本發(fā)明屬于核電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核電vr影像仿真系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

核電站核島系統(tǒng)，由于具有放射性，其建成投產(chǎn)后人員控制非常嚴(yán)格，一般人員很難進(jìn)入到其輻射防護(hù)區(qū)。即使該電站的運行檢修人員，采取了嚴(yán)格的輻射防護(hù)措施后，進(jìn)入到輻射防護(hù)區(qū)，由于受到輻射防護(hù)劑量的限制，即使工作沒有完成，也必須在規(guī)定的時間離開輻射防護(hù)區(qū)，另派人員進(jìn)入控制區(qū)接替工作。因此對需要進(jìn)入核電站輻射防護(hù)區(qū)工作的人員來說，熟悉輻射防護(hù)區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟悉輻射防護(hù)區(qū)內(nèi)部道路特點，熟悉輻射防護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)備、管道安裝位置，有機(jī)會能夠模擬演練對輻射防護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)備操作、檢修的過程，對提高工作效率，減少人員在輻射防護(hù)區(qū)內(nèi)停留時間，減少核電工作人員吸收輻射劑量來說意義重大。

目前核電工作人員主要通過看圖、看視頻、多次進(jìn)入控制區(qū)累積經(jīng)驗等方式來熟悉控制區(qū)內(nèi)部情況。看圖、看視頻不太直觀，熟悉起來比較困難。新入職的工作人員，通過多次進(jìn)入控制區(qū)來熟悉控制區(qū)內(nèi)部情況，無謂地多吸收了輻射劑量，對人員健康不利，也縮短了人員有效的工作時間(一個工作人員吸收了一定的輻射劑量后就不能在控制區(qū)內(nèi)工作了)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對目前核電機(jī)組人們熟悉控制區(qū)環(huán)境方面的不足，提供了一種核電vr影像仿真系統(tǒng)和方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種核電vr影像仿真系統(tǒng)，包括vr頭套顯示系統(tǒng)、核電場景模擬系統(tǒng)、觸覺操縱系統(tǒng)和運動感知系統(tǒng)；其中，

vr頭套顯示系統(tǒng)分別與核電場景模擬系統(tǒng)、觸覺操縱系統(tǒng)和運動感知系統(tǒng)通過通訊電纜或者無線傳輸進(jìn)行信息的交換。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，vr頭套顯示系統(tǒng)具有vr立體視覺顯示功能和用戶的跟蹤功能，能夠通過雙目立體視覺去認(rèn)識環(huán)境，通過頭部的運動去觀察環(huán)境；并對核電場景模擬系統(tǒng)、觸覺操縱系統(tǒng)、運動感知系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)綜合處理，將人在場景中所處位置進(jìn)行定位。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，核電場景模擬系統(tǒng)用于核電不同區(qū)域，以真實場景為模型，生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，建立三維立體逼真模擬場景。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，觸覺操縱系統(tǒng)采用vr數(shù)據(jù)感覺手套來實現(xiàn)，在手套內(nèi)層安裝傳感器；通過手指上的彎曲、扭曲傳感器和手掌上的彎度、弧度傳感器，確定手及關(guān)節(jié)的位置和方向，實現(xiàn)虛擬手對虛擬物體的操控。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，運動感知系統(tǒng)由固定在人體腰部、腿部、腳部的傳感器組成，用于感知人體前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、上下樓梯動作；并測量人體運動的速度。

一種核電vr影像仿真的方法，該方法基于上述一種核電vr影像仿真系統(tǒng)，包括以下步驟：

1)明確核電vr影像仿真的功能需求；

2)搭建核電vr影像仿真硬件系統(tǒng)；

3)拍攝、制作核電vr影像場景；

4)將核電vr影像場景導(dǎo)入核電場景模擬系統(tǒng)中；

5)進(jìn)行vr頭套顯示系統(tǒng)、核電場景模擬系統(tǒng)、觸覺操縱系統(tǒng)、運動感知系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸調(diào)試；

6)進(jìn)行核電vr影像仿真系統(tǒng)訓(xùn)練。

本發(fā)明一種核電vr影像仿真系統(tǒng)和方法，和目前通常采用的熟悉核電控制區(qū)的方法比起來有以下幾方面明顯的優(yōu)點：

1)該方法通過vr影像的方法，將佩戴vr頭套的受訓(xùn)者，置身于模擬的核電場景之中，通過觸覺操縱系統(tǒng)，模擬對核電設(shè)備進(jìn)行操作，讓受訓(xùn)者熟悉在核輻射環(huán)境下，對設(shè)備操作演練；通過運動感知系統(tǒng)，讓受訓(xùn)者練習(xí)在核電的模擬場景中行走演練，熟悉核電內(nèi)部道路，以減少在受訓(xùn)者在輻射環(huán)境中的停留時間；將觸覺操縱系統(tǒng)和運動感知系統(tǒng)的演練過程信息通過通訊電纜或者無線傳輸輸入到vr頭套顯示系統(tǒng)中進(jìn)行記錄，以利于事后分析改進(jìn)。

