本发明涉及虚拟现实仿真技术领域，具体地指一种增强虚拟现实的电力设备培训系统及方法。
背景技术：
随着虚拟现实技术的不断发展，虚拟现实技术逐渐在电力培训领域进行相关研究和应用，很多学者都在积极研究虚拟现实技术在电力培训领域的应用，并相继建立了虚拟现实仿真的培训室，将科研成果迅速转化成使用技术。但是就目前研究的进度而言，对应的电力测试装置校准培训虚拟现实装置还需要更深入的研究。
目前，各培训机构对人员进行校准培训还是采用传统课本教学和实物操作的形式，虽然培训人员可以直观的面对真实设备进行操作，但培训过程中主要存在两个问题，第一培训人员操作不够熟练，误操作可能导致设备损坏；第二，由于操作的设备很多涉及高电压和大电流、如果操作不当可能导致培训人员受伤甚至死亡。
技术实现要素：
本发明提供一种增强虚拟现实的电力设备培训系统及方法，该系统及方法能提高电力设备培训的可操作性、直观性和安全性。
为实现此目的，本发明所设计的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：它包括ar(augmentedreality，增强现实)装置、信息处理模块、逻辑处理模块、响应反应模块和渲染模块，其中，ar装置用于对模拟电力培训校准装置和模拟待校准电力培训装置进行图像扫描，生成电力培训校准装置实景状态图像；
信息处理模块用于接收模拟电力培训校准装置对模拟待校准电力培训装置的校准过程操作数据，信息处理模块还用于将电力培训校准装置实景状态图像转换为电力培训校准实景三维图像数据；逻辑处理模块用于对电力培训校准实景三维图像数据和校准过程操作数据进行逻辑树分析生成响应反馈信息；响应反应模块用于对响应反馈信息进行数据图像重构生成响应反馈图像；渲染模块用于将响应反馈图像渲染成相应的三维ar画面；
ar装置还用于将三维ar画面进行ar显示。
本发明的有益效果在于：
本发明利用图像扫描模块生成电力培训校准装置实景状态图像，并利用逻辑处理模块接收的电力培训校准实景三维图像数据和校准过程操作数据生成响应反馈信息，然后利用渲染模块将响应反馈图像渲染成相应的三维ar画面进行ar显示，使得用户能在增强虚拟现实场景下进行模拟电力培训校准装置对模拟待校准电力培训装置校准操作的培训，上述设计方案具备真实电力设备模拟装置操作，相比传统面对真实设备的操作培训，更加安全可靠，给培训人员带来了更直观的操作感受，同时，拥有比纯虚拟现实培训更真切的操作感受。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
其中，1—模拟测试装置、2—导线、3—ar装置、4—电力设备培训装置、5—模拟电力培训校准装置、6—模拟待校准电力培训装置、7—图像扫描模块、8—ar眼镜、9—信息处理模块、10—逻辑处理模块、11—响应反应模块、12—渲染模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所设计的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：它包括ar装置、信息处理模块9、逻辑处理模块10、响应反应模块11和渲染模块12，其中，ar装置用于对模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6进行图像扫描，生成电力培训校准装置实景状态图像；
信息处理模块9用于接收模拟电力培训校准装置5对模拟待校准电力培训装置6的校准过程操作数据(例如装置启动、电压、电流相位和幅值调节等)，信息处理模块9还用于将电力培训校准装置实景状态图像转换为电力培训校准实景三维图像数据；逻辑处理模块10用于对电力培训校准实景三维图像数据和校准过程操作数据进行逻辑树分析生成响应反馈信息；响应反应模块11用于对响应反馈信息进行数据图像重构生成响应反馈图像；渲染模块12用于将响应反馈图像渲染成相应的三维ar画面；ar装置还用于将三维ar画面进行ar显示。
上述技术方案中，将原校准装置、测试装置去除内部电路，并且保留壳体上的按键、接线口、旋钮和开关形成模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6。本实施例中，实验室的各种布置是真实的，装置外观是真实的，接线是真实的，其余的校准和操作现实均由数据体现。
