电力安全工器具实物虚拟化方法及装置与流程

1.本发明涉及虚拟现实技术领域，具体地说，涉及一种电力安全工器具实物虚拟化方法及装置。


背景技术：

2.电气安全培训包括三个方面：供电系统的安全、用电设备的安全及人身安全三个方面。随着电网规模不断扩大，采用工作现场观察和实践来提高感知和实践能力的成本不断提高。通过电力安全工器具的培训，可提高用电设备的安全及人身安全。
3.申请号为202011437192.4的专利申请公开了电力安全工器具实物虚拟化装置，其包括红外定位模块和运动捕获模块，红外定位模块和运动捕获模块包括虚实结合验电器和虚实结合接地棒，从而使电力安全工器具实物虚拟化对红外定位与运动捕获相结合的技术实现对位置和电力安全工器具作业动作的模拟。
4.申请号为202010446894.2的专利申请公开了一种应用vr技术的智能家居演示系统，其将数据信息与虚拟场景进行连接，最终使用vr设备可视化，其控制部分采用实物设备，虚拟被控对象为家居场景虚拟化对象，采用实物设备来控制虚拟被控对象，可用于教学展示、市场销售等场景。
5.但是上述专利申请存在以下问题：实物虚拟化装置的用户在使用时，只能对电力安全工器具的培训项目进行枯燥地执行，缺少对培训过程、内容的记录与比较，不利于提高培训成功的效率。同时，实物虚拟化装置的用户在进行培训时，用户根据要求进行作业操作，而现有技术中没有对这些作业操作的动作进行捕捉，用户无法对自身作业操作的动作进行直观的感受，不利于用户找到自身培训的不足。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决现有技术的问题，提供一种电力安全工器具实物虚拟化方法，通过虚拟现实技术完成对电力安全工器具的培训，在培训过程中对培训过程进行记录，提高了用户培训的积极性，对用户培训时作业操作的动作进行捕捉，使用户能够对自身作业操作的动作进行直观的感受。
7.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
8.一种电力安全工器具实物虚拟化方法，包括以下步骤：
9.s1.人机虚拟交互终端通过服务器载入场景数据库的3d场景，与用户交互并检测用户在3d场景中进行电力安全工器具培训的作业操作；
10.s2.动作捕捉单元获取用户在3d场景中进行电力安全工器具培训的动作捕捉视频，并将用户参加培训时的动作捕捉视频传输至客户端；
11.s3.客户端根据id接收用户参加电力安全工器具培训的动作捕捉视频，并根据用户参加电力安全工器具培训的培训内容进行信息推送；
12.s4.培训记录模块记录用户在3d场景中参加的电力安全工器具培训，并根据用户
参加电力安全工器具培训的培训记录对用户进行激励；
13.s5.培训规划模块根据参加电力安全工器具培训的历史培训数据进行人员规划安排，并监测用户参加电力安全工器具培训的培训异常。
14.进一步地，场景数据库的每个3d场景预设电力安全工器具培训的标准操作，若人机虚拟交互终端检测到用户的作业操作与标准操作不同，则进行警示，警示包括语音警示和振动警示中的至少一种。
15.进一步地，动作捕捉单元包括依次连接的反光标识点、高速摄像机、数据传输模块、数据处理模块和数据存储模块，
16.其中，反光标识点附着于用户的身体上，并将红外光反射至高速摄像机；高速摄像机接收反光标识点反射的红外光，并捕捉用户位置信息；数据传输模块将捕捉的用户位置信息传输至数据处理模块；数据处理模块对用户位置信息进行处理，并制作动作捕捉视频；数据存储模块将动作捕捉视频分类存储，并根据用户请求将动作捕捉视频发送至客户端。
17.进一步地，客户端接收用户的动作捕捉视频前需获得服务器传输的授权码，服务器内设置有应用代理，应用代理产生授权码。
18.进一步地，客户端根据用户参加电力安全工器具培训的培训内容进行信息推送，具体为：获取用户参加电力安全工器具培训的培训主题，并根据培训主题进行互联网搜索，搜索内容包括文字、图片及视频；将搜索内容推送至客户端首页，并记录用户对每个搜索内容的点击次数，若搜索内容的点击次数大于预先设定好的次数阈值，则判断此次搜索内容成功；若连续n次推送的搜索内容成功，则在下一次推送搜索内容时向用户进行搜索内容满意度调查。
