制员工的模拟机，并将自己的屏幕共享到员工屏幕，为员工进行正确操作演示，保证每一个用户都能清楚操作步骤，提高培训效果。
17.进一步的，所述控制主机还用于实时监控每台所述模拟机的操作，所述模拟机的操作视频实时发送到所述控制主机上。
18.通过上述方案，培训师可直接从控制主机上监控员工在模拟机上的操作，及时发现并纠正员工的错误操作，提高培训效果。
19.进一步的，所述控制主机及所述模拟机均可对其操作视频进行录屏，用于后续查看及指导。
20.通过上述方案，员工可以对自己的操作进行录屏，培训完成后可以以第三视角观看录屏，回顾自己的操作，查漏补缺，提高培训效果。
21.进一步的，所述控制主机还包括投影屏，用于将所述控制主机的屏幕放大并投影到所述投影屏上。
22.通过上述方案，与传统培训方式结合，培训师可以通过投影屏现场教学。
23.进一步的，所述控制主机及每台所述模拟机均包括虚拟环境产生器及效果产生器；
24.所述虚拟环境产生器包括计算机硬件单元，用于生成火电机组虚拟环境，对火电机组虚拟环境中的物体及其运动、行为、碰撞作用进行描述，生成左眼及右眼视图，并将所述左眼及右眼视图合成三维立体图像；
25.所述效果产生器为用户与所述火电机组虚拟环境交互的硬件接口装置，包括用于产生沉浸感受的输出设备及用于测定视线方向与手指动作的输入设备；
26.所述虚拟环境产生器还包括软件应用单元，用于处理来自所述输入设备的输入数
据，将输出数据处理为所述输出设备可用的数据，并将所述输入数据及输出数据融合在火电机组虚拟环境中。
27.通过上述方案，实现火电机组虚拟环境，将用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，使用户暂时与真实环境隔离。
28.进一步的，所述输出设备包括头盔显示器与立体声耳机，所述输入设备为头部方位探测器及数据手套。
29.通过上述方案，通过头盔显示器与立体声耳机为用户提供沉浸感受，通过头部方位探测器及数据手套测定用户视线及手指动作输入。
30.进一步的，所述软件应用单元包括用户应用子单元及仿真管理器；
31.所述用户应用子单元用于描述仿真的具体内容，包括仿真的动态逻辑、结构以及仿真对象与用户之间的交互关系；
32.所述仿真管理器是用于协调竟、物、事件及输入信息的软件，以使所述火电机组虚拟环境更加真实有效。
33.通过上述方案，通过用户应用子单元及仿真管理器让用户的感受更解决现实生活，从而提高培训效果。
34.本发明的有益效果如下：
35.1、本发明采用虚拟现实技术实现复杂的火电机组环境，员工可登陆模拟机或控制主机进入火电机组虚拟环境进行自主学习或实操演练，模拟机或控制主机还可以进行事故重现，员工通过模拟机或控制主机还可以进行反事故演习。培训师可以通过控制主机对所有员工进行全方位、系统化的培训；培训师还可以通过控制界面对员工进行分组，对不同分组的员工进行不同内容的培训，培养不同专业的人才；本发明的培训系统不仅实现了对新入职员工统一、系统的培训，还实现了对不同专业类型、不同岗位员工分级别的进一步培训，本发明的培训系统还解决了现实环境中实操、演练难以实现的问题，符合现在智能信息化的时代发展潮流；
36.2、本发明的培训系统能根据用户身份、场景及操作方式的不同选择，筛选出符合用户需求的火电机组虚拟环境，使用户的培训更加接近现实，保证为用户提供良好的培训效果。
37.3、培训师可以通过控制主机远程控制员工的模拟机，并将自己的屏幕共享到员工屏幕，为员工进行正确操作演示，保证每一个用户都能清楚操作步骤，提高培训效果。
附图说明
38.图1是本发明的一种虚拟现实技术的火电机组分布式实景培训系统的结构示意图；
39.图2是图1中控制主机或模拟机的结构框图。
40.附图标记：1、虚拟实训中心；2、控制主机；21、虚拟环境产生器；211、计算机硬件单元；212、软件应用单元；22、效果产生器；3、模拟机。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