上述技术方案中，模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6构成模拟测试装置1，图像扫描模块7和ar眼镜8构成ar装置3，信息处理模块9、逻辑处理模块10、响应反应模块11和渲染模块12构成电力设备培训装置4，ar模块3通过蓝牙与电力设备培训装置4进行信息交互。上述模拟测试装置1、ar装置3和电力设备培训装置4布置在培训实验室中。
上述技术方案中，所述ar装置中的图像扫描模块7利用模块中的摄像头对模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6进行图像扫描，生成电力培训校准装置实景状态图像，信息处理模块9将电力培训校准装置实景状态图像转换为电力培训校准实景三维图像数据，该实景三维图像数据包含模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的三维坐标数据和实时设备状态图像数据，实时设备状态图像数据包括模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的开关位置状态数据、旋钮档位状态图像数据等。
上述技术方案中，所述信息处理模块9用于将电力培训校准装置实景状态图像通过特点识别方法转换为电力培训校准实景三维图像数据。
上述技术方案中，所述逻辑处理模块10利用逻辑树分析方法以及预存于逻辑处理模块10中的校准过程流程和操作流程步骤，对所述校准过程操作数据进行分析处理，首先，依据模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的实时设备状态图像数据和本次模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的校准操作图像数据；其次，通过逻辑树查找该校准流程对应的校准操作的目的，再依据逻辑设定的培训目的，例如考察培训人员异常处理能力、考察培训人员正常操作能力等，确定模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的本次操作后，装置操作过程应实时显示的图像信息，及本次操作完成后后续响应图像信息；最后，得到模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6校准过程中的校准操作图像信息及对应的校准参数图像信息，逻辑处理模块10将模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6校准过程中的校准操作图像信息及对应的校准参数图像信息与电力培训校准实景三维图像数据按照响应时间顺序进行封装生成关于校准培训的响应反馈信息，根据培训目的，可模拟各种可能发生的校准培训问题。
所述模拟电力培训校准装置5的校准过程中的校准参数图像信息包括各个校准操作中模拟电力培训校准装置5的输出全电压幅值和相位及波形图像、阻性电流的幅值和相位及波形图像、容性电流的幅值和相位及波形图像，模拟待校准电力培训装置6的校准过程中的校准参数图像信息包括各个校准操作中模拟待校准电力培训装置6的检测全电压的幅值和相位及波形图像、阻性电流的幅值和相位及波形图像、容性电流的幅值和相位及波形图像。
上述模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的校准参数图均为三维数据属性下的展示图像，该展示图像与对应的各个校准操作图像信息、装置的三维坐标位置信息及实时设备状态图像数据进行封装后即可生成关于三维数据属性的校准培训的响应反馈信息。
上述技术方案中，所述响应反应模块11接收关于校准培训的响应反馈信息，并利用数据图像重构技术，对关于校准培训的响应反馈信息进行处理，生成关于校准培训的响应反馈图像，该反馈图像包含关于校准培训过程的三维图像数据，以及模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6对应的三维坐标位置信息，以上关于校准培训过程的三维图像数据包括校准培训过程的各个操作过程的三维图片以及各个操作过程所对应的三维校准参数图像数据，上述，三维校准参数图像可逼真的模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的状态图像数据。
上述技术方案中，所述模拟电力培训校准装置5用于模拟输出模拟待校准电力培训装置6校准所需的全电压、阻性电流、容性电流。
