一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統的製作方法

2023-07-07 23:52:31

專利名稱：一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動汽車換電流程仿真，尤其涉及一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統。
背景技術：
電動汽車被譽為二十一世紀的綠色交通工具，是緩解我國石油資源緊張、城市環境汙染問題的有效手段，是推動交通發展模式轉變，推進節能減排工作的重要載體。電動汽車行業受到了各國政府和企業的普遍關注。目前，充電和換電是電動汽車能源補充的主要模式。充電模式有對電池損傷大，容易對電網側產生諧波幹擾，電能補充效率低等缺陷，而換電模式能夠有效彌補上述不足，具有電能補充速度快、對電網側無影響、設備利用率高、容易實現商業化推廣等優點。該模式已獲得電動汽車生產廠家、電池生產廠家、運營廠家的三方認可，逐漸成為電動汽車能源補充的主要趨勢。電動汽車快換模式迅速發展的同時，也存在著以下幾個方面的問題1、電動汽車及其基礎配套設施行業是一個嶄新的領域，普通民眾對其發展認識不充分，缺乏相應的科普宣傳材料；2、電動汽車更換設備體積重量龐大，商務人員無法實現電動汽車充換電站內電池更換流程的形象演示；3、電動汽車充換電站內技術人員不能熟練掌握電池更換設備的技術導則和運行規範，容易產生誤操作，甚至對電池更換設備造成嚴重性損傷，影響電動汽車充換電站更換設備安全穩定運行；4、電動汽車充換電站內維護人員不熟悉站內設備的運行性能與狀況，不能及時解除站內設備的運行故障。

實用新型內容本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，它既可以作為商務人員進行電池更換過程的科普宣傳素材，又可以作為電動汽車充換電站內技術人員和維護人員的入崗培訓教材，其三維虛擬技術和人機互動功能，可超現實模擬電動汽車充換電站內實時運行狀況，幫助站內操作人員熟練掌握站內設備的安全操作規範，確保電動汽車充換電站的安全穩定運行。為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案 一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，它包括信號輸入裝置、虛擬仿真計算機和音視頻輸出裝置，信號輸入裝置通過無線或有線網絡接口與虛擬仿真計算機實現連接，虛擬仿真計算機通過匹配接口與音視頻輸出裝置實現連接。 所述信號輸入裝置，選擇或者組合立體眼鏡、頭盔顯示器、電動汽車電池更換裝置遙控器、鍵盤、滑鼠一種或者多種，並通過匹配接口實現與虛擬仿真計算機的連接。[0013]所述虛擬仿真計算機，包括信號轉化模塊、控制伺服器、三維圖像模擬模塊和數據存儲及處理模塊幾個部分。信號轉化模塊與信號輸入裝置連接，能夠將模擬輸入信號轉化為控制伺服器可以識別的數位訊號；控制伺服器與信息轉化模塊連接，接收操作人員的控制指令，確定電動汽車充換電站內的不同運行模式；控制伺服器分別與三維圖像模擬模塊、 數據存儲及處理模塊連接並雙向通信，三維圖像模擬模塊與數據存儲及處理模塊連接並雙向通信。所述三維圖像模擬模塊，是將數據存儲及處理模塊中存儲的數據信息轉化為音視頻輸出裝置可以識別的組合數據信號。所述音視頻輸出裝置，包括音頻輸出裝置和視頻輸出裝置，分別與三維圖像模擬模塊、數據存儲及處理模塊連接。所述音頻輸出裝置，採用立體音響或者音頻、視頻設備集成設備。所述視頻輸出裝置，採用顯示器或者多通道環幕立體投影系統之一或者組合使用。本實用新型中各個部件的功能及連接關係信號輸入裝置是外部指令的輸入端，適用於商務人員、技術人員、維護人員進行電動汽車電池更換過程的商業宣傳演示和入職崗前培訓。信號輸入裝置選擇或者組合電動汽車電池更換裝置遙控器、立體眼鏡、頭盔顯示器、鍵盤、滑鼠一種或者多種，並通過無線或有線網絡接口與虛擬仿真計算機實現連接，虛擬仿真計算機通過匹配接口與音視頻輸出裝置實現連接。所述立體眼鏡和頭盔顯示器，形象展示電動汽車充換電站內模擬運行環境，提高站內人員的操作積極性。所述電動汽車電池更換裝置遙控器，採用串口轉無線區域網實現與虛擬仿真計算機的連接和通信，站內人員可單步聯調站內電池更換設備，並解除運行過程中的突發故障。所述鍵盤和滑鼠，可幫助站內人員針對電動汽車充換電站不同階段的運行設備進行實時操控，實現仿真系統人機互動的功能。虛擬仿真計算機，負責操作人員控制信號的模數轉化、操作指令的解析校驗、數據的提取和存儲、實際運行環境的模擬，是整個電動汽車電池更換流程三維虛擬仿真系統的核心部分。虛擬仿真計算機，包括信號轉化模塊、控制伺服器、三維圖像模擬模塊、數據存儲及處理模塊幾個部分。