基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法、系统及平台

摘要

本发明公开一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法、系统及平台，所述方法包括，构建抽水蓄能电站及站内机组设备的三维模型，并基于抽水蓄能电站的三维模型生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景；根据考核专业编制各业务岗位评价脚本，并根据各业务岗位评价脚本对站内机组设备的三维模型进行可视化编程，生成每一考核专业下每一考核业务的岗位评价程序；获取待考核业务及等级，并基于待考核业务及等级生成考卷及与考卷对应的评分表；将与待考核业务相对应的站内机组设备的三维模型导入虚拟现实场景，运行与待考核业务相对应的岗位评价程序，完成考卷内容，并输出评分结果。

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法、系统及平台。

背景技术

现阶段抽水蓄能电站的运维人员的技能提升和岗位评价仍然以文本、图纸、照片、视频的方式为主，既不直观，也抽象难懂，缺乏现场带入感，电站工作人员的业务技能无法保障。

随着虚拟现实技术在教育行业的发展，虚拟现实课件逐渐应用在电力行业的新员工培训当中，但在岗位评价工作仍缺乏开发及应用。基于电厂现有的虚拟现实显示环境，亟需开发一套电力专业岗位评价仿真平台，技能提高虚拟现实平台的使用率，又能提高员工岗位评价效率。

经检索发现，公开号CN107170318A的中国专利于2017年9月15日公开了一种基于虚拟现实的厨师职业技能鉴定与考核系统，包括虚拟现实终端、考生客户端计算机、数据网络、考试系统服务器、虚拟现实数据库、考生道德数据库和考试题数据库，所述考生客户端计算机通过路由器和数据网络与考试系统服务器连接，所述考试系统服务器与考生道德数据库电连接，考生道德数据库分别与虚拟现实数据库和考试题数据库电连接。

但是，该专利并没有提供一种评价仿真方法，因此，本领域技术人员提出一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法、系统及平台是必要的。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法、系统及平台，解决电力专业岗位评价考核流程的耗时长，投入人力、物力多的问题，以及解决了员工无需去厂房也能得到沉浸式检修操作体验的技术问题。

本发明一方面提供一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法，包括，构建抽水蓄能电站及站内机组设备的三维模型，并基于抽水蓄能电站的三维模型生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景；根据考核专业编制各业务岗位评价脚本，并根据各业务岗位评价脚本对站内机组设备的三维模型进行可视化编程，生成每一考核专业下每一考核业务的岗位评价程序；获取待考核业务及等级，并基于待考核业务及等级生成考卷及与考卷对应的评分表；将与待考核业务相对应的站内机组设备的三维模型导入虚拟现实场景，运行与待考核业务相对应的岗位评价程序，完成考卷内容，并输出评分结果。

上述技术方案中，生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景，考生可以直观地了解抽水蓄能电站及站内机组设备；生成与考核专业下考核业务相对应的岗位评价程序，为考生提供了统一的岗位评价标准；生成考卷及与考卷对应的评分表，对考生提出了进阶的岗位评价要求；通过导入三维模型至虚拟现实场景、运行岗位评价程序以及输出评分结果，为考生提供了沉浸式的操作体验的同时，也为考生提供了岗位评价的结果。

优选地，所述方法进一步包括：根据各业务岗位评价脚本的需要，将站内机组设备的三维模型进行零件拆分和重组，使每一重组后的零件单元能够被岗位评价程序单独调用。

具体地，将站内机组设备的三维模型进行零件拆分和重组，以便于基于不同的考核业务，在抽水蓄能电站的三维模型内加载与考核业务的岗位评价程序相对应的站内机组设备的零件单元。

优选地，所述方法进一步包括：通过Makereal 3D引擎进行可视化编程，创建相邻模型动作步骤之间的触发逻辑，并通过交互界面进行显示。

具体地，所述交互界面为UI界面，UI界面在Photoshop中设计，所述UI为3D UI。

优选地，考核专业包括电气一次、高压试验、机械；每一考核专业具有多个考核业务，每一考核业务的考核内容包括结构认知、检修流程、故障处理中的至少一者。

具体地，若考核内容包括结构认知、检修流程、故障处理三个方面，则考生依次进行按照结构认知、检修流程、故障处理的顺序，进行操作及作答。

优选地，在获取考生的考核业务及等级后，根据预设的抽提规则抽取考试题目，并基于抽取的考试题目生成考卷及与考卷对应的评分表。

具体地，抽取考试题目的设置规则为：首先，根据考核业务的等级从低到高，依次增加考核业务的题量；其次，将预设个数的考核业务的等级划分为多个阶梯，每个阶梯内根据考核业务的等级增加的题量难度一致。

