多感知交互的油庫安全操作培訓裝置製造方法

2023-08-05 06:31:26 1

多感知交互的油庫安全操作培訓裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種多感知交互的油庫安全操作培訓裝置，主要解決現有技術中真實感較差、互動性較弱、培訓質量較差的問題。本實用新型通過採用一種多感知交互的油庫安全操作培訓裝置，包括移動LED顯示屏(1)、體感攝像頭(2)、數據手套(3)、電腦終端(5)、音響設備(4)，所述LED顯示屏(1)和音響設備(4)與電腦終端(5)相連，所述體感攝像頭(2)包括景深傳感器和RGB攝像頭，並與電腦終端(5)相連的技術方案較好地解決了上述問題，可用於油庫安全操作培訓中。
【專利說明】多感知交互的油庫安全操作培訓裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種多感知交互的油庫安全操作培訓裝置。

【背景技術】
[0002]油庫是儲存收發石油及其產品的倉庫。石油及其產品的易燃、易爆和易揮發等理化性質，使油庫存在巨大的安全隱患。如果油庫受到各種不安全因素的激發，就會引發燃燒、爆炸、混油、漏油、中毒及設備損壞等事故，造成不必要的人身傷亡和經濟損失。油庫事故從其誘因來看，除了技術事故是由於規章制度未作規定以及難以預見的技術原因造成的，其他責任事故和責任技術事故均是由於責任心不強、未嚴格遵守規章制度、缺乏業務知識、設備設施失修而又未採取有力措施造成的。由此可見，油庫責任事故和責任技術事故與從業人員的主觀因素息息相關，油庫從業人員既是導致油庫安全事故的主體，也是排除事故及其隱患的關鍵。據統計，在各類油庫事故中人的行為失誤導致的事故佔94%。另外，很多事故中的人員傷亡是由於從業人員的應急處置措施不當而造成的。如果從業人員的可靠性高、擁有良好的事故處理能力，完全能夠避免責任事故和責任技術事故，大大降低油庫事故的發生頻率。
[0003]CN201110083845.8公開了一種油氣儲運油庫模擬系統及方法，它包括沙盤、觸控螢幕和流程板，沙盤上設有油氣儲運設備以及連接儲運設備的管道，儲運設備的進出口管道中設置有控制閥和LED燈帶，採用沙盤和動畫等形式模擬油庫的工藝流程，學員在沙盤上所作的操作是否恰當也可以動態、實時和交互式地展示在流程板上，讓學員具有身臨其境的感覺，提高了培訓效果，降低了培訓成本。
[0004]目前油庫使用的培訓系統存在一些不足:軟體仿真主要以接線圖、數字圖表、設備照片和現場錄像方式等常規多媒體方式作為表現手段，其真實感、臨場感和表現力都有待改進，培訓效果不理想；虛擬培訓系統大部分以三維場景瀏覽和視覺交互為主，缺少利用虛擬實境硬體設備的交互。特別是在事故應急處置方面，傳統的演練方式要耗費大量的人力物力，而且演練的內容具有一定的局限性。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是現有技術中真實感較差、互動性較弱、培訓質量較差的問題，提供一種新的多感知交互的油庫安全操作培訓裝置。該裝置用於油庫安全操作培訓中，具有真實感較強、互動性較強、培訓質量較好的優點。
[0006]為解決上述問題，本實用新型採用的技術方案如下:一種多感知交互的油庫安全操作培訓裝置，包括移動LED顯示屏(I)、體感攝像頭(2)、數據手套(3)、電腦終端(5)、音響設備(4)，所述LED顯示屏⑴和音響設備⑷與電腦終端(5)相連，所述體感攝像頭(2)包括景深傳感器和RGB攝像頭，並與電腦終端(5)相連。
[0007]上述技術方案中，優選地，所述數據手套(3)、LED顯示屏(I)、體感攝像頭(2)分別通過VGA視頻接口、音頻接口和USB接口與電腦終端相連。
[0008]本實用新型中，所述體感攝像頭(2)包括獲取用戶形體和位置的景深傳感器和RGB攝像頭，並與信息轉換單元相連，信息轉換單元與骨骼綁定控制單元相連，骨骼綁定控制單元與電腦終端(5)相連；所述數據手套(3)是一種多模式的虛擬實境硬體，通過軟體編程，可進行虛擬場景中物體的抓取、移動、旋轉等動作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫遊的工具。通過計算手部各關節的姿態，用計算得到的數據驅動虛擬手部各關節的運動，進行虛擬手與被操作物體之間的碰撞檢測，依據抓取規則判斷虛擬手是否抓住被操作的物體；所述三維操作培訓和三維演練模塊實現角色在三維場景中的日常標準化操作培訓和事故狀態下的應急處置培訓；所述音響設備(4)與電腦終端中的聲音繪製單元相連，繪製場景中的聲音特效；3D場景渲染提供對基本幾何體的生成和渲染工作，存儲模型負責構造虛擬油庫場景和人物角色的動作驅動；在電腦終端(5)內，骨骼綁定控制單元、手部動作控制單元、3D場景渲染、三維操作培訓和三維消防演練模塊集成一個虛擬的油庫培訓平臺，由中央處理器對上述單元進行處理運算，最終通過與之相連的LED顯示屏和音響設備進行同步顯示。
[0009]本實用新型採用非接觸式增強現實交互方法，用戶只需要做出動作，即可驅動虛擬角色模擬人的動作，進行實時、交互的操作，具有體感交互性、沉浸感、簡單易用等特點。本實用新型具有開放性，可以對油庫任意設備和任何事故進行高逼真度仿真和高速渲染，用戶可根據需求對培訓課件進行變更。本實用新型中信息轉換單元對體感攝像頭獲取數據解析進行了改進，對矩陣轉換進行了優化，能夠基於充分的信息準確地評估人體實際所處位置，實現虛擬人骨骼模擬的實時更新。本實用新型中聲音控制單元能夠實現語音特效，聲音能夠根據距離發生變化，增強用戶體驗感。本實用新型用戶在油庫場景中操作時可實現第一人稱和第三人稱視角的切換，提高系統便捷性，改善用戶體驗。本實用新型使操作人員最大限度的貼近實際操作，大大節省培訓成本，提高培訓效率，真正體現了培訓的互動性，系統可操作性強，界面友好，取得了較好的技術效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型所述的多感知交互的油庫安全操作培訓裝置結構圖。
[0011]圖1中，I為LED顯示屏；2為體感攝像頭；3為數據手套；4為音響設備；5為電腦終端。
[0012]下面通過實施例對本實用新型作進一步的闡述，但不僅限於本實施例。

