技术领域
[0001] 本发明涉及电工安全培训领域，具体涉及一种高压电工培训装置及逻辑控制方法。
相关背景技术
[0002] 当前，国家应急管理部规定凡从事高压电工作业的人员，必须经过培训取得特种高压电工作业许可证，目前专利检索中并无相应的高压电工培训装置，现有技术中各培训机构普遍采用工业用高压柜来进行国家应急管理部门规定科目的培训，但这些工业用的屏柜，只适应不频繁操作，对于高频率的学员操作，带来了设备故障率高，同时价格昂贵，一般培训机构只能配备1‑2台套，培训经常不能达到预期效果。
[0003] 同时，由于设备台套少，教师也很难兼顾众多学员，培训效果进一步下降。
具体实施方式
[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实施例中的实施例，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。
[0029] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0030] 实施例1本实施例用来说明，本发明装置的结构。
[0031] 图1：本发明实施例提供的高压电工培训装置的结构示意图；图2：本发明实施例提供的高压电工培训装置的较详细的结构示意图；如图1‑2所示，一种高压电工培训装置100，包括演练操作单元110、语音单元130、选项单元140、逻辑控制器150；所述演练操作单元110，包括若干个演练用指令开关111、若干个操作对象图示灯112、若干条灯光带113，用于学员演练操作和图示操作对象及其状态信号；所述语音单元130，包括语音存储器131、语音处理器132、D/A转换器133、功率放大器
134、语音下载器135、发音器136, 用于输出各种不同的引导语音段；所述选项单元140，包括触摸屏，用于向学员提供模式选择和操作任务选项；所述逻辑控制器150，包括步骤存储器，分别与所述演练用指令开关、操作对象图示灯导线连接，分别与所述选项单元、语音处理器RS485通讯连接，用于演练时逻辑控制，接受演练用指令开关的输入，分别向操作对象图示灯、语音处理器输出动作信号。
[0032] 所述演练操作单元110中：所述操作对象图示灯112，与实际操作中操作对象一一映射，可以显示多种颜色的光，颜色的数量与实际操作中操作对象的状态数相同，图示操作对象的状态，也通过灯光闪烁，提示待操作的操作对象；所述演练用指令开关111，也与实际操作中操作对象一一映射，可以诸如接地刀闸有多种不同的操作位置，位置数量也与实际操作中操作对象的状态数相同，用于演练操作；所述灯光带113用于图示实际操作中操作对象间的某一操作顺序关系。
[0033] 所述语音单元130中：所述语音处理器132是核心设备，通过RS485串口通讯，能接受逻辑控制器的控制输出需要的语音段；所述语音存储器131与语音处理器132连接，用于在语音处理器控制下存储各种语音段；所述语音下载器135与语音处理器132连接，用于从个人电脑中下载录制好的MP3 格式的语音段, 以适应不同场景的要求；所述D/A转换器133与语音处理器132连接，用于语音处理器输出的语音段数字信号转化为模拟信号；所述功率放大器134，将语音段模拟信号放大推动发音器136发音。
[0034] 优选地，所述逻辑控制器150，采用可编程逻辑控制器。
[0035] 下面进一步阐述所述演练操作单元的配置原则：某地高压电工考核用实操设备中，涉及的操作对象第一进线断路器、第一进线手车、母联断路器、母联手车、第二进线断路器、第二进线手车、第一出线断路器、第一出线手车、第一出线接地刀闸、第二出线断路器、第二出线手车、第二出线接地刀闸等12个操作对象。
[0036] 图3为以某地高压电工考核用实操设备说明演练操作单元配置示意图，其中C130列为操作对象；C140列为操作对象的状态；U01为演练操作单元的元件配置：C110列为演练开关，C120列为图示灯；双箭头表示映射关系；由C140列，每1个操作对象都有2个状态；由C110列，每1个操作对象配备1个演练开关，每一个演练开关有2个操作位置；由C120列，每1个操作对象配备1个图示灯，每一个图示灯有2种颜色。
[0037] 实施例2图4为本发明实施例提供的高压电工培训装置的步骤存储逻辑控制流程图；根据图4，下面结合所述某地高压电工考核用实操设备操作，来说明本发明实施例提供的高压电工培训装置的逻辑控制方法中首要任务，建立映射，完成步骤存储。
[0038] S10: 编制任务簇；进一步地，具体步骤为：统计全部操作对象；根据行业知识或者行业规范分析全部操作对象的状态约束关系；进而形成各种可能的运行方式；对所述各种运行方式进行分类；
在各种运行方式分类下，统计可能的操作任务；全部的操作任务构成任务簇；其中，所述运行方式是指，涉及到的所有操作对象的状态组合。
[0039] 所述某地高压电工考核用实操设备中：全部操作对象为12个；
分析全部操作对象的状态组合为2的12次方等于4096种（这里不一一列出）；其中：
为了阐述的方便，我在这里说明下，在电力行业中，每个高压柜的操作对象一般有三个：断路器、手车、接地刀闸，这三个操作对象的状态组合有2的3次方等于8个，但有效组合只有4个，分别是运行态：断路器合、手车合、接地刀闸分；热备用态：断路器分、手车合、接地刀闸分；冷备用态：断路器分、手车分、接地刀闸分；检修态：断路器分、手车分、接地刀闸合；有一些约束关系，诸如接地刀闸合时断路器不能合，否则就是带接地刀闸合闸，会造成大事故。
[0040] 根据操作对象间状态约束关系，将全部可能的运行方式分为8类：第1类：第一进线供电第一出线；第2类：第一进线供电第二出线；第3类：第一进线供电第一出线和第二出线；第4类：第二进线供电第一出线；第5类：第二进线供电第二出线；第6类：第二进线供电第一出线和第二出线；第7类：第一进线供电第一出线、第二进线供电第二出线；第8类：全电房停电；在各类运行方式分类下，统计可能的操作任务；经分析所述第1‑6类，分别有18个操作任务，第7类有10个任务，第8类有21个操作任务；总共为139个任务，这些构成高压电工考核用实操设备操作的全部任务簇。
[0041] S20：在触摸屏上设置模式按钮和任务按钮；进一步地，具体步骤为：在所述触摸屏上设计各种窗口和按钮，包括模式窗口、若干个运行方式分类窗口；模式窗口中设置有演练模式按钮、考核模式按钮；各运行方式分类窗口下设置有若干个任务按钮。
[0042] 所述某地高压电工考核用实操设备操作中，进行如下设计：设置模式窗口和第一进第一出、第一进第二出、第一进第一二出等8个运行方式分类窗口；
模式窗口设置有演练模式按钮、考核模式按钮；
根据电力安全工作规程，单步操作可以不填写操作票，实际上单步操作，也不需要引导，2步以上的任务才需要操作引导，第1‑6类，分别设置有14个操作任务按钮，第7类有10个任务按钮，第8类有21个操作任务按钮；实际场景中，并不是所有的操作任务都会用到，实际上只要用到几个按钮，即可达到培训效果，具体可以与培训机构协商确定。
[0043] 为便于阐述，这里给出这些操作任务的名称和代号：第一出线运行转冷备用R1、第一出线运行转检修R2、第二出线冷备用转运行R3、第二出线检修转运行R4、……、第一进线运行转热备用第二进线热备用转运行R115；这些任务的任务按钮名称代号分别为：第一出线运行转冷备用A1、第一出线运行转检修A2、第二出线冷备用转运行A3、第二出线检修转运行A4、……、第一进线运行转热备用第二进线热备用转运行A115。
[0044] S30: 构建演练和实操的映射；进一步地，具体步骤为：将实操分解为一系列操作步；每一操作步用汉语表达为动宾状结构，具备唯一的动词和唯一的名词，动词表示动作，名词表示操作对象、状语有时可以省略；将动作映射为一个演练用指令开关，操作对象映射为一个操作对象图示灯，图示灯光的颜色种数，与实际操作对象的状态数一致；演练用指令开关的操作位置数，与实际操作对象的状态数一致；将实操，映射为演练；
其中，所述实操，是指在实际设备上进行的一系列旨在改变操作对象的状态的特定动作；所述演练，是指通过替代的方法，在非实际设备上进行的一系列动作，以达到熟练操作的目的。
[0045] 本实施例中将某地高压电工考核用实操设备的操作映射为演练操作。
[0046] 所述某地高压电工考核用实操设备中，涉及的操作对象第一进线断路器、第一进线手车、母联断路器、母联手车、第二进线断路器、第二进线手车、第一出线断路器、第一出线手车、第一出线接地刀闸、第二出线断路器、第二出线手车、第二出线接地刀闸等12个操作对象，每一个操作对象都有2个状态； 12个演练开关，每一个演练开关有2个操作位置； 12个图示灯，每一个图示灯有2种颜色。
[0047] S40：编制任务簇中全部任务的正确操作步骤；进一步地，具体步骤为：根据国家标准；或者安全规程；或者采用专家意见；或者沿用经验证正确的；确保编制的操作步骤正确；
其中，所述操作步骤是指操作中只涉及到唯一操作对象的操作步的
组合，这些操作步组合能完成具体操作任务；所述操作步的特征在于，当用汉语表达出来时，只有一个动词和一个名词。
[0048] 所述某地高压电工考核用实操设备操作中第1类运行方式下的第一出线运行转冷备用R2这个为例，来说明正确操作步骤的编制；第一出线运行转检修R2：拉开第一出线断路器；拉第一出线手车至分位；合上第一出线接地刀闸；
S50：录制任务簇全部任务的正确操作步骤的引导语音段和误操作报
警语音段，顺序存储至语音存储器；
进一步地，具体步骤为：将所有操作任务中用汉语表达完全相同的剔除；录制引导语音段；录制报警语音段；将全部语音段编号；顺序存储至语音存储器；所述报警语音根据前后操作步生成，其特征在于对相邻步做出诊断；其中
所述引导语音段，是指操作步的汉语表达后的发音；所述报警语音段，是指指出操作中操作错误所在的诊断语音。
[0049] 所述某地高压电工考核用实操设备操作中：根据所述115个任务的正确步骤，剔除重复后，全部正确操作步骤引导语音段的数量为24个，为便于阐述给出引导语音段并编号如下：
拉开第一出线断路器L01、拉第一出线手车至分位L02、合上第一出线接地刀闸L03、拉开第二出线断路器L04、拉第二出线手车至分位L05、合上第二出线接地刀闸L06、......、拉开母联手车L24；
考虑到相邻步骤间的关系和可能发生的误操作，录制报警语音段如下：
未拉开断路器拉手车L25、未拉开手车合接地刀闸L26、未拉开接地刀闸推手车L27；未拉开手车合断路器L28。
[0050] S60：生成任务簇全部任务的语音段序列；进一步地，具体步骤为：根据所述S40编制的所述具体任务的正确操作步骤生成语音段序列；记录所述语音段序列的编号；其中
所述语音段序列为表达操作步骤的语音段的顺序组合。
[0051] 以所述某地高压电工考核用实操设备操作中第1类运行方式下的第一出线运行转冷备用R2这个为例，来说明如何生成全部任务的语音段序列；第一出线运行转检修R2：拉开第一出线断路器；拉第一出线手车至分位；合上第一出线接地刀闸；按这个步骤生成的任务R2的语音段序列为L01、L02、L03；同理，生成任务簇全部任务的语音段序列；
S70：将语音段序列映射为步骤存储器；
进一步地，具体步骤为：根据所述S30构建的映射关系进一步构建引导语音段、逻辑控制器的输入输出寄存器、与演练开关、图示灯间的映射关系；根据所述映射关系形成每一任务的语音段序列对应的逻辑控制器的输出寄存器序列，将这个序列低位加入任务按钮链接的逻辑控制器的寄存器形成新的序列，将新序列等值复制到逻辑控制器数据存储器的字节中，每一个任务占用相同的字节数，任务簇中全部任务的数据存储字节按顺序排列形成步骤存储器。
[0052] 所述某地高压电工考核用实操设备操作中：图5为以某地高压电工考核用实操设备说明生成步骤存储器的映射图，其中：U200为逻辑控制器输入输出关系：C210列逻辑控制器的输入的演练开关，C220列逻辑控制器的输入寄存器，C230列逻辑控制器的输出寄存器，C240列逻辑控制器的输出图示灯； U400为语音单元：C410列语音段汉字表达，C420列语音段编号，与语音存储器一一对应；双箭线表示映射关系；
很显然，图中同一行的元素存在一一映射关系；
现在说明如何根据图4来生成本应用场景演练存储器的：即如何将所述R1‑R115操作任务的语音段序列映射成演练存储器，具体如下
如R2任务的语音段序列为L01、L02、L03，根据图5的对应关系，很容易找到对应的演练输出寄存器序列CU03、CU02、CU01，低位加入A2按钮链接的寄存器F2，形成新的序列CU03、CU02、CU01、F2；将这个序列等值复制到数据存储器D2双字节中，之所以采用双字节是因为最复杂的任务为21步，为统一存储采用双字节存储一个任务步骤。
[0053] D2从高到低为：高28位空，低四位CU03’、CU02’、CU01’、F2’；同理，分别映射求出演练模式下其它任务的数据存储器字节并顺序排列，就得出：
演练存储器从高字节到低字节分别为D115 D114…… D4D3 D2D1；
图6为本发明实施例提供的高压电工培训装置的步骤执行逻辑控制流程图，下面结合所述某地高压电工考核用实操设备操作，说明如何执行步骤的：
S80：学员选择操作模式和具体任务；
进一步地，具体步骤为：学员首先按下模式窗口下的某一按钮，选择一种模式；接者按下某一运行方式分类窗口下的某一按钮，选择一种操作任务。
[0054] S90：演练模式时，进入下一步，考核模式时跳至S110。
[0055] S100：进入演练模式；S101：逐条挤出演练存储器的存储位，触发语音灯光引导；
进一步地，具体步骤为：第一个存储位由所选择的任务按钮对应的逻辑控制器的寄存器挤出，其它存储位由标志上一步的操作完成的逻辑控制器的输出寄存器挤出。
[0056] 所述某地高压电工考核用实操设备操作中：假设按下了演练模式下的A2按钮，第一步则由所选择的任务按钮对应的逻辑控制器的寄存器挤出第一个存储位，即由F2触发右移挤出演练存储器A2字节对应的寄存器F2’，由F2’触发语音单元发出语音段L01；第二步，由标志第一步完成的CU01，挤出第二位CU01’，触发下一语音段L02；如此循环；
S102：学员根据语音灯光引导操作；
S103：演练操作错误时，发出相应报警语音，统计报警次数，并等待纠正；
所述某地高压电工考核用实操设备操作中：
根据前后步关系，发出相应的报警语音，譬如当触发语音点L02后，学员操作正确时，RU02应变为高电平，如果RU03变成高电平，这时根据这种关系，并通过编写程序，触发语音段L26发出“未拉手车合接地刀闸”语音；
S104：如此循环，直到步骤存储器的最后一位，所选任务完成；
S105：学员继续选择或终结操作。
[0057] S110：进入考核模式；S111：学员自行操作；
S112：学员操作错误时，装置自动记录错误地点和错误次数；
S113：学员操作结束时，装置对操作结果评分，并一次报出错误所在的诊断语音。
[0058] S114：学员继续选择或终结操作。
[0059] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