19.进一步地，培训记录模块根据用户参加电力安全工器具培训的培训记录对用户进行激励，具体为：计算用户参加电力安全工器具培训的总时长，按照培训内容进行分类，并计算每个培训内容分类下用户的培训时长，并根据培训总时长及培训内容分类时长计算得到用户排名；按照培训内容的重要性将培训内容分为非常重要、重要和普通三个级别，培训内容分类按照非常重要、重要和普通的顺序，其排名权重逐渐降低。
20.进一步地，培训规划模块根据参加电力安全工器具培训的历史培训数据进行人员规划安排，具体为：采集每日参加电力安全工器具培训的总人数数据，并进行可视化处理，且在采集设定时间段内参加电力安全工器具培训的总人数之后预测后一天的培训人数，并根据预测的培训人数进行工作人员的规划安排。
21.进一步地，先采集设定时间段内参加电力安全工器具培训的总人数数据，再采用第一预测模型进行后一天的培训人数预测，第一预测模型的公式为：
[0022][0023]
式中，y
′
l
为后一天的培训人数预测值，p为人为设定值，y
i-1
、y
i-2
、y
i-3
……yi-p
为前期培训人数实际值；
[0024]
得到后一天的培训人数预测值y
′
l
后，采用第二预测模型进行当天培训人数预测，第二预测模型的公式为：
[0025]y′
t 1
＝ay
t
(1-a)y
′
t
[0026]
式中，y
′
t 1
为当天的培训人数预测值，y
t
为前一天的培训人数实际值，y
′
t
为前一天的培训人数预测值，a为平滑参数。
[0027]
进一步地，培训规划模块监测用户参加电力安全工器具培训的培训异常时，先将一天划分为24个监测周期，获取每个监测周期的电力安全工器具培训的用电量并进行存储，同时进行可视化处理；再将每个监测周期的用电量与前一天同一监测周期的用电量相比，若两者的差值大于预设的阈值，则通知值班人员进行检查。
[0028]
一种电力安全工器具实物虚拟化装置，用于实现上述任一项的电力安全工器具实物虚拟化方法的步骤，包括：场景数据库、服务器、人机虚拟交互终端、动作捕捉单元、客户端、培训记录模块和培训规划模块，场景数据库、人机虚拟交互终端和客户端分别与服务器连接，培训记录模块和培训规划模块分别与人机虚拟交互终端连接，人机虚拟交互终端和客户端分别与动作捕捉单元连接，
[0029]
其中，场景数据库用于存储多个可交互的3d场景，每个3d场景预设电力安全工器具培训的标准操作；人机虚拟交互终端用于通过服务器载入场景数据库的3d场景，与用户交互并检测用户在3d场景中进行电力安全工器具培训的作业操作；动作捕捉单元用于获取用户在3d场景中进行电力安全工器具培训的动作捕捉视频，并将用户参加培训时的动作捕捉视频传输至客户端；客户端用于根据id接收用户参加电力安全工器具培训的动作捕捉视频，并根据用户参加电力安全工器具培训的培训内容进行信息推送；培训记录模块用于记录用户在3d场景中参加的电力安全工器具培训，并根据用户参加电力安全工器具培训的培训记录对用户进行激励；培训规划模块用于根据参加电力安全工器具培训的历史培训数据进行人员规划安排，并监测用户参加电力安全工器具培训的培训异常。
[0030]
与现有技术相比，本发明通过对电力安全工器具实物进行虚拟化，并通过虚拟现实技术完成对电力安全工器具的培训，且在培训过程中，能够对培训过程进行记录并进行培训时长的排名，提高了用户培训的积极性；同时，对用户培训时作业操作的动作进行捕捉，使用户能够对自身作业操作的动作进行直观的感受，有利于用户找到自身培训的不足；通过对每日培训内容的预测，从而可以提前安排工作人员的工作任务。
附图说明
[0031]
图1为本发明电力安全工器具实物虚拟化方法的流程示意图。
[0032]
图2为本发明电力安全工器具实物虚拟化装置的结构示意图。
[0033]
附图标号说明：
[0034]
场景数据库-1；服务器-2；人机虚拟交互终端-3；动作捕捉单元-4；反光标识点-401；高速摄像机-402；数据传输模块-403；数据处理模块-404；数据存储模块-405；客户端-5；培训记录模块-6；培训规划模块-7。
[0035]
具体实施方
[0036]
