一种海缆路由探测模拟训练系统和方法与流程

1.本发明涉及计算机虚拟现实技术领域，特别是涉及一种海缆路由探测模拟训练系统和方法。


背景技术：

2.海缆(submarine cable)是铺设在海底，并用绝缘材料包裹的电缆。主要有两种类型：通信电缆和电力电缆。随着制造业的发展，如今的海底电缆都采用了光纤技术对电话和互联网信号进行传输。海底电缆工程是跨海域联网工程建设的重要组成部分，在实现电网国际化、区域电网互联进程中，具有重要意义。同时，由于地震、海水的腐蚀会对海缆造成损害，使海缆出现通信中断的情况，这时，需要对损害的海缆进行维修。
3.在海缆维修作业时，由于施工单位提供的路由与实际路由往往存在一定距离的偏差，这对故障缆的打捞来说影响非常大，因此就出现了对故障海缆进行精确定位的路由探测设备，对海底光缆路由位置和海缆故障点的探测、定位。
4.目前，传统的海缆路由探测设备的使用训练通常由检测人员使用海缆路由探测设备进行海中实地操作完成，但是海中实景训练，则常常受到硬件条件及气象条件影响，开展起来非常不便，容易造成硬件设备损伤或者检测人员发生意外伤害。
5.因此，亟需一种海缆路由探测模拟训练系统来进行仿真模拟训练，减少硬件设备损伤或者检测人员伤害的发生。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种海缆路由探测模拟训练系统和方法，以解决上述现有技术存在的问题，使训练人员处于高度逼真的环境中，有效的和周围真实的环境进行互动，促进操作者完全投入到海缆工程作业的模拟操作，能够使训练人员在非常接近现实海缆作业的环境中体验现场的操作过程。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种海缆路由探测模拟训练系统，包括vr设备、显示设备、控制主机、定位基站、电源和支架，
8.所述vr设备，用于虚拟海缆路由探测场景及训练操作；
9.所述显示设备，用于显示海缆路由探测模拟训练界面、海缆路由探测虚拟场景；
10.所述定位基站，用于确定所述vr设备的位置；
11.所述控制主机，与所述vr设备、所述显示设备、所述定位基站相关联，所述控制主机用于输出训练项目和展示图像至所述显示设备、输出vr图像信号至所述vr设备、获得所述定位基站的反馈定位信号、判断所述定位信号是否准确；
12.所述电源，用于为所述控制主机、所述显示设备、所述定位基站供电；
13.所述支架的下端固定在所述控制主机上，所述显示设备和所述定位基站固定在所述支架上。
14.优选地，所述控制主机包括存储模块、用户登录模块、模拟训练项目模块、虚拟场
景模块、分析判断模块、通信模块，所述存储模块与所述用户登录模块、所述模拟训练项目模块连接，所述模拟训练项目模块与所述虚拟场景模块连接，所述分析判断模块通过通信模块与所述vr设备连接。
15.优选地，所述模拟训练项目模块包括岸上释放信号模拟任务单元、海面探测任务模拟单元、海底探测任务模拟单元和海缆探测联机训练模拟单元。
16.优选地，所述vr设备包括vr头盔和操作手柄，所述vr头盔与所述操作手柄电性连接，所述vr头盔、所述操作手柄均与所述控制主机连接。
17.优选地，所述操作手柄包括系统按钮和指示灯、触控板、菜单按钮、扳机键、手柄按钮和手柄壳体，
18.所述系统按钮和指示灯，用于开启或休眠所述操作手柄并显示开启状态；
19.所述触控板，用于控制方向；
20.所述菜单按钮，用于激活辅助菜单选项，其中，所述辅助菜单用于供训练者选择操作项目；
21.所述扳机键，用于训练者确定当前操作；
22.所述手柄按钮，用于调节模拟训练过程中的参数；
23.所述系统按钮和指示灯、所述触控板、所述菜单按钮、所述扳机键、所述手柄按钮集成设置于手柄壳体上。
24.还提供了一种海缆路由探测模拟训练方法，采用海缆路由探测模拟训练系统进行海缆路由探测模拟训练，包括以下步骤：
25.开启控制主机、显示设备；
26.选择训练项目，根据所述显示设备上的操作提示穿戴vr设备；
27.开启模拟发信机单元，模拟岸上发信，获得模拟释放信号；
