CN110570703A - 一种交互式起重作业仿真安全培训方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交互式起重作业仿真安全培训方法，具体涉及起重机作业仿真培训技术领域。该交互式起重作业仿真安全培训方法，采用交互式起重作业仿真安全培训***进行培训，所述交互式起重作业仿真安全培训***包括相互联动的操作端、指挥端和教师端，所述操作端包括驾驶室操作单元、信号采集及逻辑控制单元、声响单元、座椅震动单元、三维立体视景单元、教学投影单元、网络通讯单元和计算机主控单元，驾驶室操作单元的底部设有多自由度运动平台。
Description
技术领域
本发明涉及起重机作业仿真培训技术领域，具体涉及一种交互式起重作业仿真安全培训方法。
背景技术
传统的起重作业安全培训多为课堂讲授方式，缺乏实践性。若利用实际的起重机械进行培训，成本高且培训过程的风险难以控制。
现有的起重作业仿真培训装置中，只用于学员的训练。专利号为201120543745.4的中国专利文献公开了一种门座式起重机操作教学仪，实现了高仿真，提高真实训练效果。专利号为201710575508.8的中国文献专利公开了一种通用起重机械作业人员培训装备，通过将显示屏铰接，并由评估***控制来同时满足桥/门和塔式起重机作业人员的培训需求。现有装置无法实现教员与学员的同步交互，不便于教员对学员的操作进行指导，以及对违章原因的深入分析，达不到人机结合的良好培训效果。
经研究发现现有起重作业仿真培训***的培训项目固定，培训场景不能实时改变，使得培训内容一成不变，学员应对突发状况的能力得不到有效的训练；现有起重作业仿真培训***只注重学员技能训练、培训项目固定且没有外界条件干预，缺乏一套包含学员学习、训练、考核及教员分析的完整的培训方法，且现有起重作业仿真培训只注重学员的自主训练，培训项目固定且没有外界条件干预，学员的应急处置能力无法提高；另外，缺乏教师与学员的交互，培训效率不高培训效果不佳。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种含学员违章体验、主动与被动训练、教员与学员交互的体验式培训的交互式起重作业仿真安全培训方法。
本发明具体采用如下技术方案：
一种交互式起重作业仿真安全培训方法，采用交互式起重作业仿真安全培训***进行培训，所述交互式起重作业仿真安全培训***包括相互联动的操作端、指挥端和教师端，所述操作端包括驾驶室操作单元，驾驶室操作单元的底部设有多自由度运动平台，具体的培训过程为：
开展培训时，学员通过读卡器刷卡登录，学员信息自动传到教师端进行存储；
首先，学员进行培训前考核，包括理论考试和操作考试，理论考试结果和操作过程视频上传教师端；由***自动分析错题及操作失误点，给学员发送考试分析及培训重点建议；教师结合分析结果制定定制化培训方案；
然后，学员进行违章体验模式训练，根据***设计的场景，学员选择体验项目，从任务开始至发生事故，在分步骤操作过程中，产生的起重机倾覆、断索、吊物散落典型事故或异常状态信号传递给多自由度运动平台，多自由度运动平台做出相应反馈动作，使学员亲身体验违章行为的后果，从而提高安全意识和接受培训的积极主动性；
进而，学员根据***反馈的考试结果和培训建议，学习起重作业基本知识和指挥信号知识，并达到学时要求；
然后教师进行起重操作演示，并对风险点和易错点进行讲解，学员观察学习；
学员进行操作训练，训练模式除违章体验模式外还包括主动训练模式和被动训练模式；
主动训练模式下，学员根据教师要求和自身情况，选择训练项目自主练习，练习内容包括操作过程的风险点；学员操作过程中进行实时错误提示，帮助学员查漏补缺，反复训练至熟练；其中，还进行起重操作人员和指挥员同时训练，训练学员风险点的安全操作和指挥信号的使用；
被动训练模式下，由教师预置训练场景，学员以完成任务的形式进行训练，期间教师还能随时改变训练场景参数，如增加恶劣天气等突发情况让学员处理，培训学员正确处理意外突发情况的能力，训练过程中包括由起重操作人员单人训练或者让起重操作人员和指挥员同时训练；
每次项目训练结束后，学员均可进行失误点回放，查漏补缺，提高训练效果；
学员学时达到一定要求后，教师对学员进行分组，然后进行小组比赛，比赛方式为被动训练模式，比赛成绩作为学员的平时成绩录入***；教师对比赛过程的失误点进行回放讲解；
学员进行复习训练，准备考核；