上述技术方案中，所述渲染模块12将关于校准培训的响应反馈图像利用立体三维渲染技术渲染成相应的三维ar画面，所述ar装置中的ar眼镜8用于将三维ar画面进行ar显示。ar显示让模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6与其状态图像数据完美结合，增强培训的真实感。
上述技术方案中，所述电力培训校准装置实景状态图像还包括模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6所处的培训教室环境图像。使培训学员在ar培训时，感受更加接近真实培训场景。
本实施例中，对模拟电力培训校准装置5可以为氧化锌避雷器测试仪校准装置，模拟待校准电力培训装置6可以为氧化锌避雷器测试仪；氧化锌避雷器测试仪校准装置对氧化锌避雷器测试仪的校准过程操作数据包括装置启动、电压、电流相位和幅值调节等数据。
模拟电力培训校准装置5的电流线接口及电压线接口与模拟待校准电力培训装置6的电流线接口及电压线接口之间通过导线2连接。模拟电力培训校准装置5通过导线2向模拟待校准电力培训装置6，例如氧化锌避雷器测试仪校准装置模拟输出全电压、阻性电流和容性电流信号等，对氧化锌避雷器测试仪对进行校准操作。
一种增强虚拟现实的电力设备培训方法，它包括如下步骤：
步骤1：利用模拟电力培训校准装置5对模拟待校准电力培训装置6进行校准操作；
步骤2：图像扫描模块7对模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6进行图像扫描，生成电力培训校准装置实景状态图像；
步骤3：信息处理模块9接收模拟电力培训校准装置5对模拟待校准电力培训装置6校准过程中模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的校准过程操作数据，并且，信息处理模块9还将电力培训校准装置实景状态图像转换为电力培训校准实景三维图像数据；
步骤4：逻辑处理模块10对电力培训校准实景三维图像数据和校准过程操作数据利用逻辑树分析生成响应反馈信息；
步骤5：响应反应模块11对响应反馈信息进行数据图像重构生成响应反馈图像；
步骤6：渲染模块12将响应反馈图像渲染成相应的三维ar画面；
步骤7：ar眼镜8将三维ar画面进行ar显示，使得用户在增强虚拟现实场景下进行模拟电力培训校准装置5对模拟待校准电力培训装置6校准操作的培训，利用增强虚拟现实进行培训，降低了电力设备的培训成本，减少了误操作对设备的损坏和人员的伤害，使得用户可直观生动的对电力设备的测试装置进行校准培训，具有更好的培训效果。
用户在培训时，佩戴图像扫描模块7和ar眼镜8，然后对模拟电力培训校准装置5的电流线接口及电压线接口与模拟待校准电力培训装置6的电流线接口及电压线接口通过导线2进行接线，并对模拟电力培训校准装置5和模拟待校准电力培训装置6的按键、旋钮和开关进行操作，并结合各个校准操作和对应的校准参数的ar展示即可进行电力设备培训。
本发明采用增强虚拟现实技术对人员进行培训，既能保证培训人员的实际体验感，同时又保证了培训人员的人身安全，该技术利用电力模拟装置和虚拟现实技术，给培训人员更直观的操作感受，拥有其它培训难以比拟的培训优势。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
1.一种增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：它包括ar装置、信息处理模块(9)、逻辑处理模块(10)、响应反应模块(11)和渲染模块(12)，其中，ar装置用于对模拟电力培训校准装置(5)和模拟待校准电力培训装置(6)进行图像扫描，生成电力培训校准装置实景状态图像；
信息处理模块(9)用于接收模拟电力培训校准装置(5)对模拟待校准电力培训装置(6)的校准过程操作数据，信息处理模块(9)还用于将电力培训校准装置实景状态图像转换为电力培训校准实景三维图像数据；逻辑处理模块(10)用于对电力培训校准实景三维图像数据和校准过程操作数据进行逻辑树分析生成响应反馈信息；响应反应模块(11)用于对响应反馈信息进行数据图像重构生成响应反馈图像；渲染模块(12)用于将响应反馈图像渲染成相应的三维ar画面；ar装置还用于将三维ar画面进行ar显示。
