RU2617972C1 - Simulator for operational and maintenance staff on the basis of virtual reality models of transformer substation - Google Patents
Simulator for operational and maintenance staff on the basis of virtual reality models of transformer substation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617972C1 RU2617972C1 RU2016108116A RU2016108116A RU2617972C1 RU 2617972 C1 RU2617972 C1 RU 2617972C1 RU 2016108116 A RU2016108116 A RU 2016108116A RU 2016108116 A RU2016108116 A RU 2016108116A RU 2617972 C1 RU2617972 C1 RU 2617972C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- simulator
- switching
- operational
- training
- virtual reality
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B19/00—Teaching not covered by other main groups of this subclass
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области информационных технологий и вычислительной техники, а именно к виртуальным тренажерам персонала на основе моделирования подстанций в трехмерном виртуальном пространстве с обеспечением интерактивного взаимодействия оперативного и эксплуатационного персонала подстанций заказчика в целях его обучения методам безопасного проведения работ, в том числе в нештатных ситуациях и способам тренировки с использованием указанных виртуальных тренажеров.The invention relates to the field of information technology and computer technology, namely, to virtual simulators for personnel based on the simulation of substations in three-dimensional virtual space with the interactive interaction of the operational and operational personnel of customer substations in order to teach him methods for safe work, including in emergency situations and training methods using these virtual simulators.
Наиболее близким аналогом предлагаемого решения является система моделирования электрической подстанции для обучения операторов (патент Китая №203165263, 28.08.2013), включающая в себя систему управления, систему динамического захвата движения и систему отображения. Система управления включает в себя управляющий компьютер, который может принимать и передавать сигналы и может выполнять динамическое моделирование движения в соответствии с принимаемыми сигналами. Система отображения включает в себя шлем, используемый для отображения виртуальных сцен. Динамическая система захвата движения и система отображения связаны с системой управления. Управляющий компьютер может выполнять динамическое моделирование движения в соответствии с сигналами, полученными от динамической системы захвата движения и отображения виртуальных сцен на экране перед операторами в режиме реального времени.The closest analogue of the proposed solution is a simulation system of an electrical substation for training operators (Chinese patent No. 203165263, 08/28/2013), which includes a control system, a dynamic motion capture system and a display system. The control system includes a control computer that can receive and transmit signals and can perform dynamic motion simulation in accordance with the received signals. The display system includes a helmet used to display virtual scenes. The dynamic motion capture system and the display system are connected to the control system. The control computer can perform dynamic motion simulation in accordance with the signals received from the dynamic motion capture system and display virtual scenes on the screen in front of operators in real time.
Недостатком ближайшего аналога является упрощенная логическая часть тренажера, которая не представляет возможности математического моделирования энергообъекта, доступные в патентуемой системе. В частности, в аналоге не представлены возможности моделировании релейной защиты и автоматики энергообъекта, моделирования и расчета электрического режима.The disadvantage of the closest analogue is the simplified logical part of the simulator, which does not represent the possibility of mathematical modeling of an energy object available in the patented system. In particular, the analog does not present the possibility of modeling relay protection and automation of an energy facility, modeling and calculation of the electrical mode.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое решение, заключается в создании инструмента для подготовки и тренировки навыков оперативного и ремонтного персонала с целью снижения аварийности и предотвращения травматизма при работе в электроустановках с использованием современных технологий создания виртуальной реальности.The task to which the proposed solution is directed is to create a tool for training and training the skills of operational and repair personnel in order to reduce accidents and prevent injuries when working in electrical installations using modern technologies for creating virtual reality.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества обучения персонала за счет обеспечения максимального приближения к реальным оперативным переключениям и условиям на энергообъекте. Предлагаемый тренажер позволяет моделировать реальное оборудование, проводить тренировки на моделях существующих электрических подстанциях, тренировки, связанные с проверкой рабочего места, осмотром состояния оборудования (например, визуальная проверка изоляторов на наличие сколов и трещин), а также тренировки, отражающие реальные временные затраты на перемещение по подстанции и совершение переключений, за счет наличия системы навигации и анализа действия пользователя в виртуальной среде.The technical result of the invention is to improve the quality of staff training by ensuring maximum approximation to real operational switching and conditions at the power facility. The proposed simulator allows you to simulate real equipment, conduct training on models of existing electrical substations, training related to checking the workplace, examining the condition of the equipment (for example, visual inspection of insulators for chips and cracks), as well as training that reflects the real time cost of moving along substations and switching, due to the presence of a navigation system and analysis of user actions in a virtual environment.
