一种基于虚拟现实技术的微电网模拟仿真训练系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于虚拟现实技术的微电网模拟仿真训练系统，包括虚拟现实主机及操作模块，所述虚拟显示主机包括场景创建模块、模式选择模块、反馈模块以及后台模块；所述操作模块用于操作虚拟人物的行为，控制虚拟人物的行进、操作设备按钮和开关以及微电网控制软件中内容的操作。本发明专利技术借助虚拟现实技术，改善微电网培训方式，使培训环境更加生动化、可控化，提高学员的学习动机，达到虚拟训练与真实训练间的虚实结合、虚实交互，实现渐进式、层次化学习。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实技术的微电网模拟仿真训练系统
本专利技术涉及微电网领域，具体涉及一种基于虚拟现实技术的微电网模拟仿真训练系统。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，电力需求越来越大，但是超大规模电网的弊端也越加明显，成本高，运行维护难度大，安全性和可靠性降低，难以满足用户的多样化需求。所以，近年来风力发电、光伏发电等分布式发电技术迅猛发展，凭借其能源综合利用率高，环境污染少，供电可靠等特点逐渐成为了电力系统的有效补充和支撑。而微电网就是在这样的基础上建立的。它作为分布式发电的一种必然网络结构，是由分布式电源、电力电子装置以及负荷构成的一种新型发配电力系统。它既能作为一个自治系统独立运行，又能作为一个可控单元并网运行。尽管微电网在规模上不如大电网，但是它依然包括了大电网所具备的发电、输电和配电环节，所以微电网的部署和操作需要很多的专业技术人员参与。但是，因为电网运行具有高危、大电压、高成本、高消耗等特点，所以通过实际装备直接进行人员培训的方式代价高昂、效率低下。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种利用虚拟现实(VirtualReality，VR)技术实现的微电网模拟仿真训练系统，可以反复对学习者进行操作培训，以提高操作人员的熟练程度和技术水平，从而实现微电网技术人员的大规模、快速化培养，这对微电网大范围部署和安全运行具有重要意义。技术方案：一种基于虚拟现实技术的微电网模拟仿真训练系统，包括虚拟现实主机及操作模块，所述虚拟显示主机包括场景创建模块、模式选择模块、反馈模块以及后台模块；所述操作模块用于操作虚拟人物的行为，控制虚拟人物的行进、操作虚拟设备按钮和开关以及虚拟微电网控制软件中内容的操作；所述场景创建模块基于3DMAX建模根据不同的实验内容创搭建相应的三维虚拟场景；所述模式选择模块用于用户进行模式选择，模式包括教学模式、训练模式以及考核模式；在所述教学模式下，所述虚拟显示主机通过标准化流程的文字提示、语音播报和演示视频对用户进行操作引导，完成实验总体流程；在所述训练模式下，用户进行操作训练；在所述考核模式下，用户进行考核，并通过反馈模块获取用户的实验用时、错误次数和得分等级；所述反馈模块用于反馈所述后台模块发送的反馈信息给用户；所述后台模块对于用户在训练模式下的每一步操作的正确性进行判断，并通过所述反馈模块进行相应的反馈；所述后台模块综合用户在考核模式下的操作出错次数和操作用时进行整个实验总的分值加减，最后根据分值段落的划分判定学员得分等级，并将最终结果通过所述反馈模块同步反馈到用户考核最终界面中。还包括记录模块，所述记录模块记录用户在仿真训练中产生的所有数据；具体包括用户的正确操作次数、错误操作次数以及考核模式的最终成绩并存入数据库模块中。还包括登陆模块，所述登录模块分为管理员登录和用户登录两种模式，管理员和用户可以通过账号密码登陆自己的账号进行操作；管理员通过所述登录模块登录后，进入所述后台模块；用户通过所述登录模块登录后，进入用户界面，选择进行相应的微电网操作内容及模式。