下面结合附图和具体实施例对本发明电力安全工器具实物虚拟化方法及装置作进一步说明。
[0037]
请参阅图1，本发明公开了一种电力安全工器具实物虚拟化方法，电力安全工器具实物虚拟化方法包括以下步骤：
[0038]
s1.人机虚拟交互终端通过服务器载入场景数据库的3d场景，与用户交互并检测
用户在3d场景中进行电力安全工器具培训的作业操作。
[0039]
s2.动作捕捉单元获取用户在3d场景中进行电力安全工器具培训的动作捕捉视频，并将用户参加培训时的动作捕捉视频传输至客户端。
[0040]
s3.客户端根据id接收用户参加电力安全工器具培训的动作捕捉视频，并根据用户参加电力安全工器具培训的培训内容进行信息推送。
[0041]
s4.培训记录模块记录用户在3d场景中参加的电力安全工器具培训，并根据用户参加电力安全工器具培训的培训记录对用户进行激励。
[0042]
s5.培训规划模块根据参加电力安全工器具培训的历史培训数据进行人员规划安排，并监测用户参加电力安全工器具培训的培训异常。
[0043]
步骤s1中，场景数据库的每个3d场景预设电力安全工器具培训的标准操作，若人机虚拟交互终端检测到用户的作业操作与标准操作不同，则进行警示。人机虚拟交互终端的警示包括语音警示和振动警示。
[0044]
步骤s2中，动作捕捉单元包括反光标识点、高速摄像机、数据传输模块、数据处理模块和数据存储模块，反光标识点、高速摄像机、数据传输模块、数据处理模块和数据存储模块依次连接。
[0045]
其中，反光标识点附着于用户的身体上，并将红外光反射至高速摄像机，反光标识点包括主动式反光标识点和被动式反光标识点。高速摄像机接收反光标识点反射的红外光，并捕捉用户位置信息。数据传输模块将捕捉的用户位置信息传输至数据处理模块。数据处理模块对捕捉到的用户位置信息进行修正处理并进行三维模型结合，并制作动作捕捉视频。数据存储模块将动作捕捉视频按照不同用户进行分类存储，并根据客户端的用户请求，将该用户的动作捕捉视频至客户端。
[0046]
步骤s3中，客户端接收用户的动作捕捉视频之前需要获得服务器传输的授权码，且服务器内设置应用代理，应用代理产生授权码。服务器将应用代理产生的授权码发送给客户端，客户端接收到服务器传送的授权码后接收用户的动作捕捉视频。
[0047]
客户端根据用户参加电力安全工器具培训的培训内容进行信息推送，具体为：获取用户参加电力安全工器具培训的培训主题，并根据培训主题进行互联网搜索，搜索内容包括文字、图片及视频。将搜索内容推送至客户端首页，并记录用户对每个搜索内容的点击次数，若搜索内容的点击次数大于预先设定好的次数阈值，则判断此次搜索内容成功。若连续n次推送的搜索内容成功，则在下一次推送搜索内容时向用户进行搜索内容满意度调查。
[0048]
步骤s4中，培训记录模块根据用户参加电力安全工器具培训的培训记录对用户进行激励，具体为：计算用户参加电力安全工器具培训的总时长，按照培训内容进行分类，并计算每个培训内容分类下用户的培训时长，并根据培训总时长及培训内容分类时长计算得到用户排名。按照培训内容的重要性将培训内容分为非常重要、重要和普通三个级别，培训内容分类按照非常重要、重要和普通的顺序，其排名权重逐渐降低。其中，具体权重值可人为设定。
[0049]
步骤s5中，培训规划模块根据参加电力安全工器具培训的历史培训数据进行人员规划安排，具体为：采集每日参加电力安全工器具培训的总人数数据，并进行可视化处理，且在采集设定时间段内参加电力安全工器具培训的总人数之后预测后一天的培训人数，并根据预测的培训人数进行工作人员的规划安排。
[0050]
先采集设定时间段内参加电力安全工器具培训的总人数数据，再采用第一预测模型进行后一天的培训人数预测，第一预测模型的公式为：
[0051][0052]
式中，y
′
l
为后一天的培训人数预测值，p为人为设定值，y
i-1
、y
i-2
、y
i-3
……yi-p
为前期培训人数实际值。
[0053]
得到后一天的培训人数预测值y
′
l
后，采用第二预测模型进行当天培训人数预测，第二预测模型的公式为：
[0054]y′
t 1
＝ay
t
(1-a)y
′
t
[0055]
式中，y
′
t 1
为当天的培训人数预测值，y