43.如图1、图2所示，本实施例提供一种基于虚拟现实技术的火电机组分布式实景培训系统，包括虚拟实训中心1、控制主机2及多台模拟机3。
44.虚拟实训中心1通过透明隔板分割为多个分区，控制主机2及多台模拟机3分布在不同分区，分区的设置可以避免用户在操作时互相干扰，保证用户体验。
45.控制主机2及模拟机3用于生成火电机组虚拟环境，以供用户考察或操作；控制主机2及模拟机3还包括选择界面，以供用户选择身份、场景及操作方式。
46.控制主机2还包括控制界面，用于对多台模拟机3进行集中控制，以对多台模拟机3进行分组，并选择每个分组内的模拟机3的场景及身份、场景及操作方式，控制主机的选择界面与控制界面可通过滑动或点击的方式进行切换。
47.具体的，身份包括新入场员工、外来代培训员工、在岗员工；
48.场景包括锅炉场景、电气场景、热工场景、机务场景；
49.操作方式包括培训方式、实操方式及考试方式。
50.例如，如果员工是热工部门的新入场员工，员工登陆模拟机3后可根据自己的实际身份及需求，选择新入场员工、热工场景及培训方式的选项，模拟机3接收该选项后，筛选出符合要求的场景供员工进入培训。
51.选择界面包括主页面及多个子页面，用户点击主页面上的身份、场景或操作方式进入其选项对应的子页面，子页面为多层，每层子页面上均设有前进、后退及返回主页面选项，用户点击前进选项可进入下一级子页面，点击后退选项可返回上一级页面，点击返回主页面选项可直接返回主页面。
52.控制主机2还用于对模拟机3进行远程控制及屏幕共享，以进行操作演示。培训师可以通过控制主机2远程控制员工的模拟机3，并将自己的屏幕共享到员工屏幕，为员工进行正确操作演示，保证每一个用户都能清楚操作步骤，提高培训效果，即线上教学模式。
53.控制主机2还用于实时监控每台模拟机3的操作，模拟机3的操作视频实时发送到控制主机2上。培训师可直接从控制主机2上监控员工在模拟机3上的操作，及时发现并纠正员工的错误操作，提高培训效果。
54.控制主机2及模拟机3均可对其操作视频进行录屏，用于后续查看及指导。员工可以对自己的操作进行录屏，培训完成后可以以第三视角观看录屏，回顾、分析自己的操作，查漏补缺，提高培训效果。
55.控制主机2还包括投影屏，用于将控制主机2的屏幕放大并投影到投影屏上，与传统培训方式结合，培训师可以通过投影屏现场教学，即线下教学模式。
56.控制主机2及每台模拟机3均包括虚拟环境产生器21及效果产生器22。虚拟环境产生器21包括计算机硬件单元211，用于生成火电机组虚拟环境，对火电机组虚拟环境中的物
体及其运动、行为、碰撞作用进行描述，生成左眼及右眼视图，并将左眼及右眼视图合成三维立体图像；效果产生器22为用户与火电机组虚拟环境交互的硬件接口装置，包括用于产生沉浸感受的输出设备及用于测定视线方向与手指动作的输入设备；虚拟环境产生器21还包括软件应用单元212，用于处理来自输入设备的输入数据，将输出数据处理为输出设备可用的数据，并将输入数据及输出数据融合在火电机组虚拟环境中。
57.具体的，输出设备包括头盔显示器与立体声耳机，输入设备为头部方位探测器及数据手套。
58.软件应用单元212包括用户应用子单元及仿真管理器。用户应用子单元用于描述仿真的具体内容，包括仿真的动态逻辑、结构以及仿真对象与用户之间的交互关系。仿真管理器是用于协调竟、物、事件及输入信息的软件，以使火电机组虚拟环境更加真实有效。
59.本发明采用虚拟现实技术实现复杂的火电机组环境，员工可登陆模拟机3或控制主机2进入火电机组虚拟环境进行自主学习或实操演练，模拟机3或控制主机2还可以进行事故重现，员工通过模拟机3或控制主机2还可以进行反事故演习。
60.培训师可以通过控制主机2对所有员工进行全方位、系统化的培训；培训师还可以通过控制界面对员工进行分组，对不同分组的员工进行不同内容的培训，培养不同专业的人才。
61.本发明的培训系统不仅实现了对新入职员工统一、系统的培训，还实现了对不同专业类型、不同岗位员工分级别的进一步培训，本发明的培训系统还解决了现实环境中实操、演练难以实现的问题，符合现在智能信息化的时代发展潮流。