信號轉化模塊與控制伺服器連接；控制伺服器分別與三維圖像模擬模塊、數據存儲及處理模塊連接並雙向通信；三維圖像模擬模塊與數據存儲及處理模塊連接並雙向通信。所述信號轉化模塊，接收信號輸入裝置操控命令，將模擬操控信號轉化為控制伺服器能夠識別的數位訊號，並發送給控制伺服器。所述控制伺服器，根據獲取的外部輸入信號，選擇對應的電動汽車電池更換運轉模式，調用數據存儲及處理模塊中匹配數據信息，配合三維圖像模擬模塊虛擬電動汽車充換電站內電池更換過程實時運行環境。所述數據存儲及處理模塊，包含商務演示、技術操作、故障維護三個匹配資料庫， 其一，可為商務人員提供電動汽車駛入站前車體信息RFID(射頻標識)的記錄讀取、站外液晶顯示屏幕換電車體信息的引導、車體駛入換電平臺的精確定位、快換機器人和堆垛機新舊電池的取放、基於中轉平臺快換機器人和堆垛機電池的交互等完整電動汽車充換電站模擬演示；其二，可為技術人員模擬電動汽車充換電站內車體準確定位、快換機器人由車體取放電池操作、堆垛機從充電架單元取放電池操作、基於中轉平臺的快換機器人和堆垛機電池交互等站內運行環境，結合設備特定運行狀態，技術人員發出合理的操作命令；其三， 可為維護人員模擬電動汽車充換電站設備運行過程中的充電機電池過欠充電、車體無法解鎖、快換機器人和堆垛機超行程限位、設備突然斷電、安全交互信號中斷、站內煙霧報警等意外故障，維護人員迅速做出故障解除操作。所述數據存儲及處理模塊，可根據人機互動的操作信息，結合內部數據評判標準及操控信號的處理結果，對站內人員的具體操作動作進行校驗、分析和評判。所述三維圖像模擬模塊，可結合數據存儲及處理模塊獲取的數據信息，實現電動汽車充換電站電池更換運行環境的實時模擬。音視頻輸出裝置，分別與三維圖像模擬模塊、數據存儲及處理模塊連接。根據從三維圖像模擬模塊、數據存儲及處理模塊獲取的數據信息，進行電動汽車充換電站內部實際運行環境的模擬及內部人員操控評判結果的展示。音視頻輸出裝置，包括音頻輸出裝置和視頻輸出裝置。所述音頻輸出裝置，採用立體音響或者音頻、視頻設備集成設備。所述視頻輸出裝置，採用顯示器或者多通道環幕立體投影系統之一或者組合實用。上述未詳細描述的設備、結構、連接關係、位置關係等均為本領域的常規設置，屬於公知常識，在此不再贅述。另外，本實用新型中的所有模塊均可以利用晶片或者單片機實現其相應的功能。本實用新型的有益效果是1、採用三維虛擬仿真技術，具備人機互動功能，可提高電動汽車充換電站內部實際操作的形象性和準確性，提高電動汽車充換電站內操作人員工作熱情和積極性。2、既可以作為商務人員進行電動汽車充換電站內電池更換過程的科普宣傳素材， 又可以作為技術人員和維護人員入職崗前培訓教材，幫助其熟練掌握站內設備的運行性能和安全規範，確保電動汽車充換電站的安全穩定運行。

圖1為本實用新型的結構原理框圖。其中1、信號輸入裝置，2、虛擬仿真計算機，21、信號轉化模塊，22、控制伺服器， 23、三維圖像模擬模塊，24、數據存儲及處理模塊，3、音視頻輸出裝置。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，包括信號輸入裝置1是外部指令的輸入端，適用於商務人員、技術人員、維護人員進行電動汽車電池更換過程的演示和培訓操作。[0044]信號輸入裝置1選擇或者組合立體眼鏡、頭盔顯示器、電動汽車電池更換裝置遙控器、鍵盤、滑鼠一種或者多種，並通過無線或有線網絡接口實現與虛擬仿真計算機內的信號轉化模塊21連接通信。所述電動汽車電池更換裝置遙控器，採用串口轉無線區域網實現與虛擬仿真計算機的連接和通信，站內人員可單步聯調站內電池更換設備，並解除運行過程中的突發故障。所述鍵盤和滑鼠，可幫助站內人員針對電動汽車充換電站不同階段的運行設備進行實時操控，實現仿真系統人機互動的功能。虛擬仿真計算機2，負責操作人員控制信號的模數轉化、操作指令的解析校驗、數據的提取和存儲、實際運行環境的模擬，是整個電動汽車電池更換流程三維虛擬仿真系統的核心部分。虛擬仿真計算機2包括信號轉化模塊21、控制伺服器22、三維圖像模擬模塊23、 數據存儲及處理模塊M幾個部分。信號轉化模塊21與控制伺服器22連接；控制伺服器分別與三維圖像模擬模塊23、數據存儲及處理模塊對連接並雙向通信；三維圖像模擬模塊23 與數據存儲及處理模塊M連接並雙向通信。所述信號轉化模塊21，接收信號輸入裝置1操控命令，將模擬操控信號轉化為控制伺服器22能夠識別的數位訊號，並發送給控制伺服器22。所述控制伺服器22，根據獲取的外部輸入信號，選擇匹配的電動汽車電池更換運轉模式，調用數據存儲及處理模塊M中匹配數據信息，配合三維圖像模擬模塊23虛擬電動汽車電池更換過程實時運行環境。