[发明专利]一种特高压电力虚拟实训的体验式交互过程设计方法

说明书

本发明公开了一种特高压电力虚拟实训的体验式交互过程设计方法，包括步骤：完成特高压虚拟实训系统交互过程的总体逻辑设计；完成系统交互过程总体建模，确立系统功能模块划分；设计完成任务驱动管理模块、数据模型管理模块和交互过程控制模块。本发明在沉浸式虚拟现实技术背景下，以用户体验设计为基本出发点，对特高压变电站虚拟实训系统交互过程进行优化设计建模，实现对系统交互过程的有效控制，实现用户与系统的体验式交互，提升用户实训学习体验。

技术领域

本发明涉及一种特高压电力虚拟实训的体验式交互过程设计方法，属于变电站协同仿真技术领域。

背景技术

特高压技术是电网领域最先进的技术前沿，也是支撑现代智能电网建设的关键。近年来，特高压工程不断建成投运，增加了电网安全稳定运行的压力，相关电力员工的技能水平急需得到培训加强。然而，电力培训必须以防范安全事故风险为前提，特高压培训难以贴近现场实际开展，电力仿真培训系统开发是解决这一问题的有效手段。同时，2016年是虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术发展元年，沉浸式虚拟现实仿真技术发展势头迅猛，能为用户提供身临其境的沉浸感和更加贴近现实的交互体验，对电力培训具有良好适用性，研究基于虚拟现实的特高压虚拟实训系统具有重要价值。

与之相近的传统电力仿真培训系统的建模与研发过程主要包括两个关键环节：一是构建计算机虚拟环境，建立逼近电力实际的三维模型，并在此基础上合理组织三维数据；二是电力生产业务流程还原，开发与实际业务相匹配的功能模块，并通过逻辑程序控制，让用户通过人机交互操作触发相应功能应用，最终实现虚拟三维环境中进行实际生产业务流程模拟演练。然而，现有电力仿真培训系统主要侧重于利用增强仿真环境及仿真实体外观和动作过程外在表现的真实性，并未深入分析用户交互操作过程的逻辑流程，用户交互体验处理简单，系统的交互体验性较弱是其最大的不足。

随着虚拟现实技术快速发展应用，基于虚拟现实的仿真培训系统与传统电力仿真培训系统存在差异，它不仅具有高度沉浸感和真实感的虚拟环境，更关键是要让用户实现与真实情况一致的交互操作，应该具备更优质的交互体验。当前技术背景下，以用户体验设计为基本出发点，对特高压变电站虚拟实训系统交互过程进行优化设计建模，使之既反映生产系统运行规律、工作环境和流程，实现对系统交互过程的有效控制，保证特高压虚拟实训系统的真实性和有效性。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的电力仿真培训系统交互建模技术普遍存在的问题是对用户交互体验处理简单，未能细致考虑用户交互操作过程的逻辑流程，主要关注实现虚拟仿真环境、仿真原件实体和作业流程的外在表现真实性，对影响用户体验的关键因素考虑不足，导致系统的交互体验性较弱的不足，本发明提供一种特高压电力虚拟实训的体验式交互过程设计方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种特高压电力虚拟实训的体验式交互过程设计方法，包括步骤如下：

步骤1：设计特高压电力虚拟实训的体验式实训交互过程总体逻辑，所述总体逻辑包括：用户应用层、数据支撑层、任务驱动层、过程控制层；

步骤2：构建特高压电力虚拟实训的体验式实训交互过程总体模型，所述总体模型包括：基础管理模块、任务驱动管理模块、模型数据管理模块、交互过程控制模块。

作为优选方案，所述用户应用层是系统交互过程的目标对象，用户通过与实训系统之间的感知和反馈，获得真实的视觉、听觉和触力觉反馈，开展不同类型的实训作业操作，获得逼近现实的学习体验；

所述数据支撑层是系统交互过程的核心基础，需要实现对各类虚拟现实数据有效组织管理，提供更具有真实性和完整性的虚拟现实环境；

所述任务驱动层提供系统交互过程的逻辑流程，需要在电力作业流程规范和电力安全规程约束下，把各项电力实训作业步骤和相应电气设备状态变化，通过一系列操作逻辑函数进行描述；