优选地，所述评分表包括理论考核评分表和实操考核评分表；所述理论考核评分表包括对考生答题录音的评分标准；所述实操考核评分表包括对考生实际操作流程中每一动作步骤的评分标准。

具体地，所述理论考核评分表对应的理论考核作为主观题，由考评员根据理论考核评分表，对考生答题的录音进行评分，得到理论考核评分结果；所述实操考核评分表对应的实操考核作为客观题，根据实操考核评分表对考生实际操作流程中每一动作步骤进行评分，得到实操考核评分结果。

具体地，所述实操考核评分表内预先存储有标准的操作流程中每一动作步骤，作为标准的操作步骤；考生实际操作流程中每一动作步骤，作为考生的答题步骤。将考生的答题步骤与标准的操作步骤进行比较，得到考生答题步骤的完成度和相应得分。其中，每一步标准的操作步骤均配置有相应的分数，若考生的答题步骤完全覆盖标准的操作步骤，则考生答题步骤的完成度为100％，得到考生答题步骤的相应得分为满分；若考生的答题步骤不能完全覆盖标准的操作步骤，则考生答题步骤的完成度为扣除不能完全覆盖的操作步骤在标准操作步骤中的比例，且缺少的操作步骤不得分，得到考生答题步骤的相应得分。

本发明另一方面提供一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真系统，用于实现所述基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法的步骤，包括，场景构建模块，用于构建抽水蓄能电站及站内机组设备的三维模型，并基于抽水蓄能电站的三维模型生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景；岗位评价构建模块，用于根据考核专业编制各业务岗位评价脚本，并根据各业务岗位评价脚本对站内机组设备的三维模型进行可视化编程，生成每一考核专业下每一考核业务的岗位评价程序；考卷及评分表构建模块，用于获取待考核业务及等级，并基于待考核业务及等级生成考卷及与考卷对应的评分表；岗位评价执行模块，用于将与待考核业务相对应的站内机组设备的三维模型导入虚拟现实场景，运行与待考核业务相对应的岗位评价程序，完成考卷内容，并输出评分结果。

具体地，通过场景构建模块，为考生生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景；通过岗位评价构建模块，为考生生成每一考核专业下每一考核业务的岗位评价程序；考卷及评分表构建模块，为考生生成考卷及与考卷对应的评分表；通过岗位评价执行模块，为考生导入三维模型至虚拟现实场景、运行岗位评价程序以及输出评分结果。

优选地，所述系统包括存储模块，用于存储与考核业务相对应的零件单元，所述零件单元是根据各业务岗位评价脚本的需要对站内机组设备的三维模型进行零件拆分和重组后形成，每一重组后的零件单元均能够被岗位评价程序单独调用。

具体地，所述存储模块存储包括有文件库，所述文件库存储有拆分和重组站内机组设备的三维模型后得到的零件。

本发明还一方面提供一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真平台，所述平台由相互连接的硬件平台和软件平台构成，所述硬件平台包括显示系统、操作设备及控制系统，所述显示系统包括CAVE多通道显示单元及单通道显示单元，所述操作设备包括操作手柄、数据手套和力反馈设备，所述控制系统分别与显示系统和操作设备相连，用于控制操作设备的动作及当前动作在显示系统的显示；所述软件平台为Makereal 3D虚拟显示仿真平台，用于构建基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真系统，运行选中的岗位评价程序并通过硬件平台进行显示和交互。

具体地，所述CAVE多通道显示单元，由多面屏幕围合而成的沉浸式虚拟现实显示环境，具体为五面LED-CAVE显示系统；所述单通道显示单元，由投影机和幕布组成的虚拟现实显示环境。所述操作手柄，用于CAVE系统中的交互；所述数据手套，用于进行虚拟现实岗位评价中的仿真交互，模拟抓取操作；所述力反馈装置，用于进行虚拟现实岗位评价中的仿真交互，模拟设备重量。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)本发明生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景，考生可以直观地了解抽水蓄能电站及站内机组设备；生成与考核专业下考核业务相对应的岗位评价程序，为考生提供了统一的岗位评价标准；生成考卷及与考卷对应的评分表，对考生提出了进阶的岗位评价要求；通过导入三维模型至虚拟现实场景、运行岗位评价程序以及输出评分结果，为考生提供了沉浸式的操作体验的同时，也为考生提供了岗位评价的结果；

(2)本发明使用虚拟现实技术，构建抽水蓄能电站虚拟环境，将抽水蓄能电站实际工作环境和设备结构根据岗位评价行为内容的需求进行重现构造，有助于提升技能人员在岗位评价时对作业场景的代入感和真实感；