【具體實施方式】
[0013]【實施例1】
[0014]如圖1所示的多感知交互的油庫安全操作培訓裝置結構圖，該裝置包括LED顯示屏1，體感攝像頭2，數據手套3，音響設備4，電腦終端5。其中體感攝像頭2的設備是為了獲取用戶的形體和位置信息，以實現用戶對虛擬角色的控制；電腦終端5中集成了虛擬角色單元，油庫三維場景單元，三維操作培訓模塊和三維消防演練模塊，用戶通過體感攝像頭2和數據手套3將自身動作信息(肢體動作和手部抓取動作)傳入計算機中的處理單元進行處理，以達到體感交互與三維數位化的無縫集成；此時LED顯示屏I將主機輸出信息進行問步顯不，結合音響設備4的音頻輸出。
[0015]本實用新型的多感知交互的油庫安全操作培訓裝置工作流程:用戶位於該裝置前，通過特定動作被體感攝像頭識別後，用戶的動作和位置信息被體感攝像頭的景深傳感器獲取，並傳輸給信息轉換單元；信息轉換單元解析所獲取骨骼的實時信息並創建旋轉矩陣後，轉換為骨骼綁定控制單元，實現虛擬角色各骨骼空間信息的實時更新。同時，用戶佩戴數據手套，通過計算手部各關節的姿態，用計算得到的數據驅動虛擬手部各關節的運動，進行虛擬手與被操作物體之間的碰撞檢測，依據抓取規則判斷虛擬手是否抓住被操作的物體。3D場景渲染提供對基本幾何體的生成和渲染工作，存儲模型負責構造虛擬油庫場景和人物角色的動作驅動。三維操作培訓和三維演練實現角色在三維場景中的日常標準化操作培訓和事故狀態下的應急處置培訓。在電腦終端，骨骼綁定控制單元，手部動作控制單元，3D場景渲染，三維培訓和演練單元集成一個虛擬的油庫培訓平臺，由中央處理器對上述單元進行處理運算，最終通過與之相連的LED顯示屏和音響設備進行同步顯示。
【權利要求】
1.一種多感知交互的油庫安全操作培訓裝置，包括移動LED顯示屏(I)、體感攝像頭(2)、數據手套(3)、電腦終端(5)、音響設備(4)，其特徵在於所述LED顯示屏(I)和音響設備(4)與電腦終端(5)相連，所述體感攝像頭(2)包括景深傳感器和RGB攝像頭，並與電腦終端(5)相連。
2.根據權利要求1所述多感知交互的油庫安全操作培訓裝置，其特徵在於所述數據手套(3)、LED顯示屏(I)、體感攝像頭(2)分別通過VGA視頻接口、音頻接口和USB接口與電腦終端(5)相連。
【文檔編號】G09B5/06GK204229668SQ201420653723
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】王春, 李磊, 李智臨, 劉剛, 孫春媛, 張嘉亮 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院