学员各部分学时达到标准后参加考试，考试包括理论考试和操作考试，学员进入理论考试模块，完成在线答题，交卷后***按国家标准自动评分，并将结果传输至教师端进行存储，学员还查询错题及答案进行查漏补缺；进行操作考核时，根据岗位需求进行选择特定场景考核或综合场景考核，操作结束后，***自动评分，考核过程视频及考核结果实时上传至教师端***；
考核结束后，学员登录***查询成绩和错题及操作失误点回放，考试合格者可打印证书，教师端***自动统计分析学员的考试结果，包括学员成绩、及格率和错误点分布，用于归档和培训评估。
优选地，所述操作端还包括信号采集及逻辑控制单元、声响单元、座椅震动单元、三维立体视景单元、教学投影单元、网络通讯单元和计算机主控单元。
优选地，所述驾驶室操作单元包括仿真驾驶室和数控模拟操作台，数控模拟操作台位于仿真驾驶室前方，数控模拟操作台上的各按钮的操作状态在三维立体视景单元中实时显示，并通过各按钮对应的传感器做出相应的起重操作，实时显示在三维立体视景单元。
优选地，所述驾驶室操作单元内设有座椅，座椅的正前方设有转向器，转向器的下方设有踏板，座椅的左、右两侧对应设有左、右控制手柄，右控制手柄一侧设有手刹。
优选地，所述三维立体视景单元包括计算机、投影仪和投影屏幕，计算机和投影仪位于仿真驾驶室内，投影屏幕位于仿真驾驶室的正前方。
优选地，所述投影屏幕包括三个分屏，相邻两个分屏的夹角为90°～150°。
优选地，所述投影屏幕为一个弧屏。
优选地，所述多自由度运动平台为六自由度动感平台，该平台包括上平台、下平台、电动缸、伺服电机、驱动器***上平台和综合控制监测***，电动缸和伺服电机通过控制电动缸的活塞杆的行程，实现多自由度运动平台台体的六自由度运动，驱动器***用来接收用户控制指令，通过控制伺服电机的输入，对伺服电机的输出转速和转角进行控制，实现对电动缸的活塞杆速度和行程的控制，该平台对起重作业操作过程出现的吊装异常状态做出及时反馈与动作。
优选地，所述多自由度运动平台为三自由度动感平台，该平台包括计算机控制***、伺服驱动***、运动平台、驱动器和电动缸。
本发明具有如下有益效果：
本发明模拟实际汽车起重机的驾驶室，操作端包括驾驶室操作单元，驾驶室操作单元的底部设有多自由度运动平台，可以对操作过程出现的起重机倾覆、断索、吊物散落等吊装事故及异常状态做出及时反馈与动作，使学员可以亲身体验违章后果，从而提高安全作业意识和培训积极性。
本发明的操作端、指挥端和教师端联动交互***，且一个教师端可以控制多个操作端和指挥端，从而实现操作人员和指挥员的多人训练模式，以及实现训练过程中教师的监督和干预，从而提高学员应对突发状况的能力。
本发明包含学员的学习、训练、考核、结果记录和教员对学员的实时控制、指导和统计分析，实现教师对学员整个培训过程的量化管理，从而减轻教师压力，提高学员的培训效果。
附图说明
图1为交互式起重作业仿真安全培训***结构框图；
图2为交互式起重作业仿真安全培训方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1和图2所示，一种交互式起重作业仿真安全培训方法，采用交互式起重作业仿真安全培训***进行培训，所述交互式起重作业仿真安全培训***包括相互联动的操作端、指挥端和教师端，所述操作端包括驾驶室操作单元，驾驶室操作单元的底部设有多自由度运动平台，具体的培训过程为：
开展培训时，学员通过读卡器刷卡登录，学员信息自动传到教师端进行存储；
首先，学员进行培训前考核，包括理论考试和操作考试，理论考试结果和操作过程视频上传教师端；由***自动分析错题及操作失误点，给学员发送考试分析及培训重点建议；教师结合分析结果制定定制化培训方案；
然后，学员进行违章体验模式训练，根据***设计的场景，学员选择体验项目，从任务开始至发生事故，在分步骤操作过程中，产生的起重机倾覆、断索、吊物散落典型事故或异常状态信号传递给多自由度运动平台，多自由度运动平台做出相应反馈动作，使学员亲身体验违章行为的后果，从而提高安全意识和接受培训的积极主动性；
进而，学员根据***反馈的考试结果和培训建议，学习起重作业基本知识和指挥信号知识，并达到学时要求；
然后教师进行起重操作演示，并对风险点和易错点进行讲解，学员观察学习；
学员进行操作训练，训练模式除违章体验模式外还包括主动训练模式和被动训练模式；
