一、環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述
隨著水環(huán)境治理力度加大、飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)提升以及環(huán)保產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，水質(zhì)檢測(cè)工作已經(jīng)成為了守護(hù)生態(tài)水生態(tài)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中水庫(kù)、河口、人工湖等水域場(chǎng)景的水體檢測(cè)工作尤為重視，但專業(yè)人才需求短缺、技能崗位匹配度低等難題頻頻出現(xiàn)，制止了檢測(cè)工作的開(kāi)展及更精細(xì)動(dòng)作的開(kāi)展，教學(xué)實(shí)操存在諸多現(xiàn)實(shí)困境。因此，我們支持采用河南蘭幻軟件技術(shù)有限公司提供的環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，憑借沉浸式模擬、高安全性、低沉本等優(yōu)勢(shì)，為水質(zhì)檢測(cè)人才提供創(chuàng)新解決方案，有效彌補(bǔ)教育短板，助力培養(yǎng)符合行業(yè)規(guī)范的高素質(zhì)人才。通過(guò)搭載多種傳感器，使得無(wú)人船可以在作業(yè)時(shí)實(shí)時(shí)采集檢測(cè)到所處水域的多項(xiàng)指標(biāo)，為水質(zhì)檢測(cè)、水質(zhì)污染環(huán)保工作提供有力支持。
環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種將虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)與水面無(wú)人船平臺(tái)深度融合的智能控制系統(tǒng)。它通過(guò)構(gòu)建一個(gè)沉浸式的虛擬操作環(huán)境聲音，極大提升了環(huán)境監(jiān)測(cè)作業(yè)的直觀性、安全性和效率。
環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成了機(jī)器人技術(shù)、傳感器技術(shù)和人工智能的水面自主航行平臺(tái)，正在變革傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)方式。能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)、高效、安全的水質(zhì)采樣與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為水域環(huán)境保護(hù)和管理提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。（1）自主巡航與精準(zhǔn)定位：無(wú)人船依靠GPS/北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的高精度定位，能按照預(yù)設(shè)航線自主航行，具備動(dòng)態(tài)避障和自動(dòng)返航功能，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化作業(yè)。（2）水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：通過(guò)搭載多參數(shù)水質(zhì)傳感器，無(wú)人船可每秒實(shí)時(shí)采集水體的pH值、溫度、濁度、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率、化學(xué)需氧量（COD）、氨氮等關(guān)鍵指標(biāo)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳至管理平臺(tái)。（3）自動(dòng)采樣與分析：無(wú)人船可通過(guò)泵吸或抓取等方式，在指定深度（如地表水下0.5米）精準(zhǔn)采集水樣，并存放在船載采樣瓶中，供實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步深度檢測(cè)。部分無(wú)人船還具備一定的現(xiàn)場(chǎng)分析能力。（4）數(shù)據(jù)傳輸與智能管理：所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖像及船體狀態(tài)信息通過(guò)4G、Wi-Fi或數(shù)傳電臺(tái)實(shí)時(shí)傳輸至云端智慧管理平臺(tái)。平臺(tái)集成數(shù)據(jù)管理、分析預(yù)警和指揮調(diào)度功能，可實(shí)現(xiàn)全要素可視化監(jiān)控。
1.1、系統(tǒng)協(xié)同VR設(shè)備-HTC VIVE Pro2
環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)需聯(lián)合HTC VIVE Pro2設(shè)備協(xié)同使用。
HTC VIVE Pro2是一款面向高端PC VR體驗(yàn)的專業(yè)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯，它主打極致的視覺(jué)清晰度、舒適的佩戴感和強(qiáng)大的兼容性，非常適合追求頂級(jí)沉浸感的VR游戲玩家、開(kāi)發(fā)者以及有專業(yè)應(yīng)用需求的用戶。
極致視覺(jué)體驗(yàn)：5K級(jí)別的分辨率和120Hz的高刷新率，確保了畫面極其清晰、流暢，能大大降低”紗窗效應(yīng)”。
專業(yè)精準(zhǔn)追蹤：依托SteamVR燈塔追蹤技術(shù)，能提供毫米級(jí)的精準(zhǔn)定位，動(dòng)作捕捉可靠。
舒適佩戴感受：VIVE Pro 2在人體工程學(xué)上做了優(yōu)化。可調(diào)節(jié)的IPD（瞳距）、頭帶和耳機(jī)，加上良好的重量平衡，即使長(zhǎng)時(shí)間使用也不易感到疲勞。
豐富生態(tài)兼容：它兼容幾乎所有SteamVR生態(tài)的配件