所述管理员通过所述登陆模块进入所述后台模块后，通过所述后台模块添加或删改用户所要学习的实验内容，并对所述用户训练或考核数据进行统计、对比、分析和排序，以清晰的图形化方式显示。所述不同的实验内容包括：微电网运行控制实验、光伏发电实验、风力发电实验、蓄电池测试实验、微电网调度与能量管理实验。所述训练模式包括普通模式、自由模式以及趣味休闲模式；所述普通模式下，用户随意进行任何操作，没有时间和错误次数的限制；对于用户的每一步操作，所述反馈模块都会给与相应的反馈，用户的每一步操作都会有相应的文字提示，利用操作模块控制虚拟人物进行操作并通过所述后台模块判断操作是否正确，提示正确与否；如若正确，所述反馈模块会给出鼓励的文字和语音提示，此时进行下一步的操作；如若错误，会出现相应的反馈场景，界面相应跳出正确操作引导用户纠正；所述自由模式下，支持用户自定义进行设置，进行训练；所述趣味休闲模式下，所述虚拟现实主机随机出现实验内容，包括：实验过程随机出现错误，需要用户去寻找出错误；随机进入某一训练步骤，让用户从此步骤开始接下去操作；随机给出一种微电网状态，让用户再现这种状态。所述考核模式下，用户所进行的所有操作不会有任何反馈内容，在实验过程中，用户进行的每一步操作通过所述记录模块全程记录并同步反馈到所述后台模块，直至实验结束；在实验结束后，通过显示界面显示用户的实验用时、错误次数和得分等级；所述得分等级根据不同的操作时间与不同的允许错误的次数进行设置；只有达到相应的前置等级，才可进行下一级考核。在所述考核模式下，所述记录模块会记录用户的操作情况，出错次数、单步用时、总用时、单日练习次数，并将数据存入数据库中便于管理者在后台了解用户的实际情况。所述操作模块为遥控手柄或肌电手环。有益效果：(1)本专利技术借助虚拟现实技术，改善微电网培训方式，使培训环境更加生动化、可控化，提高学员的学习动机，达到虚拟训练与真实训练间的虚实结合、虚实交互，实现渐进式、层次化学习；(2)本专利技术通过虚拟现实技术，解决了微电网培训过程中的安全性问题；(3)本专利技术借助虚拟现实技术，可以实现大规模、低成本、快速化的人员培训；(4)数据在后台以图形化的方式进行显示，方便管理员对不同的学员进行技术分析，以达成科学训练，提高培训效率。附图说明图1为本专利技术的系统架构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。本专利技术利用3DMAX搭建虚拟微电网拓扑结构，基于unity编写微电网仿真控制策略，以用于指导学员进行微电网模拟操作训练，并对训练效果进行考核评估的方法与系统，从而达到虚拟训练与真实训练之间虚实结合、虚实交互，缓解设备紧张，实现资源共享。图1为本专利技术的系统架构图。如图1所示，本专利技术的微电网模拟仿真训练系统包括虚拟现实主机及操作模块，所述虚拟显示主机包括场景创建模块、登陆模块、模式选择模块、记录模块、反馈模块、后台模块以及数据库模块。所述操作模块用于与所述虚拟现实主机之间的交互，包括操作虚拟人物的行为，控制虚拟人物的行进、操作虚拟设备按钮和开关以及虚拟微电网控制软件中内容的操作，如选择分闸、合闸等，增强用户与虚拟现实主机之间的交互性。在本专利技术中，所述操作模块为遥控手柄或肌电手环。所述场景创建模块基于3DMAX建模根据不同的微电网操作内容来搭建相应的三维虚拟场景。不同的实验内容需要用到不同的设备单元与显示界面，当用户需要做不同的实验内容训练时，就可以从实验内容清单中做出选择，所述场景创建模块根据用户选择生成相应的训练场景，供用户操作；实验内容清单包括：微电网运行控制实验、光伏发电实验、风力发电实验、蓄电池测试实验、微电网调度与能量管理实验。所述模式选择模块用于用户进行模式选择，模式包括教学模式、训练模式以及考核模式；由于智能微电网并网运行控制实验操作步骤多、逻辑性强、易出错，需要一定的教学与大量的练习才能达到所要求的熟练程度，所以相应地设置有教学模式和训练模式。