2)vr頭套顯示系統(tǒng)的立體視覺顯示功能和用戶的跟蹤功能，能夠通過雙目立體視覺去認(rèn)識環(huán)境，通過頭部的運動去觀察環(huán)境，可以讓受訓(xùn)者具有非常真實的沉浸感，具有身臨其境的真實感；對核電場景模擬系統(tǒng)、觸覺操縱系統(tǒng)、運動感知系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)綜合處理，將人在場景中所處位置進(jìn)行定位，可以產(chǎn)生人與場景的互動。

3)核電場景模擬系統(tǒng)以核電不同區(qū)域，以真實場景為模型，生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，可以很方便地建立三維立體逼真模擬場景。

4)觸覺操縱系統(tǒng)可以實現(xiàn)虛擬手對虛擬物體的操控。運動感知系統(tǒng)可以感知人體前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、上下樓梯動作；并測量人體運動的速度。

5)利用該方法可以對核電設(shè)備操作、檢修、事故處理進(jìn)行演練。這種演練有如下優(yōu)勢：虛擬演練環(huán)境是以實景環(huán)境為基礎(chǔ)進(jìn)行搭建的，操作規(guī)范同樣立足于現(xiàn)實中實際的操作規(guī)范，具有高度的仿真性；借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，受訓(xùn)者可以將自身置于各種復(fù)雜、突發(fā)環(huán)境中去，從而進(jìn)行針對性訓(xùn)練，提高自身的應(yīng)變能力與相關(guān)處理技能；受訓(xùn)人員可以大膽的在虛擬環(huán)境中嘗試各種演練方案，可以卸去產(chǎn)生事故隱患的包袱，從而提高自身的技能水平，確保在今后實際操作中的人身與事故安全。

附圖說明

圖1為一種核電vr影像仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中：1-vr頭套顯示系統(tǒng)，2-核電場景模擬系統(tǒng)，3-觸覺操縱系統(tǒng)，4-運動感知系統(tǒng)。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種核電vr影像仿真系統(tǒng)，包括vr頭套顯示系統(tǒng)1、核電場景模擬系統(tǒng)2、觸覺操縱系統(tǒng)3和運動感知系統(tǒng)4；其中，vr頭套顯示系統(tǒng)1與核電場景模擬系統(tǒng)2、觸覺操縱系統(tǒng)3、運動感知系統(tǒng)4通過通訊電纜或者無線傳輸進(jìn)行信息的交換。

優(yōu)選的，vr頭套顯示系統(tǒng)1具有vr立體視覺顯示功能；具有用戶(頭、眼)的跟蹤功能；可以通過雙目立體視覺去認(rèn)識環(huán)境，可以通過頭部的運動去觀察環(huán)境；對核電場景模擬系統(tǒng)2、觸覺操縱系統(tǒng)3、運動感知系統(tǒng)4傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)綜合處理；可以將人在場景中所處位置進(jìn)行定位。

其中，核電場景模擬系統(tǒng)2是針對于核電不同區(qū)域，以真實場景為模型，生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，建立三維立體逼真模擬場景，其內(nèi)容要包括該區(qū)域平臺欄桿、通道走向、設(shè)備布置等；還要包括該區(qū)域的照明強度、輻射強度、含氧量等參數(shù)；提示進(jìn)入該區(qū)域要采取的輻射防護(hù)措施，辦理的相關(guān)手續(xù)等；能夠計算在該區(qū)域呆多長時間，吸收多少輻射劑量等；模擬場景的編制為開放系統(tǒng)，針對不同場景，設(shè)置不同參數(shù)。

優(yōu)選的，觸覺操縱系統(tǒng)3采用vr數(shù)據(jù)感覺手套來實現(xiàn)，在手套內(nèi)層安裝一些傳感器；通過手指上的彎曲、扭曲傳感器和手掌上的彎度、弧度傳感器，確定手及關(guān)節(jié)的位置和方向，從而實現(xiàn)虛擬手對虛擬物體的操控；在進(jìn)入場景后，根據(jù)不同場景可以拿一些對應(yīng)的虛擬工具如手電、扳手等，可以模擬進(jìn)行閥門操作等。

優(yōu)選的，運動感知系統(tǒng)4由可以固定在人體腰部、腿部、腳部的傳感器組成，可以感知人體前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、上下樓梯等動作；可以測量人體運動的速度。

本發(fā)明提供的一種核電vr影像仿真的方法，包括以下步驟：

1)明確核電vr影像仿真的功能需求；

2)搭建核電vr影像仿真硬件系統(tǒng)；

3)拍攝、制作核電vr影像場景；

4)將核電vr影像場景導(dǎo)入核電場景模擬系統(tǒng)2中；

5)進(jìn)行vr頭套顯示系統(tǒng)1、核電場景模擬系統(tǒng)2、觸覺操縱系統(tǒng)3、運動感知系統(tǒng)4數(shù)據(jù)傳輸調(diào)試；

6)進(jìn)行核電vr影像仿真系統(tǒng)訓(xùn)練。