多感知交互的油库安全操作培训装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种多感知交互的油库安全操作培训装置，主要解决现有技术中真实感较差、互动性较弱、培训质量较差的问题。本实用新型通过采用一种多感知交互的油库安全操作培训装置，包括移动LED显示屏(1)、体感摄像头(2)、数据手套(3)、电脑终端(5)、音响设备(4)，所述LED显示屏(1)和音响设备(4)与电脑终端(5)相连，所述体感摄像头(2)包括景深传感器和RGB摄像头，并与电脑终端(5)相连的技术方案较好地解决了上述问题，可用于油库安全操作培训中。
【专利说明】多感知交互的油库安全操作培训装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多感知交互的油库安全操作培训装置。
【背景技术】
[0002]油库是储存收发石油及其产品的仓库。石油及其产品的易燃、易爆和易挥发等理化性质，使油库存在巨大的安全隐患。如果油库受到各种不安全因素的激发，就会引发燃烧、爆炸、混油、漏油、中毒及设备损坏等事故，造成不必要的人身伤亡和经济损失。油库事故从其诱因来看，除了技术事故是由于规章制度未作规定以及难以预见的技术原因造成的，其他责任事故和责任技术事故均是由于责任心不强、未严格遵守规章制度、缺乏业务知识、设备设施失修而又未采取有力措施造成的。由此可见，油库责任事故和责任技术事故与从业人员的主观因素息息相关，油库从业人员既是导致油库安全事故的主体，也是排除事故及其隐患的关键。据统计，在各类油库事故中人的行为失误导致的事故占94%。另外，很多事故中的人员伤亡是由于从业人员的应急处置措施不当而造成的。如果从业人员的可靠性高、拥有良好的事故处理能力，完全能够避免责任事故和责任技术事故，大大降低油库事故的发生频率。
[0003]CN201110083845.8公开了一种油气储运油库模拟系统及方法，它包括沙盘、触摸屏和流程板，沙盘上设有油气储运设备以及连接储运设备的管道，储运设备的进出口管道中设置有控制阀和LED灯带，采用沙盘和动画等形式模拟油库的工艺流程，学员在沙盘上所作的操作是否恰当也可以动态、实时和交互式地展示在流程板上，让学员具有身临其境的感觉，提高了培训效果，降低了培训成本。
[0004]目前油库使用的培训系统存在一些不足:软件仿真主要以接线图、数字图表、设备照片和现场录像方式等常规多媒体方式作为表现手段，其真实感、临场感和表现力都有待改进，培训效果不理想；虚拟培训系统大部分以三维场景浏览和视觉交互为主，缺少利用虚拟现实硬件设备的交互。特别是在事故应急处置方面，传统的演练方式要耗费大量的人力物力，而且演练的内容具有一定的局限性。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中真实感较差、互动性较弱、培训质量较差的问题，提供一种新的多感知交互的油库安全操作培训装置。该装置用于油库安全操作培训中，具有真实感较强、互动性较强、培训质量较好的优点。
[0006]为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下:一种多感知交互的油库安全操作培训装置，包括移动LED显示屏(I)、体感摄像头(2)、数据手套(3)、电脑终端(5)、音响设备(4)，所述LED显示屏⑴和音响设备⑷与电脑终端(5)相连，所述体感摄像头(2)包括景深传感器和RGB摄像头，并与电脑终端(5)相连。
[0007]上述技术方案中，优选地，所述数据手套(3)、LED显示屏(I)、体感摄像头(2)分别通过VGA视频接口、音频接口和USB接口与电脑终端相连。
[0008]本实用新型中，所述体感摄像头(2)包括获取用户形体和位置的景深传感器和RGB摄像头，并与信息转换单元相连，信息转换单元与骨骼绑定控制单元相连，骨骼绑定控制单元与电脑终端(5)相连；所述数据手套(3)是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。通过计算手部各关节的姿态，用计算得到的数据驱动虚拟手部各关节的运动，进行虚拟手与被操作物体之间的碰撞检测，依据抓取规则判断虚拟手是否抓住被操作的物体；所述三维操作培训和三维演练模块实现角色在三维场景中的日常标准化操作培训和事故状态下的应急处置培训；所述音响设备(4)与电脑终端中的声音绘制单元相连，绘制场景中的声音特效；3D场景渲染提供对基本几何体的生成和渲染工作，存储模型负责构造虚拟油库场景和人物角色的动作驱动；在电脑终端(5)内，骨骼绑定控制单元、手部动作控制单元、3D场景渲染、三维操作培训和三维消防演练模块集成一个虚拟的油库培训平台，由中央处理器对上述单元进行处理运算，最终通过与之相连的LED显示屏和音响设备进行同步显示。