当用户选择该模式时，所述虚拟现实主机通过标准化流程的文字提示、语音播报和演示视频对用户进行操作引导，完成实验总体流程。所述训练模式用于用户进行操作训练，包括普通模式、自由模式以及趣味休闲模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实技术的微电网模拟仿真训练系统，其特征在于：包括虚拟现实主机及操作模块，所述虚拟显示主机包括场景创建模块、模式选择模块、反馈模块以及后台模块；所述操作模块用于操作虚拟人物的行为，控制虚拟人物的行进、操作虚拟设备按钮和开关以及虚拟微电网控制软件中内容的操作；所述场景创建模块基于3DMAX建模根据不同的实验内容创搭建相应的三维虚拟场景；所述模式选择模块用于用户进行模式选择，模式包括教学模式、训练模式以及考核模式；在所述教学模式下，所述虚拟显示主机通过标准化流程的文字提示、语音播报和演示视频对用户进行操作引导，完成实验总体流程；在所述训练模式下，用户进行操作训练；在所述考核模式下，用户进行考核，并通过反馈模块获取用户的实验用时、错误次数和得分等级；所述反馈模块用于反馈所述后台模块发送的反馈信息给用户；所述后台模块对于用户在训练模式下的每一步操作的正确性进行判断，并通过所述反馈模块进行相应的反馈；所述后台模块综合用户在考核模式下的操作出错次数和操作用时进行整个实验总的分值加减，最后根据分值段落的划分判定学员得分等级，并将最终结果通过所述反馈模块同步反馈到用户考核最终界面中。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的微电网模拟仿真训练系统，其特征在于：包括虚拟现实主机及操作模块，所述虚拟显示主机包括场景创建模块、模式选择模块、反馈模块以及后台模块；所述操作模块用于操作虚拟人物的行为，控制虚拟人物的行进、操作虚拟设备按钮和开关以及虚拟微电网控制软件中内容的操作；所述场景创建模块基于3DMAX建模根据不同的实验内容创搭建相应的三维虚拟场景；所述模式选择模块用于用户进行模式选择，模式包括教学模式、训练模式以及考核模式；在所述教学模式下，所述虚拟显示主机通过标准化流程的文字提示、语音播报和演示视频对用户进行操作引导，完成实验总体流程；在所述训练模式下，用户进行操作训练；在所述考核模式下，用户进行考核，并通过反馈模块获取用户的实验用时、错误次数和得分等级；所述反馈模块用于反馈所述后台模块发送的反馈信息给用户；所述后台模块对于用户在训练模式下的每一步操作的正确性进行判断，并通过所述反馈模块进行相应的反馈；所述后台模块综合用户在考核模式下的操作出错次数和操作用时进行整个实验总的分值加减，最后根据分值段落的划分判定学员得分等级，并将最终结果通过所述反馈模块同步反馈到用户考核最终界面中。2.根据权利要求1所述的微电网模拟仿真训练系统，其特征在于：还包括记录模块，所述记录模块记录用户在仿真训练中产生的所有数据；具体包括用户的正确操作次数、错误操作次数以及考核模式的最终成绩并存入数据库模块中。3.根据权利要求2所述的微电网模拟仿真训练系统，其特征在于：还包括登陆模块，所述登录模块分为管理员登录和用户登录两种模式，管理员和用户可以通过账号密码登陆自己的账号进行操作；管理员通过所述登录模块登录后，进入所述后台模块；用户通过所述登录模块登录后，进入用户界面，选择进行相应的微电网操作内容及模式。4.根据权利要求3所述的微电网模拟仿真训练系统，其特征在于：所述管理员通过所述登陆模块进入所述后台模块后，通过所述后台模块添加或删改用户所要学习的实验内容，并对所述用...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄建军，黄骄龙，成妍，王洁蓉，陶颖，王森，徐琳玲，丁基勇，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32