2.根据权利要求1所述的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：所述ar装置中的图像扫描模块(7)用于对模拟电力培训校准装置(5)和模拟待校准电力培训装置(6)进行图像扫描，生成电力培训校准装置实景状态图像，信息处理模块(9)将电力培训校准装置实景状态图像转换为电力培训校准实景三维图像数据，该实景三维图像数据包含模拟电力培训校准装置(5)和模拟待校准电力培训装置(6)的三维坐标数据和实时设备状态图像数据。
3.根据权利要求1或2所述的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：所述信息处理模块(9)用于将电力培训校准装置实景状态图像通过特点识别方法转换为电力培训校准实景三维图像数据。
4.根据权利要求1所述的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：所述逻辑处理模块(10)利用逻辑树分析方法以及预存的校准过程流程和操作流程步骤，对所述校准过程操作数据进行分析处理得到模拟电力培训校准装置(5)和模拟待校准电力培训装置(6)校准过程中的校准操作图像信息及对应的校准参数图像信息，逻辑处理模块(10)将模拟电力培训校准装置(5)和模拟待校准电力培训装置(6)校准过程中的校准操作图像信息及对应的校准参数图像信息与电力培训校准实景三维图像数据进行封装生成关于校准培训的响应反馈信息。
5.根据权利要求4所述的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：所述响应反应模块(11)接收关于校准培训的响应反馈信息，并利用数据图像重构技术，对关于校准培训的响应反馈信息进行处理，生成关于校准培训的响应反馈图像。
6.根据权利要求4所述的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：所述模拟电力培训校准装置(5)的校准过程中的校准参数图像信息包括各个校准操作中模拟电力培训校准装置(5)的输出全电压幅值和相位及波形图像、阻性电流的幅值和相位及波形图像、容性电流的幅值和相位及波形图像，模拟待校准电力培训装置(6)的校准过程中的校准参数图像信息包括各个校准操作中模拟待校准电力培训装置(6)的检测全电压的幅值和相位及波形图像、阻性电流的幅值和相位及波形图像、容性电流的幅值和相位及波形图像。
7.根据权利要求1所述的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：所述模拟电力培训校准装置(5)用于模拟输出模拟待校准电力培训装置(6)校准所需的全电压、阻性电流、容性电流。
8.根据权利要求1所述的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：所述渲染模块(12)将关于校准培训的响应反馈图像利用立体三维渲染技术渲染成相应的三维ar画面，所述ar装置中的ar眼镜(8)用于将三维ar画面进行ar显示。
9.根据权利要求1所述的增强虚拟现实的电力设备培训系统，其特征在于：所述电力培训校准装置实景状态图像还包括模拟电力培训校准装置(5)和模拟待校准电力培训装置(6)所处的培训教室环境图像。
10.一种增强虚拟现实的电力设备培训方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：利用模拟电力培训校准装置(5)对模拟待校准电力培训装置(6)进行校准操作；
步骤2：图像扫描模块(7)对模拟电力培训校准装置(5)和模拟待校准电力培训装置(6)进行图像扫描，生成电力培训校准装置实景状态图像；
步骤3：信息处理模块(9)接收模拟电力培训校准装置(5)对模拟待校准电力培训装置(6)校准过程中模拟电力培训校准装置(5)和模拟待校准电力培训装置(6)的校准过程操作数据，并且，信息处理模块(9)还将电力培训校准装置实景状态图像转换为电力培训校准实景三维图像数据；
步骤4：逻辑处理模块(10)对电力培训校准实景三维图像数据和校准过程操作数据利用逻辑树分析生成响应反馈信息；
步骤5：响应反应模块(11)对响应反馈信息进行数据图像重构生成响应反馈图像；
步骤6：渲染模块(12)将响应反馈图像渲染成相应的三维ar画面；
步骤7：ar眼镜(8)将三维ar画面进行ar显示，使得用户在增强虚拟现实场景下进行模拟电力培训校准装置(5)对模拟待校准电力培训装置(6)校准操作的培训。
技术总结