Заявленный технический результат достигается за счет предлагаемого способа тренировки оперативного и эксплуатационного персонала трансформаторной подстанции на основе моделей виртуальной реальности, загруженных на ПК в виде ядра с логической частью тренажера и графической трехмерной оболочкой тренажера, содержащей виртуальную модель трансформаторной подстанции, визуализируют на экране шлема виртуальной реальности, подключенного к ПК, графическую трехмерную оболочку виртуальной подстанции, загруженной в ПК, принимают от логической части тренажера, загруженной в ПК, бланк инструкции выполнения тренировки, отображаемый на дисплее шлема, осуществляют оперативные переключения органов управления в виртуальной среде посредством устройств управления, подключенных к ПК, в соответствии с полученной инструкцией, отслеживают посредством ИК-камер изменение положения тела оператора, информацию об изменениях положения тела и об оперативных переключениях передают через протоколы взаимодействия в логическую часть тренажера, после пересчета режима, данные о положении коммутационных аппаратов и показания приборов передают в графическую оболочку тренажера и отображают на экране шлема виртуальной реальности.The claimed technical result is achieved due to the proposed method for training the operational and operational personnel of the transformer substation based on virtual reality models downloaded to a PC in the form of a core with the logical part of the simulator and a graphic three-dimensional shell of the simulator containing a virtual model of the transformer substation, visualized on the helmet screen of virtual reality, connected to a PC, a graphical three-dimensional shell of a virtual substation loaded into a PC is received from of the part of the simulator loaded into the PC, the form of the training instruction displayed on the helmet display, carry out operational switching of controls in a virtual environment by means of control devices connected to the PC, in accordance with the instructions received, monitor the position of the operator’s body by means of IR cameras, information on changes in body position and on operational switching is transmitted through interaction protocols to the logical part of the simulator, after recalculation of the mode, data on the position of comm utilization apparatuses and instrument readings are transmitted to the simulator's graphic shell and displayed on the helmet screen of virtual reality.
Предлагаемый способ тренировки осуществляется посредством тренировочной станции, включающей ПК с машиночитаемым носителем, содержащим логическую часть тренажера и графическую трехмерную оболочку, клавиатуру, мышь, джойстик, шлем виртуальной реальности, а также периферийные устройства навигации пользователя в виртуальной среде, подключенные к ПК, состоящие из инфракрасной камеры, треккеров мелкой моторики рук и всенаправленной беговой дорожки.The proposed training method is carried out by means of a training station, including a PC with a computer-readable medium containing the logical part of the simulator and a graphic three-dimensional shell, keyboard, mouse, joystick, virtual reality helmet, as well as peripheral devices for user navigation in a virtual environment connected to a PC, consisting of infrared cameras, trekkers fine motor hand and omnidirectional treadmill.
Благодаря наличию системы навигации пользователя в виртуальной среде обратной связи с пользователем обеспечивается возможность создавать такие визуальные эффекты в виртуальной среде, как подсветка органов управления в виртуальной среде при наведении пользователем на него указателя, а также имитация пожара или электрической дуги, возникающих при некоторых ошибочных действиях оперативного персонала. Указанная особенность позволяет проводить наглядные тренировки персонала в максимальном приближении к реальным оперативным переключениям на энергообъекте, что повышает качество обучения оперативного и эксплуатационного персонала трансформаторной подстанции.Thanks to the user navigation system in the virtual environment, the user is provided with the opportunity to create visual effects in the virtual environment, such as highlighting the controls in the virtual environment when the user hovers over it, as well as simulating a fire or an electric arc that occurs during some erroneous operations staff. This feature allows you to conduct visual training of personnel as close as possible to real operational switching at the power facility, which improves the quality of training for operational and operational personnel of the transformer substation.
Далее решение поясняется ссылками на чертежи, на которых приведено следующее:Further, the solution is illustrated by reference to the drawings, which show the following:
Фиг. 1 - принципиальная схема взаимодействия блоков системы и пользователя.FIG. 1 is a schematic diagram of the interaction of system units and a user.
Фиг. 2 - блок-схема тренировочной станции.FIG. 2 is a block diagram of a training station.
Фиг. 3 - блок-схема алгоритма проведения тренировки.FIG. 3 is a flowchart of a training algorithm.
Фиг. 4 - общий вид тренировочной станции.FIG. 4 is a general view of a training station.
На фиг. 1 представлена общая схема взаимодействия между подсистемами: логической частью тренажера (ЛЧТ) и 3-D оболочкой. Ввиду того, что создаваемая система является интеграцией двух подсистем: ЛЧТ и 3-D оболочки, то действия человека, выполняемые в последней (которая является интерфейсом для пользователя), передаются на исполнение в ЛЧТ и их последующую фиксацию в ней. Информационный обмен между подсистемами будет осуществляться посредством локального программного транспортного интерфейса (API СОМ) и основан на транзакционной модели. Все элементы, представленные в визуализации и доступные для управления, будут иметь свой уникальный идентификационный номер (ИН). К таким элементам будут относиться органы управления оборудования в первичной цепи, ключи управления вторичных цепей, измерительные устройства, средства индивидуальной защиты и т.д. За каждым элементом будет закреплен определенный набор доступных действий, которые сможет совершать пользователь в ходе тренировки. Транзакцией называется обмен пакетами данных между подсистемами. Алгоритм обмена изображен на фиг. 3.In FIG. Figure 1 shows the general scheme of interaction between the subsystems: the logical part of the simulator (LST) and the 3-D shell. Due to the fact that the created system is an integration of two subsystems: LST and 3-D shells, the human actions performed in the latter (which is the interface for the user) are transferred for execution to the LST and their subsequent fixation in it. Information exchange between the subsystems will be carried out through the local software transport interface (COM COM API) and is based on a transactional model. All elements presented in the visualization and available for management will have their own unique identification number (ID). Such elements will include equipment controls in the primary circuit, secondary control keys, measuring devices, personal protective equipment, etc. Each element will be assigned a specific set of available actions that the user can perform during the training. A transaction is the exchange of data packets between subsystems. The exchange algorithm is depicted in FIG. 3.