所述數據存儲及處理模塊M，包含商務演示、技術操作、故障維護三個匹配資料庫，其一，可為商務人員提供電動汽車駛入站前車體信息RFID(射頻標識)的記錄讀取、站外液晶顯示屏幕換電車體信息的引導、車體駛入換電平臺的精確定位、快換機器人和堆垛機新舊電池的取放、基於中轉平臺快換機器人和堆垛機電池的交互等完整電動汽車充換電站模擬演示；其二，可為技術人員模擬電動汽車充換電站內車體準確定位、快換機器人由車體取放電池操作、堆垛機從充電架單元取放電池操作、基於中轉平臺的快換機器人和堆垛機電池交互等站內運行環境，結合設備特定運行狀態，技術人員發出合理的操作命令；其三，可為維護人員模擬電動汽車充換電站設備運行過程中的充電機電池過欠充電、車體無法解鎖、快換機器人和堆垛機超行程限位、設備突然斷電、安全交互信號中斷、站內煙霧報警等意外故障，維護人員迅速做出故障解除操作。所述數據存儲及處理模塊M，可根據人機互動的操作信息，結合內部數據評判標準及操控信號的處理結果，對站內人員的具體操作動作進行校驗、分析和評判。所述三維圖像模擬模塊23，是將數據存儲及處理模塊M中存儲的數據信息轉化為音視頻輸出裝置可以識別的組合數據信號，實現電動汽車充換電站電池更換運行環境的實時模擬。音視頻輸出裝置3，分別與三維圖像模擬模塊23、數據存儲及處理模塊M連接。根據從三維圖像模擬模塊23、數據存儲及處理模塊M獲取的數據信息，進行電動汽車充換電站內部實際運行環境的模擬和站內人員操控評判結果的展示。音視頻輸出裝置3，包括音頻輸出裝置和視頻輸出裝置。所述音頻輸出裝置，採用立體音響或者音頻、視頻設備集成設備。[0057]所述視頻輸出裝置，採用顯示器或者多通道環幕立體投影系統之一或者組合實用。上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但並非對本實用新型保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護範圍以內。
權利要求1.一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，其特徵是它包括信號輸入裝置、虛擬仿真計算機和音視頻輸出裝置，信號輸入裝置通過無線或有線網絡接口與虛擬仿真計算機實現連接，虛擬仿真計算機通過匹配接口與音視頻輸出裝置實現連接。
2.如權利要求1所述的一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，其特徵是，所述信號輸入裝置為立體眼鏡、頭盔顯示器、電動汽車電池更換裝置遙控器、鍵盤、 滑鼠中的一種或者多種組合，並通過匹配接口實現與虛擬仿真計算機的連接。
3.如權利要求1所述的一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，其特徵是，所述虛擬仿真計算機，包括信號轉化模塊、控制伺服器、三維圖像模擬模塊和數據存儲及處理模塊，所述信號轉化模塊與信號輸入裝置連接；控制伺服器與信息轉化模塊連接，控制伺服器分別與三維圖像模擬模塊、數據存儲及處理模塊連接並雙向通信，三維圖像模擬模塊與數據存儲及處理模塊連接並雙向通信。
4.如權利要求1所述的一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，其特徵是，所述音視頻輸出裝置，包括音頻輸出裝置和視頻輸出裝置，分別與三維圖像模擬模塊、數據存儲及處理模塊連接。
5.如權利要求4所述的一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，其特徵是，所述音頻輸出裝置，採用立體音響或者音頻、視頻設備集成設備。
6.如權利要求4所述的一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，其特徵是，所述視頻輸出裝置，採用顯示器或者多通道環幕立體投影系統或者前述兩者組合使用。
專利摘要本實用新型公開了一種基於虛擬實境技術的電動汽車充換電站換電仿真系統，它包括信號輸入裝置、虛擬仿真計算機和音視頻輸出裝置。信號輸入裝置通過無線或有線網絡接口與虛擬仿真計算機實現連接，虛擬仿真計算機通過匹配接口與音視頻輸出裝置實現連接。本實用新型既可以作為商務人員進行電池更換過程的科普宣傳素材，又可以作為電動汽車充換電站內技術人員和維護人員的入崗培訓教材，其三維虛擬技術和人機互動功能，可超現實模擬電動汽車充換電站內實時運行狀況，幫助站內操作人員熟練掌握站內設備的安全操作規範，確保電動汽車充換電站的安全穩定運行。
文檔編號G09B19/00GK202331905SQ20112044622
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者尚文政, 王同斌, 王鑫, 譚林, 趙金龍, 黃德旭 申請人:山東電力研究院