28.基于所述模拟释放信号，模拟海面探测，获得海面模拟探测结果；
29.基于所述海面模拟探测结果，模拟海底探测，标注海缆位置，获得海底模拟探测结果；
30.关闭模拟发信机单元，完成所述海缆路由探测模拟训练。
31.优选地，所述开启模拟发信机单元，模拟岸上发信包括以下步骤：
32.基于所述训练项目，模拟连接线路；
33.模拟连接线路完成后，打开模拟发信机的电源，调节所述模拟发信机的输出频率及电压，启动所述模拟发信机；
34.调节所述模拟发信机的输出电压，获得模拟释放信号。
35.优选地，所述模拟海面探测获得海面模拟探测结果包括以下步骤：
36.连接模拟海面探测棒和模拟接收机；
37.吊装所述模拟海面探测棒，开启所述模拟接收机，调整所述模拟接收机的信号放大倍数；
38.利用模拟所述模拟海面探测棒和所述模拟接收机，获取船舶航线、观察所述模拟接收机读数、标注海缆位置，获得所述海面模拟探测结果。
39.优选地，所述模拟海底探测，标注海缆位置，获得海底模拟探测结果包括：
40.采用移动探测，判断所述海缆位置，并在海图上标注多个所述海缆位置，获得所述
海底模拟探测结果。
41.本发明公开了以下技术效果：
42.本发明提供的海缆路由探测模拟训练系统和方法，采用vr设备能让用户在高沉浸度的虚拟环境下进行海缆工程作业的模拟操作，可以让训练者能够在非常接近现实海缆作业的环境中体验现场的操作过程。能够有效的和周围真实的环境进行互动，使训练者处于高度逼真的环境中，可有效促进操作者完全投入到当前的任务中。系统还可以精确地测量到操作信息，训练者可以从中学到要点并能将这些技能转化到实际的工程作业中。另外，本系统集成度高，方便操作和使用。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例中海缆路由探测模拟训练系统部分结构示意图；
45.图2为本发明实施例中控制主机的组成示意图；
46.图3为本发明实施例中模拟海缆路由探测训练的流程示意图。
47.其中，1为控制主机，2为显示设备，3为支架，4为定位基站。
具体实施方式
48.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，所描述的实施例仅仅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。
49.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
50.本发明提供一种海缆路由探测模拟训练系统和方法，参照图1
‑
3所示。
51.本发明提供的海缆路由探测模拟训练系统，该系统包括vr设备、显示设备2、控制主机1、定位基站4、电源和支架3，控制主机1与vr设备、显示设备2、定位基站4相关联，支架的下端固定在控制主机1上端面，显示设备2和定位基站4固定在支架上，使显示设备2、控制主机1、定位基站4通过支架3集成为一体，方便操作和使用。
52.其中，控制主机1用于输出训练项目和展示图像至显示设备2、输出vr图像信号至vr设备、获得定位基站4的反馈定位信号、判断定位信号是否准确，控制主机1包括存储模块、用户登录模块、模拟训练项目模块、虚拟场景模块、分析判断模块和通信模块，当训练者使用海缆路由探测模拟训练系统时，通过用户登录模块登录该系统，并根据个人训练目的选择模拟训练项目，控制主机1根据训练者选择的模拟训练项目由虚拟场景模块提供虚拟场景并通过通信模块传输至vr设备，为训练者提供逼真的虚拟训练环境，并且该虚拟场景通过显示设备2进行显示。对训练过程中的结果进行分析判断，给出训练评价。
53.系统中的vr设备包括vr头盔和操作手柄，vr头盔与操作手柄电性连接，vr头盔、操
作手柄均与控制主机1连接。vr头盔是一种利用头戴式显示器，可将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。操作手柄包括系统按钮和指示灯、触控板、菜单按钮、扳机键、手柄按钮和手柄壳体，系统按钮和指示灯、触控板、菜单按钮、扳机键和手柄按钮集成设置于手柄壳体上。在进行模拟训练时，训练者按下系统按钮激活操作手柄并通过指示灯了解当前操作手柄的工作状态，通过触控板进行训练过程中的方向控制，通过菜单按钮激活辅助菜单选项，在训练中调出特定的操作菜单，例如：在海缆探测联机训练中，单击菜单按钮，调出界面，然后单击触控板向上按钮，可调出发送信息的对话选项。通过扳机键对当前信息或对象进行确认操作。