t
为前一天的培训人数实际值，y
′
t
为前一天的培训人数预测值，a为平滑参数。
[0056]
培训规划模块监测用户参加电力安全工器具培训的培训异常时，先将一天划分为24个监测周期，获取每个监测周期的电力安全工器具培训的用电量并进行存储，同时进行可视化处理。再将每个监测周期的用电量与前一天同一监测周期的用电量相比，若两者的差值大于预设的阈值，则通知值班人员进行检查。
[0057]
综上所述，本发明的电力安全工器具实物虚拟化方法，通过对电力安全工器具实物进行虚拟化，并通过虚拟现实技术完成对电力安全工器具的培训，且在培训过程中，能够对培训过程进行记录并进行培训时长的排名，提高了用户培训的积极性。同时对用户进行培训时作业操作的动作进行捕捉，进而使用户能够对自身作业操作的动作进行直观的感受，有利于用户找到自身培训的不足。最后通过对每日培训内容的预测，从而可以提前安排工作人员的工作任务。
[0058]
请参阅图2，本发明还公开了一种电力安全工器具实物虚拟化装置，本发明的电力安全工器具实物虚拟化装置，可执行本发明的电力安全工器具实物虚拟化方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
[0059]
电力安全工器具实物虚拟化装置包括：场景数据库1、服务器2、人机虚拟交互终端3、动作捕捉单元4、客户端5、培训记录模块6和培训规划模块7，场景数据库1、人机虚拟交互终端3和客户端5分别与服务器2连接，培训记录模块6和培训规划模块7分别与人机虚拟交互终端3连接，人机虚拟交互终端3和客户端5分别与动作捕捉单元4连接。
[0060]
场景数据库1用于存储多个可交互的3d场景，每个3d场景预设电力安全工器具培训的标准操作。人机虚拟交互终端3用于通过服务器2载入场景数据库1的3d场景，与用户交互并检测用户在3d场景中进行电力安全工器具培训的作业操作。动作捕捉单元4用于获取用户在3d场景中进行电力安全工器具培训的动作捕捉视频，并将用户参加培训时的动作捕捉视频传输至客户端5。客户端5用于根据id接收用户参加电力安全工器具培训的动作捕捉视频，并根据用户参加电力安全工器具培训的培训内容进行信息推送。培训记录模块6用于记录用户在3d场景中参加的电力安全工器具培训，并根据用户参加电力安全工器具培训的培训记录对用户进行激励。培训规划模块7用于根据参加电力安全工器具培训的历史培训数据进行人员规划安排，并监测用户参加电力安全工器具培训的培训异常。
[0061]
其中，动作捕捉单元4包括反光标识点401、高速摄像机402、数据传输模块403、数
据处理模块404和数据存储模块405，反光标识点401、高速摄像机402、数据传输模块403、数据处理模块404和数据存储模块405依次连接。反光标识点401用于附着在用户的身体上，并将红外光反射至高速摄像机402。反光标识点401包括主动式反光标识点和被动式反光标识点。高速摄像机402用于接收反光标识点401反射的红外光，并捕捉用户位置信息。数据传输模块403用于将捕捉的用户位置信息传输至数据处理模块404。数据处理模块404用于对捕捉到的用户位置信息进行修正处理并进行三维模型结合，并制作动作捕捉视频。数据存储模块405用于将动作捕捉视频按照不同用户进行分类存储，并根据客户端5的用户请求，将该用户的动作捕捉视频至客户端5。
[0062]
虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的系统中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
[0063]
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0064]
本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0065]
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所揭示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。