多感知交互的油庫安全操作培訓裝置制造方法
【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(xiàn)有技術(shù)中真實感較差、互動性較弱、培訓質(zhì)量較差的問題。本實用新型通過采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(shù)據(jù)手套(3)、電腦終端(5)、音響設(shè)備(4)，所述LED顯示屏(1)和音響設(shè)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，并與電腦終端(5)相連的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于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(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]油庫是儲存收發(fā)石油及其產(chǎn)品的倉庫。石油及其產(chǎn)品的易燃、易爆和易揮發(fā)等理化性質(zhì)，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(fā)，就會引發(fā)燃燒、爆炸、混油、漏油、中毒及設(shè)備損壞等事故，造成不必要的人身傷亡和經(jīng)濟損失。油庫事故從其誘因來看，除了技術(shù)事故是由于規(guī)章制度未作規(guī)定以及難以預見的技術(shù)原因造成的，其他責任事故和責任技術(shù)事故均是由于責任心不強、未嚴格遵守規(guī)章制度、缺乏業(yè)務知識、設(shè)備設(shè)施失修而又未采取有力措施造成的。由此可見，油庫責任事故和責任技術(shù)事故與從業(yè)人員的主觀因素息息相關(guān)，油庫從業(yè)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(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計，在各類油庫事故中人的行為失誤導致的事故占94%。另外，很多事故中的人員傷亡是由于從業(yè)人員的應急處置措施不當而造成的。如果從業(yè)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(shù)事故，大大降低油庫事故的發(fā)生頻率。
[0003]CN201110083845.8公開了一種油氣儲運油庫模擬系統(tǒng)及方法，它包括沙盤、觸摸屏和流程板，沙盤上設(shè)有油氣儲運設(shè)備以及連接儲運設(shè)備的管道，儲運設(shè)備的進出口管道中設(shè)置有控制閥和LED燈帶，采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(tài)、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(tǒng)存在一些不足:軟件仿真主要以接線圖、數(shù)字圖表、設(shè)備照片和現(xiàn)場錄像方式等常規(guī)多媒體方式作為表現(xiàn)手段，其真實感、臨場感和表現(xiàn)力都有待改進，培訓效果不理想；虛擬培訓系統(tǒng)大部分以三維場景瀏覽和視覺交互為主，缺少利用虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備的交互。特別是在事故應急處置方面，傳統(tǒng)的演練方式要耗費大量的人力物力，而且演練的內(nèi)容具有一定的局限性。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中真實感較差、互動性較弱、培訓質(zhì)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。該裝置用于油庫安全操作培訓中，具有真實感較強、互動性較強、培訓質(zhì)量較好的優(yōu)點。
[0006]為解決上述問題，本實用新型采用的技術(shù)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(shù)據(jù)手套(3)、電腦終端(5)、音響設(shè)備(4)，所述LED顯示屏⑴和音響設(shè)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，并與電腦終端(5)相連。
[0007]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)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，并與信息轉(zhuǎn)換單元相連，信息轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)手套(3)是一種多模式的虛擬現(xiàn)實硬件，通過軟件編程，可進行虛擬場景中物體的抓取、移動、旋轉(zhuǎn)等動作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫游的工具。通過計算手部各關(guān)節(jié)的姿態(tài)，用計算得到的數(shù)據(jù)驅(qū)動虛擬手部各關(guān)節(jié)的運動，進行虛擬手與被操作物體之間的碰撞檢測，依據(jù)抓取規(guī)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(xiàn)角色在三維場景中的日常標準化操作培訓和事故狀態(tài)下的應急處置培訓；所述音響設(shè)備(4)與電腦終端中的聲音繪制單元相連，繪制場景中的聲音特效；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(gòu)造虛擬油庫場景和人物角色的動作驅(qū)動；在電腦終端(5)內(nèi)，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(shè)備進行同步顯示。
[0009]本實用新型采用非接觸式增強現(xiàn)實交互方法，用戶只需要做出動作，即可驅(qū)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(shè)備和任何事故進行高逼真度仿真和高速渲染，用戶可根據(jù)需求對培訓課件進行變更。本實用新型中信息轉(zhuǎn)換單元對體感攝像頭獲取數(shù)據(jù)解析進行了改進，對矩陣轉(zhuǎn)換進行了優(yōu)化，能夠基于充分的信息準確地評估人體實際所處位置，實現(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)語音特效，聲音能夠根據(jù)距離發(fā)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(xiàn)第一人稱和第三人稱視角的切換，提高系統(tǒng)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(jié)省培訓成本，提高培訓效率，真正體現(xiàn)了培訓的互動性，系統(tǒng)可操作性強，界面友好，取得了較好的技術(shù)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(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖1中，I為LED顯示屏；2為體感攝像頭；3為數(shù)據(jù)手套；4為音響設(shè)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，但不僅限于本實施例。

【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(jié)構(gòu)圖，該裝置包括LED顯示屏1，體感攝像頭2，數(shù)據(jù)手套3，音響設(shè)備4，電腦終端5。其中體感攝像頭2的設(shè)備是為了獲取用戶的形體和位置信息，以實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)字化的無縫集成；此時LED顯示屏I將主機輸出信息進行問步顯不，結(jié)合音響設(shè)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:用戶位于該裝置前，通過特定動作被體感攝像頭識別后，用戶的動作和位置信息被體感攝像頭的景深傳感器獲取，并傳輸給信息轉(zhuǎn)換單元；信息轉(zhuǎn)換單元解析所獲取骨骼的實時信息并創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)矩陣后，轉(zhuǎn)換為骨骼綁定控制單元，實現(xiàn)虛擬角色各骨骼空間信息的實時更新。同時，用戶佩戴數(shù)據(jù)手套，通過計算手部各關(guān)節(jié)的姿態(tài)，用計算得到的數(shù)據(jù)驅(qū)動虛擬手部各關(guān)節(jié)的運動，進行虛擬手與被操作物體之間的碰撞檢測，依據(jù)抓取規(guī)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(gòu)造虛擬油庫場景和人物角色的動作驅(qū)動。三維操作培訓和三維演練實現(xiàn)角色在三維場景中的日常標準化操作培訓和事故狀態(tài)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(shè)備進行同步顯示。
【權(quán)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(shù)據(jù)手套(3)、電腦終端(5)、音響設(shè)備(4)，其特征在于所述LED顯示屏(I)和音響設(shè)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，并與電腦終端(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多感知交互的油庫安全操作培訓裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)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(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)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