В соответствии с фиг. 3 последовательность информационных потоков при функционировании системы следующая.In accordance with FIG. 3, the sequence of information flows during the functioning of the system is as follows.
Блок 1. Пользователь для начала работы в многопользовательском режиме запускает приложение «Тренажер», осуществляет выбор соответствующего режима и подлежащий отработке сценарий тренировки.
Блок 2. После указанных выше действий пользователя в качестве выходной информации от ЛЧТ и, соответственно, входной для графической 3-D оболочки на данном этапе выступает сцена обучения (виртуальная подстанция) и заложенный сценарий тренировки.
Далее блоки 3 и 4 соответствуют прохождению первой транзакции между ЛЧТ и 3-D оболочкой с целью запуска симуляции для данного пользователя. Это действие выполняется всегда при запуске системы на тренировочной платформе и является неотъемлемым этапом для начала работы.Next,
Блок 3. После выгрузки сцены обучения и заложенного сценария в графическую 3-D оболочку ЛЧТ посредством сетевого интерфейса UDP проводит опрос параллельно работающих тренировочных платформ на предмет того, запущены ли уже симуляции их. Если симуляции уже запущены, то их выполнение временно блокируется на период полной загрузки (следующего Блока 4) на данной тренировочной платформе. Блокировка потока выполнения предусмотрена для того, чтобы корректно выгрузить данные в запускаемую симуляцию о текущем состоянии оборудования, доступного для управления, и таким образом обеспечить синхронизацию данных на параллельных симуляциях, часть из которых могла быть запущена раньше. В случае если на нескольких платформах одновременно начался запуск симуляции, то выполнение первых транзакций выполняется поочередно.
Блок 4. После блокировки потока выполнения (если она имеет место), 3-D оболочка получает от ЛЧТ ИН всех элементов, участвующих в запущенной симуляции и доступных для управления, и данные о первоначальном состоянии элементов. После выполнения данного действия тренировочная платформа готова к работе и проведению тренировки.
Далее непосредственно начинается процесс тренировки. Алгоритм, который реализуется при выполнении любого действия пользователем, описывается блоками 5, 6, 7, 8. Так как тренировка является совокупностью последовательных действий, то информационный обмен между подсистемами в ходе нее полностью описывается этими блоками.Next, the training process begins directly. The algorithm that is implemented when any action is performed by the user is described by
Блок 5. Пользователь выполняет действие в графическом интерфейсе, например, поворачивает ключ управления линейного силового выключателя на отключение.
Блок 6. От 3-D оболочки в ЛЧТ проходит транзакция с информацией о типе воздействия на элемент с ИН N (ключ управления).
Блок 7. Отклик ЛЧТ на совершенное воздействие: заносится изменение в коммутационную модель электрической части подстанции, фиксируются изменения во вторичных цепях (сигнализации, управления и т.д.), осуществляется пересчет электрического режима, изменившегося после изменения состояния системы.
Блок 8. Осуществляется обратная транзакция от ЛЧТ в 3-D Оболочку: передача данных о визуализации по элементу N (например, после отключения выключателя необходимо изменить сигнализацию на щитах пункта управления, показания измерительных приборов, положение и т.д.).Block 8. A reverse transaction is carried out from LST to 3-D Shell: transmission of visualization data by element N (for example, after the circuit breaker is turned off, it is necessary to change the alarm on the control room boards, the readings of measuring instruments, position, etc.).
Блок 9. Условно отображает все множество действий, выполняемых пользователем в ходе тренировки, которые также описываются блоками 5-8.
Блок 10. После завершения тренировки пользователем выполняется завершение симуляции. При этом ЛЧТ определяет число правильных и не правильных действий при совершении тренировки и оценивает их в баллах с соответствующими весовыми коэффициентами. Если достигнуто пороговое число баллов, то тренировка прошла успешно, иначе - неуспешно.
При осуществлении аварийных тренировок, когда при проведении оперативных переключений происходит отказ либо авария по не зависящим от пользователя причинам (момент отказа либо аварии определен заранее и заложен в алгоритм тренировки), предполагается реализовать следующий алгоритм. Так как визуализация этого события предполагает соответствующую транзакцию от ЛЧТ в 3-D оболочку, а генерация транзакций от ЛЧТ не предусмотрена, то с определенной дискретностью, 3-D оболочка будет параллельно посылать запросы в ЛЧТ на предмет наступления аварийного события.During emergency training, when during operational switching a failure occurs or an accident occurs for reasons beyond the control of the user (the moment of failure or accident is determined in advance and incorporated into the training algorithm), it is proposed to implement the following algorithm. Since the visualization of this event implies an appropriate transaction from the LRT to the 3-D shell, and the generation of transactions from the LBT is not provided, with a certain discreteness, the 3-D shell will simultaneously send requests to the LBT regarding the occurrence of an emergency event.
На фиг. 4 изображен общий вид тренировочной подстанции и указаны следующие элементы:In FIG. 4 shows a general view of a training substation and the following elements are indicated:
11. Шлем виртуальной реальности.11. The helmet of virtual reality.
12. Треккер положения рук.12. Tracker position of the hands.
13. ИК-камера.13. IR camera.
14. Всенаправленная беговая дорожка.14. Omni-directional treadmill.
15. Системный блок рабочей станции.15. The system unit of the workstation.
16. Монитор рабочей станции тренажера.16. Monitor workstation simulator.