主动训练模式下，学员根据教师要求和自身情况，选择训练项目自主练习，练习内容包括操作过程的风险点；学员操作过程中进行实时错误提示，帮助学员查漏补缺，反复训练至熟练；其中，还进行起重操作人员和指挥员同时训练，训练学员风险点的安全操作和指挥信号的使用；
被动训练模式下，由教师预置训练场景，学员以完成任务的形式进行训练，期间教师还能随时改变训练场景参数，如增加恶劣天气等突发情况让学员处理，培训学员正确处理意外突发情况的能力，训练过程中包括由起重操作人员单人训练或者让起重操作人员和指挥员同时训练；
每次项目训练结束后，学员均可进行失误点回放，查漏补缺，提高训练效果；
学员学时达到一定要求后，教师对学员进行分组，然后进行小组比赛，比赛方式为被动训练模式，比赛成绩作为学员的平时成绩录入***；教师对比赛过程的失误点进行回放讲解；
学员进行复习训练，准备考核；
学员各部分学时达到标准后参加考试，考试包括理论考试和操作考试，学员进入理论考试模块，完成在线答题，交卷后***按国家标准自动评分，并将结果传输至教师端进行存储，学员还查询错题及答案进行查漏补缺；进行操作考核时，根据岗位需求进行选择特定场景考核或综合场景考核，操作结束后，***自动评分，考核过程视频及考核结果实时上传至教师端***；
考核结束后，学员登录***查询成绩和错题及操作失误点回放，考试合格者可打印证书，教师端***自动统计分析学员的考试结果，包括学员成绩、及格率和错误点分布，用于归档和培训评估。
所述操作端还包括信号采集及逻辑控制单元、声响单元、座椅震动单元、三维立体视景单元、教学投影单元、网络通讯单元和计算机主控单元。
所述驾驶室操作单元包括仿真驾驶室和数控模拟操作台，数控模拟操作台位于仿真驾驶室前方，数控模拟操作台上的各按钮的操作状态在三维立体视景单元中实时显示，并通过各按钮对应的传感器做出相应的起重操作，实时显示在三维立体视景单元。
所述驾驶室操作单元内设有座椅，座椅的正前方设有转向器，转向器的下方设有踏板，座椅的左、右两侧对应设有左、右控制手柄，右控制手柄一侧设有手刹。
所述三维立体视景单元包括计算机、投影仪和投影屏幕，计算机和投影仪位于仿真驾驶室内，投影屏幕位于仿真驾驶室的正前方。
所述投影屏幕包括三个分屏，相邻两个分屏的夹角为90°～150°。
所述投影屏幕为一个弧屏。
所述多自由度运动平台为六自由度动感平台，该平台包括上平台、下平台、电动缸、伺服电机、驱动器***上平台和综合控制监测***，电动缸和伺服电机通过控制电动缸的活塞杆的行程，实现多自由度运动平台台体的六自由度运动，驱动器***用来接收用户控制指令，通过控制伺服电机的输入，对伺服电机的输出转速和转角进行控制，实现对电动缸的活塞杆速度和行程的控制，该平台对起重作业操作过程出现的吊装异常状态做出及时反馈与动作。
所述多自由度运动平台为三自由度动感平台，该平台包括计算机控制***、伺服驱动***、运动平台、驱动器和电动缸。
所述计算机控制***包括上位机、实时控制计算机和数据采集卡；伺服驱动***包括全数字驱动器和三台伺服电机；上位机通过网络通讯把期望位姿和控制命令传给实时控制计算机，计算出电动缸位移量传给相应的驱动器，驱动伺服电机运转，实现电动缸的运动；同时下位机通过电机的实际位置，将运动平台姿态发送给上位机；编码器实时反馈电动缸位移信号，实现三台伺服电机位置闭环控制，使电动缸达到所要求的位移量。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，采用交互式起重作业仿真安全培训***进行培训，所述交互式起重作业仿真安全培训***包括相互联动的操作端、指挥端和教师端，所述操作端包括驾驶室操作单元，驾驶室操作单元的底部设有多自由度运动平台，具体的培训过程为：
开展培训时，学员通过读卡器刷卡登录，学员信息自动传到教师端进行存储；
首先，学员进行培训前考核，包括理论考试和操作考试，理论考试结果和操作过程视频上传教师端；由***自动分析错题及操作失误点，给学员发送考试分析及培训重点建议；教师结合分析结果制定定制化培训方案；
然后，学员进行违章体验模式训练，根据***设计的场景，学员选择体验项目，从任务开始至发生事故，在分步骤操作过程中，产生的起重机倾覆、断索、吊物散落典型事故或异常状态信号传递给多自由度运动平台，多自由度运动平台做出相应反馈动作，使学员亲身体验违章行为的后果，从而提高安全意识和接受培训的积极主动性；
进而，学员根据***反馈的考试结果和培训建议，学习起重作业基本知识和指挥信号知识，并达到学时要求；
然后教师进行起重操作演示，并对风险点和易错点进行讲解，学员观察学习；
