基于激光雷达和投影技术的防人因失误培训系统的制作方法

本公开属于核电，具体涉及一种基于激光雷达和投影技术的防人因失误培训系统。

背景技术：

1、核电作为复杂人机系统，防止人因失误是核电运营中需要关注的重点问题。随着智能化技术迅猛发展，人因失误培训也从传统装置逐步向智能化装置方向发展，目标是进一步提高人员效能和人因可靠性培训的效果。

2、据统计，核电现场每年现场作业约为2万项以上，其中高频、高风险作业500项以上，为避免人因失误，每项作业中至少包含3项以上防人因失误工具。但是人因事件仍然无法规避，分析其根本原因后发现，大部分人因事件是因为防人因失误工具使用不足而导致，防人因失误工具使用的方法不当和使用意识不足，是核电行业亟待解决的问题和痛点。

3、随着核电数字化和智能化转型，防人因失误培训需求呈现强烈增长趋势，通过与核电业主不同专业人员沟通和人因事件分析发现，在核电厂规程操作过程中现场存在的主要问题如下：

4、1)现场未按照规程要求确认操作对象；

5、2)现场未按照规程要求确认状态响应；

6、3)规程关键步骤缺少监护或无效监护；

7、4)三向交流过程关键信息丢失而导致存在误解；

8、5)规程存在跳步或漏步。

9、因此，按照rasmussen的srk模型，任务可分为技能型(skill-based，sb)任务、规则型(rule-based，rb)任务和知识型失误(knowledge-based，kb)任务，基于核电现有大部分任务场景都是规则型任务的特点，有必要以规则型任务场景和防人因失误工具为基础，从规程执行全过程防人因失误的角度开展防人因失误。

10、传统防人因失误培训中使用一种宫格毯进行防人因培训，但是宫格毯实体是印刷的，无法根据规程的编号进行修改，一旦涉及新的规程或变更，就需要重新制作。此外，这种方式受场地限制无法增加宫格单元规模，也无法执行非常复杂的工单，并存在滑倒等安全隐患。传统方法也无法灵活设置更多场景，也无法进行灵活路线变更，因此亟需改进放人因失误培训模式。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，提供了一种基于激光雷达和投影技术的防人因失误培训系统。

2、根据本公开实施例的一方面，提供一种基于激光雷达和投影技术的防人因失误培训系统，所述系统包括服务端、学员客户端和教员客户端；

3、服务端包括：宫格图关联模块、宫格图关联模块、评分标准编辑模块、成绩管理模块、系统管理模块；宫格图关联模块，用于增加、编辑和删除操作单所需的宫格图；宫格图关联模块，用于增加、编辑和删除操作单；评分标准编辑模块，用于增加、编辑和删除评价标准；成绩管理模块，用于学员考试成绩的查询、统计、导出和打印；系统管理模块，用于静态数据配置、用户配置和菜单配置；

4、教员客户端包括：智能平板教员模块，用于教职人员在平板上实现上机学员选择、操作单选择、操作步骤评分、成绩发布与查询、成绩打印功能；

5、学员客户端包括学员交互平板、计算处理单元、互动投影模块、激光雷达数据采集模块，学员交互平板，用于学员在平板上对操作单中操作单步骤执行圈画操作；互动投影模块，用于正面投影屏幕展示当前操作单和圈画情况，展示宫格图以及学员在宫格图所处的位置，还用于地面投影展示上、下、左、右、确定、返回按钮用于交互，接受学员脚步和手势触摸信息并向服务端传递数据，通过视觉、手部、脚步多维度智能互动执行操作单，实现防人因工具使用的培训。

6、在一种可能的实现方式中，服务端包括显示屏、计算单元模块、网络传输模块，计算单元模块是服务端任务处理中心模块，用于通过网络传输模块连接所有外部设备。

7、在一种可能的实现方式中，学员客户端的学员交互平板包括两台，其中一台用于显示操作单，学员对操作单中的工作步骤进行确认操作；另一台用于双人培训时，扮演操作人员角色的学员持有，用于记录操作信息；扮演唱票和监护角色的学员各持有一台交互平板进行唱票和工作步骤确认。

8、在一种可能的实现方式中，学员客户端交互平板的计算处理单元接受激光雷达采集的学员脚步信息进行数据处理，然后传输给服务端进行逻辑处理；

9、学员客户端交互平板和教员客户端的计算处理单元采用单独的多显示图形卡向互动投影模块输出视频信号，互动投影模块，采用悬挂在顶部的多台投影设备把影像效果同时投射到地面和墙面投影幕布；当学员走至投影区域时，通过系统算法识别，学员能够直接使用双脚踩踏地面投影与投影幕布上的虚拟场景进行交互，互动效果就会随着学员脚步产生相应的变换；地面互动投影集成虚拟仿真技术、图像识别技术，用于输出计算处理单元传输的图像信息，同时可识别菜单效果实现人机交互；激光雷达数据采集模块独立于互动投影模块存在；激光雷达数据采集模块通过雷达触控技术在空气中形成一道不可见的多点触摸墙；激光雷达数据采集模块支持多点触控，支持多个使用者在不同位置同时使用。

10、在一种可能的实现方式中，互动投影模块能够通过踩踏投影画面利用红外雷达传感器识别脚部的动作进行操作，学员客户端在首页上面能够首先进行场景与操作单的选择，通过红外雷达的监测操作人员具体操作按键是上、下、左、右、返回、确定按键中的任意一个，并通过识别进行按键反馈，做出踩踏效果以及相关系统反应；

11、教员客户端配合服务端和学员客户端使用，通过无线网络传输的方式获取学员客户端选择信息并和服务端进行数据交互，能够获取操作单信息、操作单电子化显示、评分、成绩查询和打印功能。

12、在一种可能的实现方式中，系统通过以下步骤实现防人因失误培训：

13、服务端根据工单每个步骤拆解出的设备编码和操作，形成宫格图；

14、在宫格图对应位置上配置需要进行的工单步骤和人因失误陷阱，确定评分标准；

15、将确定的宫格图推送至教员客户端；

16、教员在教员客户端选择参与培训的学员；

17、学员根据收到的指令在学员客户端开始执行工单；

18、学员根据工单提示在学员客户端进行操作到达预期位置，避开陷阱；

19、教员在教员客户端根据学员步骤动作在对应步骤评分，系统同时结合预制规则判定学员是否在预期位置；

20、学员继续根据学员客户端的工单提示依次进行操作直至工单结束；

21、系统根据教员客户端和预制规则给出成绩和扣分项。

22、本公开的有益效果在于：

23、(1)采用激光雷达结合投影的方式捕捉脚步动作，代替传统考官进行肉眼判断学员操作的正确与否。

24、(2)自动位置判分和记分，取代考官的判定，使教员将注意力集中到学员动作和交流。

25、(3)本公开基于现场工作人员在不同类型工作步骤中的行为模式，以及不同的人因失效问题，将工单中的工作步骤与防人因失误培训步骤进行松耦合，能够通过自由组合实现无代码编辑情况下，将防人因失误智能培训要求与工单工作步骤进行映射，由此能够灵活地适应各种不同操作工单甚至未来修改的新工单。

26、本公开更加强调利用数字化技术辅助降低教员的负荷，能够更有效地针对人因失效点以智能化手段替代传统培训方法，给予工作人员更多的辅助和支持，提高兴趣和沉浸度，从而达到真正提高培训效能的目标。本产品已经在部分单位获得应用。