Тренировочная станция представляет собой персональный компьютер с машиночитаемым носителем, содержащим программное обеспечение, разделенное на два функциональных ядра: логическую часть тренажера (ЛЧТ) и графическую 3D оболочку. Также на компьютер устанавливаются необходимые программы для связи периферийного оборудования в единый комплекс. Неотъемлемой частью тренажера является шлем виртуальной реальности, являющийся средством отображения виртуальной реальности. Для отслеживания локальных перемещений тренируемого персонала, используется ИК-камера.The training station is a personal computer with a machine-readable medium containing software, divided into two functional cores: the logical part of the simulator (BLT) and a 3D graphic shell. Also, the necessary programs are installed on the computer to communicate peripheral equipment into a single complex. An integral part of the simulator is a virtual reality helmet, which is a means of displaying virtual reality. To track the local movements of the trained personnel, an IR camera is used.
Набор периферийных устройств включает в себя:A set of peripherals includes:
- клавиатура служит для навигации по тренировочной станции;- The keyboard is used to navigate the training station;
- мышь - служит для навигации по тренировочной станции;- mouse - serves to navigate the training station;
- шлем виртуальной реальности - служит для отображения 3D-оболочки;- virtual reality helmet - is used to display the 3D shell;
- инфракрасная камера - служит для отслеживания положения тела и движений тренируемого и передачи информации в 3D-оболочку;- infrared camera - serves to track the position of the body and the movements of the trainee and transfer information to the 3D shell;
- джойстик служит для навигации пользователя в виртуальной среде;- the joystick is used to navigate the user in a virtual environment;
- всенаправленная беговая дорожка.- omnidirectional treadmill.
Коммутационный модуль является подсистемой логической части тренажера и отвечает за хранение информации о топологии электрической схемы энергообъекта, текущем состоянии элементов схемы, их расчетных характеристиках. Также коммутационный модуль выполняет анализ схемы с точки зрения правильности топологии при ее построении и отладке.The switching module is a subsystem of the logical part of the simulator and is responsible for storing information about the topology of the electrical circuit of the power facility, the current state of the circuit elements, their design characteristics. The switching module also analyzes the circuit from the point of view of the correctness of the topology during its construction and debugging.
Модуль защиты является подсистемой логической части тренажера и выполняет анализ схемы с точки зрения возможности локализации неисправности, возникшей в узле или зоне. Анализ выполняется автоматически, когда принципиальная электрическая схема сети открывается в приложении «Аниматор схем». При этом создаются списки зон защит, узлов схемы и взаимных блокировок, доступные для просмотра пользователем. Ввод информации о повреждении элемента приводит к отключению участка сети, что также может быть использовано для сверки схемы.The protection module is a subsystem of the logical part of the simulator and performs circuit analysis from the point of view of the possibility of localizing a malfunction that occurs in a node or zone. The analysis is performed automatically when the circuit diagram of the network opens in the application "Schema Animator". This creates lists of protection zones, circuit nodes and deadlocks that are available for viewing by the user. Entering information about the damage to the element leads to the disconnection of the network section, which can also be used to verify the scheme.
Система расчета режима представляет собой встроенный в логическую часть тренажера алгоритм, предназначенный для расчета установившегося электрического режима сети переменного тока моделируемого объекта.The mode calculation system is an algorithm built into the logic part of the simulator, designed to calculate the steady-state electric mode of the AC network of the simulated object.
Перед началом тренировки необходимо загрузить логическую часть тренажера и графическую оболочку (с помощью клавиатуры и мыши), настроить работу шлема виртуальной реальности. Эти функции может выполнять инструктор или администратор системы. Тренируемому необязательно обладать навыками подготовки системы к работе. Надев шлем виртуальной реальности, пользователь начинает тренировку на виртуальной модели трансформаторной подстанции. В предварительно загруженной логической части тренажера записана соответствующая тренировке эталонная последовательность действий, называемая сценарием тренировки. Сценарий содержит правильную последовательность действий, которые должен выполнить пользователь в ходе тренировки. Основным местом проведения тренировки является:Before starting a workout, you need to download the logical part of the simulator and the graphic shell (using the keyboard and mouse), configure the work of the virtual reality helmet. These functions can be performed by an instructor or system administrator. The trainee does not have to have the skills to prepare the system for work. Wearing a virtual reality helmet, the user begins training on a virtual model of a transformer substation. In the preloaded logical part of the simulator, a reference sequence of actions corresponding to the training, called the training scenario, is recorded. The script contains the correct sequence of actions that the user must perform during the training. The main training venue is:
- общеподстанционный пункт управления, содержащий щиты управления;- Substation control room containing control panels;
- открытое распределительное устройство;- open switchgear;
- закрытое распределительное устройство;- indoor switchgear;
- другие производственные помещения энергообъекта, задействованные в процессе переключений.- other production facilities of the power facility involved in the switching process.
В ходе тренировки пользователь взаимодействует с органами управления в виртуальной среде. Информация об изменениях передается через протоколы взаимодействия в логическую часть тренажера, и, после пересчета режима, данные о положении коммутационных аппаратов, показания приборов передаются назад в графическую оболочку тренажера.During training, the user interacts with the controls in a virtual environment. Information about the changes is transmitted through the interaction protocols to the logical part of the simulator, and, after recalculating the mode, data on the position of the switching devices, instrument readings are transmitted back to the graphic shell of the simulator.