(3)本发明将虚拟现实技术应用到岗位评价，填补了现在岗位评价某些模块难以进行实物操作的空白，为岗位评价创造和提供更贴切实际操作的考评方式方法。

附图说明

图1为根据本发明实施例的方法流程图；

图2为根据本发明实施例的系统示意图；

图3为根据本发明实施例的操作手柄示意图；

图4为根据本发明实施例的力反馈装置示意图；

图5为根据本发明实施例的数据手套示意图；

图6为根据本发明实施例的CAVE显示系统示意图；

图7为根据本发明实施例的单通道显示系统示意图；

图8为根据本发明实施例的Makereal 3D虚拟现实仿真平台示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明一方面提供一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法，包括，构建抽水蓄能电站及站内机组设备的三维模型，并基于抽水蓄能电站的三维模型生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景；根据考核专业编制各业务岗位评价脚本，并根据各业务岗位评价脚本对站内机组设备的三维模型进行可视化编程，生成每一考核专业下每一考核业务的岗位评价程序；获取待考核业务及等级，并基于待考核业务及等级生成考卷及与考卷对应的评分表；将与待考核业务相对应的站内机组设备的三维模型导入虚拟现实场景，运行与待考核业务相对应的岗位评价程序，完成考卷内容，并输出评分结果。

具体包括如下内容：

1.建立三维虚拟抽水蓄能电站

1)使用测绘的手段(三维激光扫描仪扫描)在水电站现场收集厂房建筑物空间结构数据。使用逆向建模的手段，利用三维激光扫描仪获取的点云数据在RiSCAN Pro和3dsMax中构建电站的三维模型。

2)根据图纸或扫描数据，使用SolidWorks对抽水蓄能电站内的机组设备进行精确建模。

3)将电站厂房及机组三维模型导入到Makereal 3D引擎中构建电站的虚拟现实场景。

2.编制脚本

1)考核专业分为电气一次、高压试验、机械三个专业，每个专业下含有若干考核业务。根据抽水蓄能电站水轮发电机组检修作业指导书编制各业务岗位评价脚本，评价考核内容包含结构认知、检修流程、故障处理三个方面。

2)设置考卷模板、抽题规则以及评分表。所述考卷模板根据不同的考核业务的等级设置，不同的考卷模板包括不同的试题结构。

3.课件开发

1)水电站场景搭建

将电站厂房及模型导入到Makereal 3D引擎中，进行材质制作以及灯光构建，形成抽水蓄能电站的虚拟现实场景。

将水轮发电机组精确模型在SolidWorks中根据脚本需要，将零件进行打组处理后导入到抽水蓄能电站场景中。

2)UI交互系统设计

在VR模式下，UI为3D UI。UI界面在Photoshop中设计，并在M3D中编写触发逻辑，根据程序脚本编制程序中每一步骤的模型动作步骤，UI界面显示等。

抽水蓄能电站岗位评价考核系统的主要考评角度为理论考核和实操考核。在理论考核中，考生需要找出题中指出的结构并点击模型，弹出录音界面，再点击录音按钮开始讲解并录音；在实操考核中，需要考生按实际检修、故障处理拆装顺序对设备进行拆卸、回装等操作，因为不需要过多的UI指引，只需要将模型选中之后进行移动即可。

4.岗位评价考核流程

首先在数字化管理平台中录入考生信息，并且按照需要考核的业务和等级，抽取相应的考题生成考卷；

然后登陆岗位评价仿真平台，输入考生编号和密码后，平台根据考生信息，加载该业务的工作面及设备模型，生成电力专业岗位评价的虚拟现实场景；

考生根据试卷中的考题和操作指引依次进行结构认知、检修流程、故障处理三个方面的操作及作答；

理论知识需要考生进行讲解录音，实操知识则需要考生对设备模型进行仿真操作，讲解和操作均会被录制，在考试结束后上传至数字化管理平台的文件库中保存；

岗位评价仿真平台会记录考生的操作步骤并进行判断打分，综合考评员对主观题的打分，得出考生最后成绩，其中主观题为理论知识答题内容。

所述方法进一步包括：根据各业务岗位评价脚本的需要，将站内机组设备的三维模型进行零件拆分和重组，使每一重组后的零件单元能够被岗位评价程序单独调用。

进一步地，将站内机组设备的三维模型进行零件拆分和重组，以便于基于不同的考核业务，在抽水蓄能电站的三维模型内加载与考核业务的岗位评价程序相对应的站内机组设备的零件单元。