学员进行操作训练，训练模式除违章体验模式外还包括主动训练模式和被动训练模式；
主动训练模式下，学员根据教师要求和自身情况，选择训练项目自主练习，练习内容包括操作过程的风险点；学员操作过程中进行实时错误提示，帮助学员查漏补缺，反复训练至熟练；其中，还进行起重操作人员和指挥员同时训练，训练学员风险点的安全操作和指挥信号的使用；
被动训练模式下，由教师预置训练场景，学员以完成任务的形式进行训练，期间教师还能随时改变训练场景参数，如增加恶劣天气等突发情况让学员处理，培训学员正确处理意外突发情况的能力，训练过程中包括由起重操作人员单人训练或者让起重操作人员和指挥员同时训练；
每次项目训练结束后，学员均可进行失误点回放，查漏补缺，提高训练效果；
学员学时达到一定要求后，教师对学员进行分组，然后进行小组比赛，比赛方式为被动训练模式，比赛成绩作为学员的平时成绩录入***；教师对比赛过程的失误点进行回放讲解；
学员进行复习训练，准备考核；
学员各部分学时达到标准后参加考试，考试包括理论考试和操作考试，学员进入理论考试模块，完成在线答题，交卷后***按国家标准自动评分，并将结果传输至教师端进行存储，学员还查询错题及答案进行查漏补缺；进行操作考核时，根据岗位需求进行选择特定场景考核或综合场景考核，操作结束后，***自动评分，考核过程视频及考核结果实时上传至教师端***；
考核结束后，学员登录***查询成绩和错题及操作失误点回放，考试合格者可打印证书，教师端***自动统计分析学员的考试结果，包括学员成绩、及格率和错误点分布，用于归档和培训评估。
2.如权利要求1所述的一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，所述操作端还包括信号采集及逻辑控制单元、声响单元、座椅震动单元、三维立体视景单元、教学投影单元、网络通讯单元和计算机主控单元。
3.如权利要求2所述的一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，所述驾驶室操作单元包括仿真驾驶室和数控模拟操作台，数控模拟操作台位于仿真驾驶室前方，数控模拟操作台上的各按钮的操作状态在三维立体视景单元中实时显示，并通过各按钮对应的传感器做出相应的起重操作，实时显示在三维立体视景单元。
4.如权利要求3所述的一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，所述驾驶室操作单元内设有座椅，座椅的正前方设有转向器，转向器的下方设有踏板，座椅的左、右两侧对应设有左、右控制手柄，右控制手柄一侧设有手刹。
5.如权利要求3所述的一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，所述三维立体视景单元包括计算机、投影仪和投影屏幕，计算机和投影仪位于仿真驾驶室内，投影屏幕位于仿真驾驶室的正前方。
6.如权利要求3所述的一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，所述投影屏幕包括三个分屏，相邻两个分屏的夹角为90°～150°。
7.如权利要求3所述的一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，所述投影屏幕为一个弧屏。
8.如权利要求3所述的一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，所述多自由度运动平台为六自由度动感平台，该平台包括上平台、下平台、电动缸、伺服电机、驱动器***上平台和综合控制监测***，电动缸和伺服电机通过控制电动缸的活塞杆的行程，实现多自由度运动平台台体的六自由度运动，驱动器***用来接收用户控制指令，通过控制伺服电机的输入，对伺服电机的输出转速和转角进行控制，实现对电动缸的活塞杆速度和行程的控制，该平台对起重作业操作过程出现的吊装异常状态做出及时反馈与动作。
9.如权利要求3所述的一种交互式起重作业仿真安全培训方法，其特征在于，所述多自由度运动平台为三自由度动感平台，该平台包括计算机控制***、伺服驱动***、运动平台、驱动器和电动缸。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191213 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |