具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-2的基于VR虚拟现实技术的通信基础设施检修技能实训系统，包括显示端模块、云端模块和操作端模块、VR终端模块，显示端模块具体设置为PC电脑连接VR终端模块，学员登录VR岗前技能实训系统，通过佩戴VR头显进行虚拟方式技能实操培训；

云端模块包括数据库服务器，用于存储三维教学场景、三维引导模型、操作教程、设备数据型号、设备图片、文字、操作引导语音、第一视角视频、视频通话资料、语音通话资料、无人机航拍巡检视频、人员信息资料、考核数据；应用服务器，安装VR通信设施岗前技能实训系统，连接VR设备，设备安装于教学基地；WEB服务器,用于安装VR智能考核系统，为PC端、移动端设备提供应用操作服务；网关模块，用于显示端、云端、操作端之间的数据传输；

数据库服务器还用于记录手部运动数据、腿部运动数据、用户姿势、用户与目标之间的距离，并记录检修的流程，所述数据库服务器内设数据分类模块均电性连接于实训资源库，能够对提取信息进行实时记录，实现了对实训资源库的有效管理数据库服务器内设数据分类模块均电性连接于实训资源库，能够对提取信息进行实时记录，实现了对实训资源库的有效管理；

操作端模块具体设置为VR头显模块，VR头显模块用于学员登录VR岗前技能实训系统，通过佩戴VR头显进行虚拟方式技能实操培，VR头显模块包括头戴控制单元、头戴惯性测量单元、显示单元，头戴惯性测量单元用于采集头部运动数据；手部设备包括手部惯性测量单元、振动马达，手部惯性测量单元用于采集手部运动数据；腿部设备包括腿部惯性测量单元，腿部惯性测量单元用于采集腿部运动数据；在技能实训中，实时采集头部运动数据、手部运动数据、腿部运动数据，并发送至头戴控制单元，头戴控制单元根据接收到的头部运动数据、手部运动数据、腿部运动数据控制显示单元显示对应的虚拟场景；头戴控制单元根据虚拟场景产生反馈信号，控制振动马达振动；

VR头显模块内还设置有故障检测模块，能够对头戴终端进行实时监测，以便能够及时发现问题，且故障检测模块电性连接于动作扑捉模块与头戴控制单元，故障检测模块还电性连接有蜂鸣器，且蜂鸣器电性连接于头戴控制单元，并且能够对问题进行警告，从而快速进行处理；

其中，VR智能考核系统包括VR虚拟铁塔场景、基站设备实训交互操作场景、天线检修场景、馈线检修场景、防雷接地检修场景和特殊VR教学场景，VR虚拟铁塔场景包括检查基础水平度；塔体根、开及中心距；地腿螺栓完好度；塔基及塔基板是否存在塌陷；塔体偏离度；塔体扭曲度；塔体局部弯曲度；塔体接地电阻；塔体锈蚀程度；整体螺栓力矩；塔体各部材料弯曲、贴合率、间隙大小；塔体平台、爬梯；走线架；航标；

基站设备实训交互操作场景包括检查机房、开关电源、蓄电池、移动通信设备、传输设备、光缆、综合机柜、空调、配电箱、电源监控系统、灭火器、GPS航标灯；天线检修场景包括检查天线延伸臂、抱杆；天线安装；天线与避雷；天线与环境；天线驻波比；天线尾巴线；馈线检修场景包括检查馈线上、下接头；馈线室内外标示；馈线安装；馈线卡具；馈线曲率半径；馈线线体；馈线三点接地；接地电阻；驻波比；馈线波道口；馈线走线架；上、下软跳线；馈线避雷器；防雷接地检修场景包括检查避雷针；避雷针专用引线；馈线三点接地；避雷器安装；接地线；接地电阻；

其中，特殊VR教学场景包括恐高心理训练场景、模拟极端情况场景和模拟发生检修事故体验场景；恐高心理训练场景具体通过在VR虚拟的铁塔场景进行登高训练，能够有效的训练铁塔维护受训人员的恐高心理，同时降低在真实场景中登高训练的危险系数；模拟极端情况场景包括大风对铁塔造成的损伤、地震对铁塔造成的损伤、火灾对铁塔造成的损伤、基础沉降对铁塔造成的损伤、边坡塌方对铁塔造成的损伤，受训人员在虚拟场景中能够有效掌握如何应对上述事故对铁塔的维护；模拟发生检修事故体验场景中受训者通过体验违规操作造成的危害，具体包括高空坠落、触电、工具掉落、操作失误造成的铁塔故障，体验违规操作的危害性；