Для совершения переключений пользователю необходимо подойти к органу управления на расстояние в виртуальной реальности, не более чем эквивалентное расстоянию вытянутой руки в реальности. Перед глазами пользователя в центре изображения всегда присутствует красный квадрат (прицел), используемый для взаимодействия с элементами графической оболочки. Для осуществления взаимодействия с элементом графической оболочки пользователю взглядом необходимо навести на него прицел. При наведении прицела на органы управления, включается их подсветка, помогающая пользователю с выбором оборудования. Подсветка представляет собой появление красной линии по контуру выбранного элемента, чем достигается его выделение на фоне текстур. Если элемент выбран верно, то пользователь нажимает на клавишу джойстика, чем и осуществляет воздействие на этот элемент.To make the switch, the user needs to approach the control unit at a distance in virtual reality, no more than equivalent to the distance of an outstretched arm in reality. Before the eyes of the user in the center of the image there is always a red square (sight) used to interact with elements of the graphic shell. To interact with an element of the graphical shell, the user needs to look at him with a glance. When aiming at the controls, their backlight turns on, helping the user with the choice of equipment. The backlight is the appearance of a red line along the contour of the selected element, thereby achieving its selection against the background of textures. If the element is selected correctly, then the user presses the joystick key, and this affects the element.
Запуск системы заключается в загрузке необходимого программного обеспечения и настройки периферийных устройств. После запуска системы и настройки начинается тренировка. Отображение виртуальной среды осуществляется посредством шлема виртуальной реальности. Процесс тренировки заключается в выполнении пользователем действий в соответствии с заложенным сценарием обучения. Сценарий тренировки составляется в соответствии с нормативными документами по проведению оперативных переключений (бланками по оперативным переключениям). В ходе тренировки пользователю необходимо перемещаться по модели подстанции, воздействовать на органы управления, использовать средства индивидуальной защиты, вывешивать запрещающие плакаты и т.д. Для перемещения и воздействия на элементы пользователь использует джойстик, всенаправленную беговую дорожку, шлем виртуальной реальности, треккеры мелкой моторики рук и ИК-камеру. Эти инструменты являются главными средствами навигации. Пользователь сам визуально определяет свое положение в виртуальном пространстве. Можно выделить четыре вида двигательной активности пользователя:Starting the system is to download the necessary software and configure peripheral devices. After starting the system and setting up, training begins. The virtual environment is displayed through the virtual reality helmet. The training process consists in the user performing actions in accordance with the training scenario. The training scenario is compiled in accordance with regulatory documents for operational switching (forms for operational switching). During the training, the user needs to move around the substation model, act on the controls, use personal protective equipment, hang up prohibition posters, etc. To move and influence the elements, the user uses a joystick, omnidirectional treadmill, virtual reality helmet, fine hand motor trackers and an infrared camera. These tools are the main means of navigation. The user himself visually determines his position in the virtual space. There are four types of motor activity of the user:
1. Движения рук (мелкая моторика рук)1. Hand movements (fine motor skills)
Здесь для распознавания используются треккеры мелкой моторики рук (на шлеме виртуальной реальности закрепляются устройства жестового управления, распознающие движения рук в поле зрения пользователя). Также для реализации взаимодействия с элементами графической оболочки может использоваться джойстик, с помощью рычагов которого осуществляется перемещение пользователя в пространстве, а с помощью кнопок - взаимодействие с выбранным виртуальным объектом.Here, for recognition, trackers of fine motor skills of hands are used (gesture control devices that recognize hand movements in the user's field of vision are fixed on the virtual reality helmet). Also, to implement interaction with the elements of the graphical shell, a joystick can be used, using the levers of which the user is moved in space, and with the help of buttons, interaction with the selected virtual object is performed.
2. Крупные движения тела (движение корпуса)2. Large body movements (body movement)
Этот вид движений отслеживается ИК-камерой, синхронизированной со шлемом виртуальной реальности. ИК-камера калибруется и фиксирует начальное положение шлема виртуальной реальности в пространстве. Далее во время тренировки ИК-камера отслеживает отклонение положения шлема в пространстве от начального.This type of movement is tracked by an IR camera synchronized with a virtual reality helmet. The IR camera is calibrated and fixes the initial position of the virtual reality helmet in space. Further, during training, the IR camera monitors the deviation of the position of the helmet in space from the initial one.
3. Перемещения в пространстве шагами3. Space moves in steps
Для реализации этого движения в виртуальной реальности используется всенаправленная беговая дорожка. Джойстик может использоваться для перемещения (имитация шагов при нажатии кнопки на джойстике) при отсутствии всенаправленной беговой дорожки или в дополнение к ней.To implement this movement in virtual reality, an omnidirectional treadmill is used. The joystick can be used to move (imitation of steps when pressing the button on the joystick) in the absence of an omnidirectional treadmill or in addition to it.
В любой момент тренировки пользователь может открыть бланк переключений для понимания последовательности выполнения действий посредством зарезервированной для этой функции кнопки на джойстике. Бланк появляется перед глазами пользователя в графической оболочке. Бланк переключений является оперативным документом, в котором указано, какое переключение производится, и приведен перечень действий, необходимых для выполнения в ходе переключений. В ходе тренировки программа оценивает правильность выполняемых действий и после окончания тренировки выдает отчет о проделанных операциях. Оценка осуществляется в специально созданном для этого в логической части тренажера модуле оценки. В него запрограммирована эталонная последовательность действий тренировки (ее сценарий). В ходе тренировки происходит описанный выше информационный обмен между ЛЧТ и графической частью. ЛЧТ передает информацию о выполненных пользователем действиях в модуль оценки и сравнивает получаемую последовательность с эталонной. При совпадении фактического и эталонного действий пользователю начисляются баллы. Их количество зависит от важности выполненного действия: различным действиям присваиваются соответствующие весовые коэффициенты. В результате формируется отчет фактических действий пользователя и его оценка в баллах. Анализ отчета позволяет определить готовность тренируемого к работе на реальном объекте и допущенные ошибки и недочеты.At any time during training, the user can open the switching form to understand the sequence of actions using the button on the joystick reserved for this function. The form appears before the eyes of the user in the graphical shell. The switching form is an operational document that indicates which switching is performed and provides a list of actions required to perform during the switching. During training, the program evaluates the correctness of the actions performed and, after the training is completed, issues a report on the operations performed. Evaluation is carried out in the evaluation module specially created for this in the logical part of the simulator. A reference sequence of training activities (its scenario) is programmed into it. During the training, the information exchange described above between the BLT and the graphic part occurs. LST transmits information about the actions performed by the user to the evaluation module and compares the resulting sequence with the reference one. If the actual and reference actions coincide, points are awarded to the user. Their number depends on the importance of the performed action: the corresponding weighting factors are assigned to various actions. As a result, a report of the user's actual actions and his score in points are generated. Analysis of the report allows you to determine the readiness of the trainee to work on a real object and the mistakes and shortcomings made.
Основным преимуществом разрабатываемого тренажера является наличие визуальной составляющей - графической 3D оболочки и ЛЧТ, работающие совместно. Тренировки, проводимые на разрабатываемом тренажере, будут наглядными и максимально приближенными к реальным оперативным переключениям на энергообъекте. Наличие графической 3D оболочки и использование технологий виртуальной реальности позволяет:The main advantage of the simulator under development is the presence of a visual component - a graphical 3D shell and BLT, working together. Training conducted on the simulator under development will be visual and as close as possible to real operational switching at a power facility. The presence of a 3D graphic shell and the use of virtual reality technology allows you to:
- моделировать реальное оборудование, проводить тренировки на моделях существующих электрических подстанциЙ;- simulate real equipment, conduct training on models of existing electrical substations;
- проводить тренировки, связанные с проверкой рабочего места, осмотром состояния оборудования (например, визуальная проверка изоляторов на наличие сколов и трещин), что невозможно на существующих тренажерах по оперативным переключениям;- conduct training related to checking the workplace, examining the condition of the equipment (for example, visual inspection of insulators for chips and cracks), which is impossible on existing simulators for operational switching;
- проводить тренировки, отражающие реальные временные затраты на перемещение по подстанции и совершение переключений;- conduct training that reflects the real time costs of moving around the substation and making switches;
- создавать такие визуальные эффекты, как пожар или электрическая дуга, возникающие при ошибочных действиях оперативного персонала.- create visual effects such as a fire or an electric arc arising from erroneous actions of operational personnel.
Тренажер предназначен для эксплуатации в центрах подготовки персонала электросетевых компаний и крупных потребителей электрической энергии. Тренажер может быть использован как для подготовки дежурных электромонтеров подстанции, так и для тестирования оперативного персонала. Тренируемый персонал заранее оповещается о сценарии и целях проводимой тренировки (например, тренировки по выводу в ремонт трансформатора). Начав тренировку, персонал открывает бланк переключений в виртуальной среде и начинает последовательно выполнять указанные в бланке действия. За ходом тренировки следит контролирующий персонал, при необходимости дающий советы по взаимодействию с тренажером. После окончания тренировки программой создается протокол, указывающий ошибки (нарушение последовательности действий, невыполнение действия, выполнение лишнего действия или неправильное действие), совершенные в ходе работы.The simulator is intended for use in training centers for personnel of electric grid companies and large consumers of electric energy. The simulator can be used both for training on-duty substation electricians and for testing operational personnel. Trained personnel are notified in advance about the scenario and goals of the training (for example, training on the conclusion of the transformer for repair). Having started training, the staff opens the switching form in the virtual environment and begins to sequentially perform the actions indicated in the form. The training is monitored by supervisory personnel, who, if necessary, give advice on how to interact with the simulator. After training, the program creates a protocol indicating errors (violation of the sequence of actions, failure to perform an action, performing an extra action or an incorrect action) committed during the work.