[0009]本实用新型采用非接触式增强现实交互方法，用户只需要做出动作，即可驱动虚拟角色模拟人的动作，进行实时、交互的操作，具有体感交互性、沉浸感、简单易用等特点。本实用新型具有开放性，可以对油库任意设备和任何事故进行高逼真度仿真和高速渲染，用户可根据需求对培训课件进行变更。本实用新型中信息转换单元对体感摄像头获取数据解析进行了改进，对矩阵转换进行了优化，能够基于充分的信息准确地评估人体实际所处位置，实现虚拟人骨骼模拟的实时更新。本实用新型中声音控制单元能够实现语音特效，声音能够根据距离发生变化，增强用户体验感。本实用新型用户在油库场景中操作时可实现第一人称和第三人称视角的切换，提高系统便捷性，改善用户体验。本实用新型使操作人员最大限度的贴近实际操作，大大节省培训成本，提高培训效率，真正体现了培训的互动性，系统可操作性强，界面友好，取得了较好的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型所述的多感知交互的油库安全操作培训装置结构图。
[0011]图1中，I为LED显示屏；2为体感摄像头；3为数据手套；4为音响设备；5为电脑终端。
[0012]下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
【具体实施方式】
[0013]【实施例1】
[0014]如图1所示的多感知交互的油库安全操作培训装置结构图，该装置包括LED显示屏1，体感摄像头2，数据手套3，音响设备4，电脑终端5。其中体感摄像头2的设备是为了获取用户的形体和位置信息，以实现用户对虚拟角色的控制；电脑终端5中集成了虚拟角色单元，油库三维场景单元，三维操作培训模块和三维消防演练模块，用户通过体感摄像头2和数据手套3将自身动作信息(肢体动作和手部抓取动作)传入计算机中的处理单元进行处理，以达到体感交互与三维数字化的无缝集成；此时LED显示屏I将主机输出信息进行问步显不，结合音响设备4的音频输出。
[0015]本实用新型的多感知交互的油库安全操作培训装置工作流程:用户位于该装置前，通过特定动作被体感摄像头识别后，用户的动作和位置信息被体感摄像头的景深传感器获取，并传输给信息转换单元；信息转换单元解析所获取骨骼的实时信息并创建旋转矩阵后，转换为骨骼绑定控制单元，实现虚拟角色各骨骼空间信息的实时更新。同时，用户佩戴数据手套，通过计算手部各关节的姿态，用计算得到的数据驱动虚拟手部各关节的运动，进行虚拟手与被操作物体之间的碰撞检测，依据抓取规则判断虚拟手是否抓住被操作的物体。3D场景渲染提供对基本几何体的生成和渲染工作，存储模型负责构造虚拟油库场景和人物角色的动作驱动。三维操作培训和三维演练实现角色在三维场景中的日常标准化操作培训和事故状态下的应急处置培训。在电脑终端，骨骼绑定控制单元，手部动作控制单元，3D场景渲染，三维培训和演练单元集成一个虚拟的油库培训平台，由中央处理器对上述单元进行处理运算，最终通过与之相连的LED显示屏和音响设备进行同步显示。
【权利要求】
1.一种多感知交互的油库安全操作培训装置，包括移动LED显示屏(I)、体感摄像头(2)、数据手套(3)、电脑终端(5)、音响设备(4)，其特征在于所述LED显示屏(I)和音响设备(4)与电脑终端(5)相连，所述体感摄像头(2)包括景深传感器和RGB摄像头，并与电脑终端(5)相连。
2.根据权利要求1所述多感知交互的油库安全操作培训装置，其特征在于所述数据手套(3)、LED显示屏(I)、体感摄像头(2)分别通过VGA视频接口、音频接口和USB接口与电脑终端(5)相连。
【文档编号】G09B5/06GK204229668SQ201420653723
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】王春, 李磊, 李智临, 刘刚, 孙春媛, 张嘉亮 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院