基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统和方法技术方案

基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统和方法，所述系统包括：基础资源层用于提供用于仿真培训考核的硬件资源和用于模型制作的内容资源；平台层用于公共资源管理以及为应用层提供仿真算法、仿真平台、VR仿真、教员管理、交互管理和公共模块；应用层用于基于基础资源层和平台层，建立直驱式风力发电机的全设备三维模型并开发业务应用功能模块，采用VR一拖多技术进行机组认知，仿真培训和竞赛考核。本发明专利技术运用VR一拖多技术替代常规的PC机桌面三维技术，真实模拟直驱式风力发电机各运维场景，将逼真的虚拟风电场外景、风力发电设备内部结构，实现多人同步VR培训，有助于学员快速有效的掌握直驱式风力发电机的相关理论知识和实际操作经验。关理论知识和实际操作经验。关理论知识和实际操作经验。

【技术实现步骤摘要】
基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统和方法


[0001]本专利技术属于风力发电机仿真培训
，涉及基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统和方法。

技术介绍

[0002]“双碳”背景下的新能源发电已成为近年来的主要发展方向，其中的风力发电为主要的新能源发电方式，目前直驱式风力发电机是我国在风力发电中应用的主要类型之一。近年来越来越多的风电场的大批风电机组相继出质保期，后面会面临巨额的运维费用，因此提高风电场人员的专业技能成为迫切的需求，为风电场运维人员提供一个安全,高效的培训平台来快速提升工作能力至关重要。
[0003]目前，风力发电机仿真培训多为理论培训、实操培训或通过计算机仿真系统包含桌面三维仿真模拟的培训。这些培训方式可以采用桌面三维的形式培训风机关键设备的运行状态，培训风电场运行人员完成风电机组启动、并网、带负荷、停机等运行以及一些风电机组的故障状态的处理流程，起到了一定程度的培训作用。但由于桌面三维存在可视化局部性，系统单一性，使用鼠标键盘交互的操作方式与现场差距较大，考核方式与真实的竞赛考核流程一致等特点，无法给运维人员身临其境的逼真体验。
[0004]VR技术即虚拟现实技术，随着技术水平的精进和计算机硬件的不断提升，VR技术的应用在各行各业快速发展。近年来，为满足多人协作，降低VR硬件成本等需求，VR一拖多技术应运而生。VR一拖多技术通过无线局域网，把PC机中的VR内容同屏到多台一体机中，具备超清自由视角，让一体机佩戴者实时拥有第一人称沉浸式视角，广泛应用于多人VR学习，多人培训和考核等场景，操作简易、小巧轻便，节约培训成本。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统和方法，传统的三维虚拟仿真以pc机桌面三维的形式呈现，采用鼠标键盘进行交互，不能真实的还原现场的操作方式，本专利技术采用沉浸式虚拟现实技术，运用VR一拖多技术替代常规的PC机桌面三维技术，使用手柄交互替代鼠标键盘，真实模拟直驱式风力发电机各运维场景，将逼真的虚拟风电场外景、风力发电设备内部结构，情境交融于一体，一拖多实现多人同步培训学习，使学员产生身临其境的实训感受，快速有效的掌握直驱式风力发电机的相关理论知识和实际操作经验。
[0006]为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统，包括基础资源层、平台层和应用层；
[0008]所述基础资源层，用于提供用于仿真培训考核的硬件资源和用于模型制作的内容资源；
[0009]所述平台层，用于公共资源管理，以及为应用层提供仿真算法、仿真平台、VR仿真、教员管理、交互管理和公共模块；
[0010]所述应用层，用于基于基础资源层和平台层，建立直驱式风力发电机的全设备三维模型并开发业务应用功能模块，采用VR一拖多技术进行机组认知，仿真培训和竞赛考核。
[0011]本专利技术进一步包括以下优选方案：
[0012]优选地，所述硬件资源包括仿真工作站、VR主交互设备和VR副监视设备；
[0013]所述仿真工作站用于为基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统提供进行运行计算的硬件设施；
[0014]所述VR主交互设备包括VR虚拟现实头盔眼镜、交互控制手柄、定位器和其他接线附件；
[0015]所述VR副监视设备为可实现一拖多技术的VR一体机。
[0016]优选地，所述内容资源包括数据库和建模依据资料；
[0017]所述数据库用于存储模型数据、培训过程操作记录、人员信息和考核结果信息；
[0018]所述建模依据资料包括文档、图片、音频、视频表单及点云资料，为系统的仿真计算和三维建模提供依据。
[0019]优选地，所述公共资源管理包括模型管理、数据库管理；
[0020]所述模型管理具体为：对基于直驱式风力发电机原理和运行逻辑在仿真平台上建立的数学模型及参数进行管理；
[0021]所述数据库管理具体为：对培训过程和考核结果进行记录，以及对人员信息进行存储、查询、写入、信息安全加密管理。
[0022]优选地，所述平台层包括仿真算法模块、仿真平台模块、VR仿真模块、教员管理模块和交互管理模块；
[0023]所述仿真算法模块，用于根据直驱式风力发电机的电气系统和机械系统的动作原理、控制逻辑为建立风机的数学模型和控制逻辑提供仿真算法；
[0024]其中，仿真算法通过数学模型对风机设备设置参数，通过图形化方式设置控制逻辑参数，改变算法过程和结果；
[0025]所述仿真平台模块，用于为仿真培训考核进行算法运行、提供逻辑拓扑、图形建模和管理配置；
[0026]所述VR仿真模块，用于对直驱式风力发电机全设备三维模型进行三维场景渲染、可视化展示、漫游和三维交互操作；
[0027]所述教员管理模块，用于对仿真培训考核过程中的工况配置、故障设置和人员进行管理；
[0028]所述交互管理模块，用于对于仿真培训考核过程中的人机交互方式进行管理。
[0029]优选地，所述公共模块包括一拖多软件支撑模块和数据接口；
[0030]所述一拖多软件支撑模块，用于为VR一拖多功能提供画面同步API和授权软件支撑，使基础资源层的VR副监视设备中的画面与VR主交互设备的渲染场景画面保持一致；
[0031]所述数据接口，用于直驱式风力发电机仿真培训考核系统中各模块之间的数据交换。
[0032]优选地，所述业务应用功能模块包括风机全设备场景漫游模块、运维培训模块和
竞赛考核模块，分别实现机组认知，仿真培训和竞赛考核；
[0033]所述风机全设备场景漫游模块，用于基于直驱式风力发电机的全设备三维模型，进行虚拟现实的风机全设备场景可交互漫游；
[0034]所述运维培训模块，用于基于平台层的仿真平台和VR仿真，实现对直驱式风力发电机各设备的运行逻辑控制、设备状态实时设置、以及任务巡检、运行控制，故障模拟与处理操作响应，通过设置典型运行方式及故障模式，基于平台层的仿真算法计算模拟风机各设备的参量变化及故障状态，基于硬件资源和一拖多软件支撑，实现主VR设备操作漫游，副VR监视设备监视辅助的VR一拖多运维培训；
[0035]所述竞赛考核模块，用于基于平台层的仿真平台和VR仿真，结合运维培训模块的任务巡检、运行控制，故障模拟与处理，进行操作记录、试题录入、试卷配置、自动评分、评分排行，实现竞赛考核，以及基于平台层的教员管理，进行竞赛考核的学员添加、删除和分类管理以及竞赛考核成绩的查看、查询和统计。
[0036]优选地，所述风机全设备场景漫游模块中，基于直驱式风力发电机的全设备三维模型，通过unity3D三维引擎和Steam VR开发环境进行虚拟现实的风机全设备场景可交互漫游；
[0037]其中，漫游方式可以是佩戴头盔的移动，也可以是采用VR硬件设备操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统，包括基础资源层、平台层和应用层，其特征在于：所述基础资源层，用于提供用于仿真培训考核的硬件资源和用于模型制作的内容资源；所述平台层，用于公共资源管理，以及为应用层提供仿真算法、仿真平台、VR仿真、教员管理、交互管理和公共模块；所述应用层，用于基于基础资源层和平台层，建立直驱式风力发电机的全设备三维模型并开发业务应用功能模块，采用VR一拖多技术进行机组认知，仿真培训和竞赛考核。2.根据权利要求1所述的基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统，其特征在于：所述硬件资源包括仿真工作站、VR主交互设备和VR副监视设备；所述仿真工作站用于为基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统提供进行运行计算的硬件设施；所述VR主交互设备包括VR虚拟现实头盔眼镜、交互控制手柄、定位器和其他接线附件；所述VR副监视设备为可实现一拖多技术的VR一体机。3.根据权利要求1所述的基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统，其特征在于：所述内容资源包括数据库和建模依据资料；所述数据库用于存储模型数据、培训过程操作记录、人员信息和考核结果信息；所述建模依据资料包括文档、图片、音频、视频表单及点云资料，为系统的仿真计算和三维建模提供依据。4.根据权利要求1所述的基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统，其特征在于：所述公共资源管理包括模型管理、数据库管理；所述模型管理具体为：对基于直驱式风力发电机原理和运行逻辑在仿真平台上建立的数学模型及参数进行管理；所述数据库管理具体为：对培训过程和考核结果进行记录，以及对人员信息进行存储、查询、写入、信息安全加密管理。5.根据权利要求1所述的基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统，其特征在于：所述平台层包括仿真算法模块、仿真平台模块、VR仿真模块、教员管理模块和交互管理模块；所述仿真算法模块，用于根据直驱式风力发电机的电气系统和机械系统的动作原理、控制逻辑为建立风机的数学模型和控制逻辑提供仿真算法；其中，仿真算法通过数学模型对风机设备设置参数，通过图形化方式设置控制逻辑参数，改变算法过程和结果；所述仿真平台模块，用于为仿真培训考核进行算法运行、提供逻辑拓扑、图形建模和管理配置；所述VR仿真模块，用于对直驱式风力发电机全设备三维模型进行三维场景渲染、可视
化展示、漫游和三维交互操作；所述教员管理模块，用于对仿真培训考核过程中的工况配置、故障设置和人员进行管理；所述交互管理模块，用于对于仿真培训考核过程中的人机交互方式进行管理。6.根据权利要求1所述的基于VR一拖多技术的直驱式风力发电机仿真培训考核系统，其特征在于：所述公共模块包括一拖多软件支撑模块和数据接口；所述一拖多软件支撑模块，用于为VR一拖多功能提供画面同步API和授权软件支撑，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡春林，张惠仙，曾佳佳，郭东霞，张云，王继华，黄雨新，段超超，张尚军，石良策，罗刚毅，洪磊，郑冬梅，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司北京四方继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：