Области использования системы: подготовка нового персонала и аттестация, повышение квалификации работающего персонала, проведение противоаварийных тренировок.Areas of use of the system: training of new personnel and certification, advanced training of working personnel, conducting emergency training.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108116A RU2617972C1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Simulator for operational and maintenance staff on the basis of virtual reality models of transformer substation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108116A RU2617972C1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Simulator for operational and maintenance staff on the basis of virtual reality models of transformer substation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617972C1 true RU2617972C1 (en) | 2017-04-28 |
Family
ID=58697531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016108116A RU2617972C1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Simulator for operational and maintenance staff on the basis of virtual reality models of transformer substation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617972C1 (en) |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107608232A (en) * | 2017-08-30 | 2018-01-19 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | A kind of intelligent substation real-time simulator based on FPGA |
CN108573529A (en) * | 2018-03-20 | 2018-09-25 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | Method and system for constructing substation virtual reality scene |
CN108877332A (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-23 | 广东畅响源教育科技有限公司 | The VR operating system and method with teaching are operated for analogue simulation |
CN108922301A (en) * | 2018-08-09 | 2018-11-30 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 | Converter station VR virtual framework training system based on VR virtual reality technology |
CN109256000A (en) * | 2018-10-09 | 2019-01-22 | 国网河南省电力公司新密市供电公司 | A kind of method and system of back brake analog board operation |
CN109697903A (en) * | 2019-02-26 | 2019-04-30 | 国家电网有限公司 | A kind of substation relay protection safety practical training method based on VR |
CN109859559A (en) * | 2019-02-19 | 2019-06-07 | 福建省电力有限公司泉州电力技能研究院 | A simulation training method for substation safety compliance |
RU2715148C1 (en) * | 2019-07-24 | 2020-02-25 | Акционерное общество «Центральная пригородная пассажирская компания» | Switching vr-simulator and method of training and assessing competency for cashiers-controllers using it |
CN111553079A (en) * | 2020-04-29 | 2020-08-18 | 武汉船舶职业技术学院 | Three-dimensional power grid training simulation method based on virtual reality technology |
CN111564075A (en) * | 2020-04-28 | 2020-08-21 | 广东电力信息科技有限公司 | Electrical switching field simulation and emulation training system based on VR |
CN112448396A (en) * | 2020-11-17 | 2021-03-05 | 海南省电力学校(海南省电力技工学校) | Self-optimization-seeking load tracking control method for virtual power plant |
CN110718103B (en) * | 2019-09-19 | 2021-04-09 | 深圳供电局有限公司 | Transformer substation electrical equipment simulation operation system based on VR simulation training |
RU2748960C1 (en) * | 2020-11-03 | 2021-06-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ВИАРСИМ" | Simulation complex for safe training of medical personnel in context of pandemic |
CN113450617A (en) * | 2021-06-21 | 2021-09-28 | 国网山东省电力公司鱼台县供电公司 | Electric power construction training system and method based on virtual reality |
CN113674574A (en) * | 2021-07-05 | 2021-11-19 | 河南泊云电子科技股份有限公司 | Augmented reality semi-physical complex electromechanical device training system |
CN114136319A (en) * | 2021-11-10 | 2022-03-04 | 浙江天铂云科光电股份有限公司 | Navigation method and device for infrared chart shooting of substation equipment |
CN115290646A (en) * | 2022-08-01 | 2022-11-04 | 青岛科技大学 | A VR virtual imaging system for qualitative analysis of amber |
RU2784682C1 (en) * | 2022-10-03 | 2022-11-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Движение реальность" | Omnidirectional track for virtual reality |
CN118471044A (en) * | 2024-07-10 | 2024-08-09 | 浙江迈新科技股份有限公司 | Training device and assessment system based on emergent disposition of subway power supply screen |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5320538A (en) * | 1992-09-23 | 1994-06-14 | Hughes Training, Inc. | Interactive aircraft training system and method |
US5577981A (en) * | 1994-01-19 | 1996-11-26 | Jarvik; Robert | Virtual reality exercise machine and computer controlled video system |
RU2004124235A (en) * | 2004-08-11 | 2006-06-20 | Сергей Владимирович Григорьев (RU) | METHOD FOR TEACHING AND / OR CONDUCTING PSYCHOLOGICAL AND PEDAGOGICAL RESEARCHES IN THE FORM OF A GAME HOMEOSTAT AND THE DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
CN104801039A (en) * | 2015-04-30 | 2015-07-29 | 浙江工商大学 | Virtual reality gaming device and scene realization method |
-
2016
- 2016-03-09 RU RU2016108116A patent/RU2617972C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5320538A (en) * | 1992-09-23 | 1994-06-14 | Hughes Training, Inc. | Interactive aircraft training system and method |
US5577981A (en) * | 1994-01-19 | 1996-11-26 | Jarvik; Robert | Virtual reality exercise machine and computer controlled video system |
RU2004124235A (en) * | 2004-08-11 | 2006-06-20 | Сергей Владимирович Григорьев (RU) | METHOD FOR TEACHING AND / OR CONDUCTING PSYCHOLOGICAL AND PEDAGOGICAL RESEARCHES IN THE FORM OF A GAME HOMEOSTAT AND THE DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
CN104801039A (en) * | 2015-04-30 | 2015-07-29 | 浙江工商大学 | Virtual reality gaming device and scene realization method |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108877332A (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-23 | 广东畅响源教育科技有限公司 | The VR operating system and method with teaching are operated for analogue simulation |
CN107608232A (en) * | 2017-08-30 | 2018-01-19 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | A kind of intelligent substation real-time simulator based on FPGA |
CN108573529A (en) * | 2018-03-20 | 2018-09-25 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | Method and system for constructing substation virtual reality scene |
CN108922301A (en) * | 2018-08-09 | 2018-11-30 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 | Converter station VR virtual framework training system based on VR virtual reality technology |
CN109256000A (en) * | 2018-10-09 | 2019-01-22 | 国网河南省电力公司新密市供电公司 | A kind of method and system of back brake analog board operation |
CN109859559A (en) * | 2019-02-19 | 2019-06-07 | 福建省电力有限公司泉州电力技能研究院 | A simulation training method for substation safety compliance |
CN109697903A (en) * | 2019-02-26 | 2019-04-30 | 国家电网有限公司 | A kind of substation relay protection safety practical training method based on VR |
RU2715148C1 (en) * | 2019-07-24 | 2020-02-25 | Акционерное общество «Центральная пригородная пассажирская компания» | Switching vr-simulator and method of training and assessing competency for cashiers-controllers using it |
CN110718103B (en) * | 2019-09-19 | 2021-04-09 | 深圳供电局有限公司 | Transformer substation electrical equipment simulation operation system based on VR simulation training |
CN111564075A (en) * | 2020-04-28 | 2020-08-21 | 广东电力信息科技有限公司 | Electrical switching field simulation and emulation training system based on VR |
CN111553079B (en) * | 2020-04-29 | 2023-06-09 | 武汉船舶职业技术学院 | A 3D Power Grid Training Simulation Method Based on Virtual Reality Technology |
CN111553079A (en) * | 2020-04-29 | 2020-08-18 | 武汉船舶职业技术学院 | Three-dimensional power grid training simulation method based on virtual reality technology |
RU2748960C1 (en) * | 2020-11-03 | 2021-06-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ВИАРСИМ" | Simulation complex for safe training of medical personnel in context of pandemic |
EP4243001A4 (en) * | 2020-11-03 | 2024-10-02 | Obshchestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'Yu "Viarsim" | SIMULATION COMPLEX FOR RISK-FREE TRAINING OF MEDICAL PERSONNEL |
CN112448396A (en) * | 2020-11-17 | 2021-03-05 | 海南省电力学校(海南省电力技工学校) | Self-optimization-seeking load tracking control method for virtual power plant |
CN112448396B (en) * | 2020-11-17 | 2023-11-10 | 海南省电力学校(海南省电力技工学校) | Virtual power plant self-optimizing load tracking control method |
CN113450617A (en) * | 2021-06-21 | 2021-09-28 | 国网山东省电力公司鱼台县供电公司 | Electric power construction training system and method based on virtual reality |
CN113674574A (en) * | 2021-07-05 | 2021-11-19 | 河南泊云电子科技股份有限公司 | Augmented reality semi-physical complex electromechanical device training system |
CN113674574B (en) * | 2021-07-05 | 2023-10-13 | 河南泊云电子科技股份有限公司 | Augmented reality semi-physical complex electromechanical equipment training system |
CN114136319A (en) * | 2021-11-10 | 2022-03-04 | 浙江天铂云科光电股份有限公司 | Navigation method and device for infrared chart shooting of substation equipment |
CN115290646A (en) * | 2022-08-01 | 2022-11-04 | 青岛科技大学 | A VR virtual imaging system for qualitative analysis of amber |
RU2784682C1 (en) * | 2022-10-03 | 2022-11-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Движение реальность" | Omnidirectional track for virtual reality |
RU2816401C1 (en) * | 2023-07-27 | 2024-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (И | Multifunctional virtual training complex for training of students in field of fire safety and protection of population and territories from emergencies |
CN118471044A (en) * | 2024-07-10 | 2024-08-09 | 浙江迈新科技股份有限公司 | Training device and assessment system based on emergent disposition of subway power supply screen |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2617972C1 (en) | Simulator for operational and maintenance staff on the basis of virtual reality models of transformer substation | |
CN102163382B (en) | Live working helmet type simulation training system and method | |
CN102054377B (en) | Remote simulation training system for electrical tests of transformer | |
CN105139714B (en) | The visual simulating training system and method for a kind of Traction Substation of Electric Railway | |
CN109697903A (en) | A kind of substation relay protection safety practical training method based on VR | |
CN106652686A (en) | Relay protection VR training system | |
CN111028603A (en) | Live-line work training method and system for transformer substation based on dynamic capture and virtual reality | |
CN103559822A (en) | Substation simulation training system | |
CN102881202A (en) | Virtual reality based on-load tap switch maintenance training method | |
CN105575206A (en) | Ordnance soldier vocational skill identification virtual examine and training system | |
Tanaka et al. | Immersive virtual training for substation electricians | |
CN107024994A (en) | A kind of nuclear power VR image simulation system and method | |
KR101972269B1 (en) | Simulator for nurturing maintenace personnel at nuclear power plants | |
CN108319160A (en) | Nuclear power plant master control room simulator system based on virtual reality technology | |
CN109147450A (en) | A kind of electric shock accidents dummy emulation method, device and server | |
CN109830138A (en) | radar equipment simulation training system | |
CN116580610A (en) | Virtual transformer station operation and maintenance VR training and real training system | |
RU2611669C1 (en) | Device for training operational personnel of power equipment | |
CN114220308A (en) | Meter installation and power connection operation method based on virtual reality | |
CN109949647A (en) | THDS malfunction elimination training system, Training Methodology and device | |
Strazdins et al. | Virtual reality using gesture recognition for deck operation training | |
Han et al. | Design of simulation training system for fire safety inspection based on computer simulation technology | |
CN106504606A (en) | A Surrounding Laboratory System for Real-Scene Construction of Electric Mining Operation | |
CN112906324A (en) | Large-scale equipment maintenance simulation training device | |
CN111539858A (en) | Application method of VR technology in electric power metering terminal training equipment |