54.利用本实施例中的海缆路由探测模拟训练系统进行的海缆路由探测模拟训练方法，包括以下步骤：
55.开启控制主机1、显示设备2和vr设备。
56.控制主机1和现实设备启动后，训练者根据训练目的选择训练项目，并进一步设置训练项目所需要模拟的训练环境。
57.根据显示设备2所显示的提示信息，穿戴完毕vr设备，等待训练开始提示。
58.接收到训练开始提示，开启模拟发信机单元，模拟正确连接线路，具体过程为：插好电源线，接通电源，使用信号连接线将信号输出端连接到海缆的铜导线，接地端连接地线并做好接地，线路连接正确后，打开模拟发信机电源开关，预热20秒，调节模拟发信机的输出电压为0，并调节模拟发信机的频率。按动手柄上的扳机键输出信号，调节模拟发信机的输出电压，获得释放信号。
59.在连接线路时，如果线路连接出现错误，则计入操作错误步骤中。如果模拟发信机操作顺序不当会触发设备损坏事故，则显示任务终止。
60.模拟发信机的释放信号完成后，切换任务，进行海面探测模拟训练。连接模拟海面探测棒和模拟接收机，将模拟海面探测棒吊装于船舷一侧，打开模拟接收机的电源开关，调整模拟接收机的信号放大倍数，根据目标海缆位置确定船舶航线，观察模拟接收机指针，并采用零值法判断海缆位置、在模拟海图上标注海缆位置，重复根据目标海缆位置确定船舶航线，观察模拟接收机指针，并采用零值法判断海缆位置、在模拟海图上标注海缆位置这一过程3次，得到3次标注结果并提交，完成海面探测模拟任务。在这一过程中，虚拟操作手柄出现在虚拟场景中，操作中可以通过控制操作手柄完成对海缆位置标注的全过程。具体操作为：通过手柄选中增益调整增/减按钮，扣动扳机键，可对增益大小进行调整。在虚拟航行过程中，观察接收机读数，在判断的海缆位置点击触控板向下键，标注当前坐标。光标选中海图上某点，扣动扳机键进行确认，作为船舶航行的目标点，船舶可自行移动。在训练过程中可记录船舶移动的轨迹，利用虚拟图钉标注海缆位置的探测坐标点。通过手柄触控板来增加及减小船速的最大速度。
61.完成海面探测模拟任务后，切换海底探测任务场景，进行海底探测模拟任务。训练人员进行移动探测，这时在显示设备2上显示出训练者模拟人物的移动探测状态，训练者在移动的同时观察探测棒指示灯，根据指示灯的提示并采用零值法判断海缆位置，判断完成后进行3个探测标注点的标注后，提交标注结果，完成模拟海底探测任务。在这一过程中，如果标注点出现偏差时，则显示相关数据，在标注点的图钉上面显示一个标签面板，将偏差数据显示在上面。
62.当海底海缆路由探测模拟训练结束后，控制主机1得出考核结果并显示在显示设备2上。
63.进一步优化方案，利用本实施例中的海底海缆路由探测模拟训练系统还可以进行海缆探测联机训练。利用多个海底海缆路由探测模拟训练系统分别模拟岸边发信与海面探测。操作相互独立，数据相互关联，配合通讯功能模块完成联机训练。单击菜单按钮，调出界面，然后单击触控板向上按钮，可调出发送信息的对话选项，手柄触碰需发送的内容，扣动扳机键可发送当前内容至海面或海岸协作者。
64.本实施例中的海缆路由探测模拟训练系统可以让学员在高沉浸度的模拟环境下进行海缆路由探测的模拟操作，可以让训练者能够在非常接近现实海缆作业的环境中体验现场的操作过程。能够有效的和周围真实的环境进行互动，让训练者处于高度逼真的环境中，有效促进操作者完全投入到当前的任务中。系统还应能够精确地测量到操作信息，训练者可以从中学到要点并能将这些技能转化到实际的工程作业中。
65.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
66.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。