沉浸感與臨場(chǎng)感：操作員可獲得第一人稱視角，仿佛親臨水域現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)環(huán)境有更直觀、全面的感知，提升了監(jiān)控效果和決策準(zhǔn)確性。
遠(yuǎn)程操作與安全保障：人員無(wú)需親臨現(xiàn)場(chǎng)，即可在舒適的控制中心遠(yuǎn)程操作無(wú)人船，特別是在危險(xiǎn)或難以進(jìn)入的水域，極大保障了人員安全。
直觀交互與智能控制：VR手柄等自然交互方式降低了操作復(fù)雜度，使得控制更加直觀便捷。
多源信息融合呈現(xiàn)：系統(tǒng)能將視頻、傳感器數(shù)據(jù)、地圖信息、船體狀態(tài)等多維度數(shù)據(jù)在三維空間中融合顯示。
1.2環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)體驗(yàn)
顯示各種實(shí)景條件下的數(shù)據(jù)，水文與環(huán)境數(shù)據(jù)流速、流向、水溫、濁度、PH值、電導(dǎo)率、等實(shí)時(shí)虛擬數(shù)據(jù)，以及導(dǎo)航與定位數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、經(jīng)度、緯度、濕度、風(fēng)速、航向、航速等，使體驗(yàn)者能感受到現(xiàn)代環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船讀取的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及分析數(shù)據(jù)。
環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包含環(huán)境河流和現(xiàn)代房間船體拆裝實(shí)景場(chǎng)景，可以在房間自主漫游（左手柄觸摸板控制）或?qū)в[跳轉(zhuǎn)方式體驗(yàn)感興趣的場(chǎng)景點(diǎn)位；
環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不同天氣條件下的實(shí)景體驗(yàn)，如春、夏、秋、冬四季的場(chǎng)景；
環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支持無(wú)人船設(shè)備控制、實(shí)時(shí)查看水環(huán)境數(shù)值，如下內(nèi)容：
（1）無(wú)人船拆裝控制；
（2）無(wú)人船手動(dòng)控制；
（3）無(wú)人船自動(dòng)控制；
環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)來(lái)遠(yuǎn)程、沉浸式地操控和體驗(yàn)無(wú)人船作業(yè)的系統(tǒng)。它將無(wú)人船的”身”與操作員的“眼、手、腦”通過(guò)虛擬空間連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了一種革命性的交互模式。其功能可以劃分為三大層面：感知與呈現(xiàn)、控制與交互、管理與應(yīng)用。
進(jìn)入環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主界面。
如下圖所示：
進(jìn)入環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要功能控制區(qū)域（界面）：分為三大塊.
環(huán)境檢測(cè)無(wú)人船VR實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)針對(duì)無(wú)人船配置知識(shí)認(rèn)知學(xué)習(xí)內(nèi)容，點(diǎn)擊每個(gè)按鈕進(jìn)行語(yǔ)音文字介紹無(wú)人船及各部件工作原理、無(wú)人船設(shè)備組成等。如圖下：
無(wú)人船設(shè)備拆裝功能，VR模擬現(xiàn)實(shí)拆裝，左手柄（觸摸板）移動(dòng)，右手柄（握力鍵或扳機(jī)鍵）根據(jù)物體高亮提示進(jìn)行拿起拆，松開(kāi)后物體移到座子上.如圖下：
全部拆分完成后進(jìn)行通過(guò)高亮零件對(duì)座子上的零件進(jìn)行組裝到對(duì)應(yīng)的提示位置.
如圖下：
VR操作分為手動(dòng)模式跟自動(dòng)模式、手動(dòng)模式。
進(jìn)入場(chǎng)景后。
可以實(shí)現(xiàn)不同天氣條件下的實(shí)景體驗(yàn)，如春、夏、秋、冬四季的場(chǎng)景。如圖——冬：
注意：通過(guò)點(diǎn)擊左側(cè)手柄射線（扳機(jī)鍵）電腦進(jìn)行開(kāi)始地圖。
通過(guò)左手柄的射線指針進(jìn)行拖動(dòng)右側(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置記錄，當(dāng)前是默認(rèn)，可以從新編輯。編輯完成后點(diǎn)擊開(kāi)始。
通過(guò)左右手柄進(jìn)行控制如下：
1.按“右手柄”的觸控板”的上下左右“或者鍵盤”WASD'控制無(wú)人船
2.確定采樣當(dāng)前水域長(zhǎng)按“左手柄”的扳機(jī)鍵完成采集.采集數(shù)據(jù)桿子放下，如圖下：
3.按“左手柄菜單鍵”隱藏顯示數(shù)據(jù)界面
4.長(zhǎng)按“左手柄菜單鍵”進(jìn)行返回到房間
5.長(zhǎng)按“右扳機(jī)鍵”重置無(wú)人船位置
6.長(zhǎng)按“右手柄菜單”鍵退出程序
注意：不要把無(wú)人船開(kāi)到岸上或碰撞到地面或山體，長(zhǎng)按”右扳機(jī)鍵”重置無(wú)人船位置.
左側(cè)手柄指針射線指到水域位置按動(dòng)（扳機(jī)鍵）進(jìn)行繪制檢測(cè)點(diǎn)位，點(diǎn)位生成路徑規(guī)劃，右側(cè)數(shù)據(jù)編輯，路徑錯(cuò)誤，可以從新編輯路徑。
點(diǎn)擊開(kāi)始，根據(jù)編輯好的路線進(jìn)行行駛，編輯的點(diǎn)位會(huì)停留5秒進(jìn)行放下桿子進(jìn)行采集數(shù)據(jù)彈出提示當(dāng)前位置水環(huán)境數(shù)據(jù)。
自動(dòng)模式操作提示
1.按”左手柄菜單鍵”隱藏顯示數(shù)據(jù)界面
2.長(zhǎng)按”左手柄扳機(jī)鍵”進(jìn)行返回
3.長(zhǎng)按”右手柄扳機(jī)鍵”鍵退出程序