上述通信基础设施检修技能实训系统实现方案具体为：

1)3D建模：运用三维建模软件构建1:1虚拟通讯铁塔、基站、设备、维修工具、安全防护用品、工作人员等三维模型；

2)交互程序编写：按照通信设施维护培训工作的流程及内容，将3D模型导入U3D引擎，运用C#语言编写交互程序，实现虚拟仿真技能培训交互；

3)后端管理系统：通过运用JAVA后端、SQL和MYSQL等编程技术完成平台后端搭建，包括数据库、运行程序、存储上传系统；

4)前端显示系统：通过运用JAVA前端、WEB等编程技术完成前端显示程序开发；

上述3D建模采用三维模拟服务器进行3D建模，并且三维模拟服务器具有SIF管理功能，针对不同的场景对项目涉及到的安全功能进行分配，辨识并定义SIF，建立每一个SIF的信息档案，针对每个SIF可进行SIL选择，选择方法有风险矩阵、风险图、LOPA；

操作端模块还包括实训主机，实训主机与云端模块通信连接，实训主机用以对当前环境的视频数据进行处理，以生成佩戴者第一视角VR视频数据，实训主机还用于向VR头显模块提供实训VR视频数据；

当训练人员佩戴VR头显模块进行实训时，VR头显模块上的采集摄像头对训练人员的操作进行实时采集，并将信息传输至云端模块，通过云端模块的专业分析后判定训练操作是否正确，并将正确操作步骤传输至VR头显模块对训练人员进行指导；

本系统还包括教学场景选择开关，教学场景选择开关可用于实训模式选择不同的场景，并控制VR头显模块显示实训VR视频数据，教学场景选择开关设置在VR头显模块上，且其包括拨动开关或按钮开关；

教学场景选择开关开启时，将实训模式指令发送至实训主机，实训主机在接收到实训模式指令后将实训VR视频数据发送至VR头显模块；

本系统还包括数据库建立模块，被配置为建立模型库、算法库和故障信息库，为故障排查作业实训平台及计算中心模块提供所需的模型、算法、接口和故障信息；

数据中心模块，被配置为接收并存储客户端上传的模型配置参数、搭建模拟环境的配置参数、故障配置信息和故障排除过程参数信息；

计算中心模块，被配置为调用算法库中组帧、数据解析、故障生成和故障排除算法，以及数据中心模块中的数据传输模式和配置参数信息，模拟通信设备底层数据传输模式，对通信设备传输的数据进行动态组帧，生成通信设备故障事件，对通信设备故障进行解析，排查通信故障，将模拟和排查结果传输至故障排查作业实训平台；

故障排查作业实训平台，被配置为从数据中心模块获取配置信息，调用数据库中模型，搭建通信设备模拟实训操作环境，调用算法库中算法对模拟实训操作环境进行编辑和调整，将生成的环境信息和参数存储到数据中心模块；配置模拟实训操作环境中故障信息，生成VR操作环境，进行故障排查作业；

与传统的通信基础设施检修员岗前培训相比，本发明以能全面的模仿各种可能遇见的场景，让通信基础设施检修员在不同的场景中进行模拟培训，有效提升维护人员实训实操的能力，从而避免了通信基础设施检修员未进行系统化、专业化的实操培训，导致大量通信基础设施未得到专业的维护、维修、整合利用，进而导致大量的通信设施非正常报废的问题。

本系统还能对训练人员进行考核，当进入考核模式后，实训主机通过VR头显模块对考核人员信息进行录入，通过VR头显模块上的采集摄像头对训练人员的操作进行实时数据采集，并将信息传输至云端模块进行考核评分。

本系统能与其他XR技术相关的系统进行组合使用，形成成套的流程化系统，应用于通信基础设施行业领域的前沿新兴科技产品，从而将VR虚拟现实技术运用到通信基础设施的技能实训工作中去。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。