一种基于物联网的线上实习系统及其设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的线上实习系统及其设计方法，所述实习系统包括5G基站、5G千兆路由器、企业级万兆路由器、VR全景摄像机、内容备份储存模块、本地流媒体服务器、云端流媒体服务器、采用B/S架构的web平台、后期制作模块、导播转播模块、多机位切换模块和用户体验端系统。所述系统的设计方法是通过5G+VR全景摄像机对实习现场的音视频信息采集，并由路由器上传至存储、流媒体服务器和云端，经过后期制作后由5G基站和路由器转发，在不同的终端进行呈现。端进行呈现。端进行呈现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的线上实习系统及其设计方法


[0001]本专利技术属于线上实习系统领域，具体涉及一种基于物联网的线上实习系统及其设计方法。

技术介绍

[0002]不同与其他工科学科，电气工程学科电力系统方向的专业实习因为其设备和场地问题，无法在校园内开展，通常需要前往专业的实验室或者电力公司进行，但受疫情影响，大规模组织学生前往校外实习非常困难，同时线下场地人员容纳数量有限，实习效率低下。
[0003]在疫情常态化的背景下，迫切的需要一套完善的电力系统线上实习系统来解决这一问题。为此，本设计通过物联网信息采集、虚拟现实等技术，以国家电网的交直流混合配电网实验室为例，设计了基于物联网的电力系统线上实习系统，实现对实习系统的多终端虚拟共享，同时根据实习内容，实现对现场操作的仿真，在具备身临其境实习的效果的同时提升实习场地的共享性，提升实习效果。
[0004]VR虚拟现实技术的发展融合直播，所打造的VR全景直播可以给用户带来沉浸式的体验，这是VR直播和普通视频直播最大的区别。VR全景直播提供360
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视觉体验，观看者的参与性更强，拉近现场与观众的距离。打破空间的界限，场景也更加真实。并且VR全景直播的精准性更强，由于视角不再受局限，获取内容信息是更加精准可靠，真实对称。可以满足对不同的场景实时直播需求，并且可以保存成VR全景视频。
[0005]物联网(Internet of Things，简称IoT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网应用于电力系统是智能电网发展的大势所趋，通过物联网技术将电力数据采集与处理，可以实现对电力设备的监控与管理，推动电网的信息化发展。
[0006]2018年黄教强等提出了面向智慧校园的虚拟实验平台研究与实现，利3d建模等技术实现了对实验室的虚拟并搭建了web平台作为实现。2019年北京大学的沉浸虚拟仿真教学实验室在教学实习方面取得了重大突破，依托VR虚拟现实，3D全息交互等技术为教师的教学工作提供了一个更加新颖和直观的授课方式，使学生通过人机交互的方式在模拟的实验设备中开展实验。2021年巩祥光等设计的基于物联网技术的远程操作电工电子实验平台设计，将电子通讯技术和信息网络等先进技术相结合,设计了一个远程操作实验教学平台,实现了模拟电路与微机原理教学。
[0007]现有技术中，VR虚拟现实技术实现了对不同场景的镜像，并且具有身临其境的沉浸式体验，但是仅仅是虚拟的体验，缺少真实的实习现场的实验数据，不能满足电力系统方向实习的要求。而依靠物联网和3D建模进行设计实验平台，能够很好的利用实验数据进式数据分析，对实验的过程和要求有明确的认识，但是缺少了一定的体验感，无法让学生通过实习对实习场地和谁被等有宏观的概念。
[0008]专利技术目的
[0009]本专利技术的目的即在于应对现有技术的不足，提供一种基于物联网的线上实习系统及其设计方法，通过VR虚拟镜像技术实现对实习现场的镜像，提升线上实习的体验感和实习效果，达到沉浸式实习的效果；同时通过物联网的信息交互，将实习现场的真实数据进行交互与传输，用真实的实验数据作为支撑，将理论与实际结合，提升实习的真实性和教育意义。

技术实现思路

[0010]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于物联网的线上实习系统，包括：5G基站、5G千兆路由器、企业级万兆路由器、VR全景摄像机、内容备份储存模块、本地流媒体服务器、云端流媒体服务器、采用B/S架构的web平台、后期制作模块、导播转播模块、多机位切换模块和用户体验端系统；其中，所述Web平台包括前端、后台和数据库模块，所述前端模块是通过HTML、CSS和JavaScript实现平台的UI界面展示；所述后台模块使用java语言，基于SSM框架进行开发；所述数据库模块选择MySQL数据库；所述用户体验端系统包括MR沉浸式体验空间、背景大屏幕、VR沉浸式体验头盔、移动终端；至少一个所述VR全景摄像机和至少一个所述5G千兆路由器与所述内容备份储存模块、本地流媒体服务器以及云端流媒体服务器连接；所述内容备份储存模块、本地流媒体服务器以及云端流媒体服务器将VR全景摄像机所捕捉的影像信息进行储存处理后，由所述后期制作模块、导播转播模块、多机位切换模块处理后，经过至少一个所述5G基站和至少一个企业级万兆路由器传输至体验端系统。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种上述基于物联网的线上实习系统的设计方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1、利用web平台实现多终端共享，所述Web平台采用浏览器/服务器模式，即采用B/S架构；用户无需下载平台的客户端，只需要通过浏览器即可访问服务器；所述Web平台的搭建包括前端、后台和数据库的设计，其中所述前端通过HTML、CSS和JavaScript实现平台的UI界面展示；所述后台使用java语言，基于SSM框架进行开发；所述数据库选择MySQL数据库；
[0013]步骤2、应用java开发，实现支持实习方案定制的信息流的设计，包括设计电力系统本科实习需求任务及信息互动方案；针对实习的需求和学生的学习兴趣，在实习基地支持的业务内容范围内形成可定制化的实习内容和展示防范，经管理员评审，以班级或者兴趣小组为单位形成个性化方案实施；
[0014]步骤3、应用虚拟现实技术，即5G+VR全景摄像机构建实习场地的虚拟镜像；通过全景摄像机实现对实际场地现场的音视频信息采集，并通过路由器上传至存储、流媒体服务器和云端，经过后期制作后由5G基站和路由器转发，在不同的终端进行呈现；
[0015]步骤4、利用物联网实现数据传输与交互，具体是通过在实习场地侧方布置数据传感器，将各个电力设备的运行数据进行采集并上传到云端，实现数据的共享。
附图说明
[0016]图1是本专利技术所述基于物联网的线上实习系统的架构示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]本领域技术人员应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。在本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的线上实习系统，其特征在于，所述线上实习系统包括：5G基站、5G千兆路由器、企业级万兆路由器、VR全景摄像机、内容备份储存模块、本地流媒体服务器、云端流媒体服务器、采用B/S架构的web平台、后期制作模块、导播转播模块、多机位切换模块和用户体验端系统；其中，所述Web平台包括前端、后台和数据库模块，所述前端模块是通过HTML、CSS和JavaScript实现平台的UI界面展示；所述后台模块使用java语言，基于SSM框架进行开发；所述数据库模块选择MySQL数据库；所述用户体验端系统包括MR沉浸式体验空间、背景大屏幕、VR沉浸式体验头盔、移动终端；至少一个所述VR全景摄像机和至少一个所述5G千兆路由器与所述内容备份储存模块、本地流媒体服务器以及云端流媒体服务器连接；所述内容备份储存模块、本地流媒体服务器以及云端流媒体服务器将VR全景摄像机所捕捉的影像信息进行储存处理后，由所述后期制作模块、导播转播模块、多机位切换模块处理后，经过至少一个所述5G基站和至少一个企业级万兆路由器传输至体验端系统。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的线上实习系统的设计方法，其特征在于，包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴振升，王喜莲，马浩正，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：