所述方法进一步包括：通过Makereal 3D引擎进行可视化编程，创建相邻模型动作步骤之间的触发逻辑，并通过交互界面进行显示。

进一步地，所述交互界面为UI界面，UI界面在Photoshop中设计，所述UI为3D UI。

考核专业包括电气一次、高压试验、机械；每一考核专业具有多个考核业务，每一考核业务的考核内容包括结构认知、检修流程、故障处理中的至少一者。

进一步地，若考核内容包括结构认知、检修流程、故障处理三个方面，则考生依次进行按照结构认知、检修流程、故障处理的顺序，进行操作及作答。

在获取考生的考核业务及等级后，根据预设的抽提规则抽取考试题目，并基于抽取的考试题目生成考卷及与考卷对应的评分表。

进一步地，抽取考试题目的设置规则为：首先，根据考核业务的等级从低到高，依次增加考核业务的题量；其次，将预设个数的考核业务的等级划分为多个阶梯，每个阶梯内根据考核业务的等级增加的题量难度一致。

所述评分表包括理论考核评分表和实操考核评分表；所述理论考核评分表包括对考生答题录音的评分标准；所述实操考核评分表包括对考生实际操作流程中每一动作步骤的评分标准。

进一步地，所述理论考核评分表对应的理论考核作为主观题，由考评员根据理论考核评分表，对考生答题的录音进行评分，得到理论考核评分结果；所述实操考核评分表对应的实操考核作为客观题，根据实操考核评分表对考生实际操作流程中每一动作步骤进行评分，得到实操考核评分结果。

进一步地，所述实操考核评分表内预先存储有标准的操作流程中每一动作步骤，作为标准的操作步骤；考生实际操作流程中每一动作步骤，作为考生的答题步骤。将考生的答题步骤与标准的操作步骤进行比较，得到考生答题步骤的完成度和相应得分。其中，每一步标准的操作步骤均配置有相应的分数，若考生的答题步骤完全覆盖标准的操作步骤，则考生答题步骤的完成度为100％，得到考生答题步骤的相应得分为满分；若考生的答题步骤不能完全覆盖标准的操作步骤，则考生答题步骤的完成度为扣除不能完全覆盖的操作步骤在标准操作步骤中的比例，且缺少的操作步骤不得分，得到考生答题步骤的相应得分。

如图2所示，本发明另一方面提供一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真系统，用于实现所述基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真方法的步骤，包括，场景构建模块，用于构建抽水蓄能电站及站内机组设备的三维模型，并基于抽水蓄能电站的三维模型生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景；岗位评价构建模块，用于根据考核专业编制各业务岗位评价脚本，并根据各业务岗位评价脚本对站内机组设备的三维模型进行可视化编程，生成每一考核专业下每一考核业务的岗位评价程序；考卷及评分表构建模块，用于获取待考核业务及等级，并基于待考核业务及等级生成考卷及与考卷对应的评分表；岗位评价执行模块，用于将与待考核业务相对应的站内机组设备的三维模型导入虚拟现实场景，运行与待考核业务相对应的岗位评价程序，完成考卷内容，并输出评分结果。

进一步地，通过场景构建模块，为考生生成抽水蓄能电站的虚拟现实场景；通过岗位评价构建模块，为考生生成每一考核专业下每一考核业务的岗位评价程序；考卷及评分表构建模块，为考生生成考卷及与考卷对应的评分表；通过岗位评价执行模块，为考生导入三维模型至虚拟现实场景、运行岗位评价程序以及输出评分结果。

所述系统包括存储模块，用于存储与考核业务相对应的零件单元，所述零件单元是根据各业务岗位评价脚本的需要对站内机组设备的三维模型进行零件拆分和重组后形成，每一重组后的零件单元均能够被岗位评价程序单独调用。

进一步地，所述存储模块存储包括有文件库，所述文件库存储有拆分和重组站内机组设备的三维模型后得到的零件。

如图3-图8所示，本发明还一方面提供一种基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真系统，基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真平台，其特征在于，所述平台由相互连接的硬件平台和软件平台构成，所述硬件平台包括显示系统、操作设备及控制系统，所述显示系统包括CAVE多通道显示单元及单通道显示单元，所述操作设备包括操作手柄、数据手套和力反馈设备，所述控制系统分别与显示系统和操作设备相连，用于控制操作设备的动作及当前动作在显示系统的显示；所述软件平台为Makereal 3D虚拟显示仿真平台，用于构建基于虚拟现实的电力专业岗位评价仿真系统，运行选中的岗位评价程序并通过硬件平台进行显示和交互。

进一步地，所述CAVE多通道显示单元，由多面屏幕围合而成的沉浸式虚拟现实显示环境，具体为五面LED-CAVE显示系统；所述单通道显示单元，由投影机和幕布组成的虚拟现实显示环境。所述操作手柄，用于CAVE系统中的交互；所述数据手套，用于进行虚拟现实岗位评价中的仿真交互，模拟抓取操作；所述力反馈装置，用于进行虚拟现实岗位评价中的仿真交互，模拟设备重量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。