(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210867178.0 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 上海理工大 学 地址 200093 上海市杨 浦区军工路516号 (72)发明人 林尧林　李奕霖　张奥　林诚杰　 许欣雅　陈万琦　王昕　 (74)专利代理 机构 上海伯瑞杰知识产权代理有 限公司 312 27 专利代理师 孟旭彤 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 3/01(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种面向人工环境控制的虚拟仿真交互实 验系统及方法 (57)摘要 本发明提供了一种面向人工环境控制的虚 拟仿真交互实验系统及方法， 所述系统包括资源 存储中心、 自定义组件选用和建模模块、 虚拟现 实交互模块、 用户端操作交互系统、 环境仿真计 算处理模块、 人工智能温度场调控模块， 用户通 过所述资源储存中心或者自定义组件选用和建 模模块进行实验组件的选取和构建， 所述用户端 操作交互系统进行操作输入， 通过虚拟现实交互 模块将用户端操作交互系统的操作输入与仿真 实验系统关联， 实现现实世界行为与虚拟实验反 应的连接并与其它用户建立连接， 所述人工智能 温度场调控模块通过人工智能算法提供环境控 制参数， 所述环境仿真计算处理块对 所述环境控 制参数进行计算， 从而完成人工环 境控制的虚拟 仿真交互实验。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115048814 A 2022.09.13 CN 115048814 A 1.一种面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验系统， 其特征在于， 所述系统包括资源 存储中心、 自定义组件选用和建模模块、 虚拟现实交互模块、 用户端操作交互系统、 环境仿 真计算处理模块、 人工智能温度场调控模块， 用户通过所述资源储存中心或者自定义组件 选用和建模模块进行实验组件的选取和构建， 所述用户端操作 交互系统进行操作输入， 通 过虚拟现实交互模块将用户端操作交互系统的操作输入与仿真实验系统关联， 实现现实世 界行为与虚拟实验反应的连接并与其它用户建立连接， 所述人工智能温度场调控模块通过 人工智能算法提供环境控制参数， 所述环境仿真计算处理块对所述环境控制参数进行计 算， 从而完成人工环境控制的虚拟仿真交 互实验。 2.根据权利要求1所述的面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验系统， 其特征在于， 所 述资源储存中心用于用户个性 化形象、 实验 模型的存 储， 实现实验初始组件及模型的获取。 3.根据权利要求1所述的面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验系统， 其特征在于， 所 述系统还包括数据 处理模块， 所述数据 处理模块处理用户端输入的数据， 并对实验模型及 场景素材数据进行读取。 4.根据权利要求1所述的面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验系统， 其特征在于， 所 述环境仿 真计算处理模块包括前 处理模块、 求解器模块、 后处理模块， 通过所述前处理模块 对所获取的实验模型进行网格划分， 所述求解器模块对所述人工智能温度场调控模块提供 的环境控制参数进行计算， 所述后处 理模块对实验过程中环境变化进行动态可视化呈现。 5.根据权利要求1所述的面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验系统， 其特征在于， 所 述人工智能温度场调控模块具体操作过程为： 设置多个温度测点， 对实验环境参数进行测 量， 测量数据汇总至可编程逻辑控制器， 并与计算机连接进行有关于温度场的智能算法计 算； 计算结果反馈至逻辑控制器， 对实验内置的环境控制组件进 行操作， 进而获取整个实验 室环境的数据情况， 实现仿真环境的温度场调控； 对整个实验过程环境变化进行动态可视 化处理， 完成人工环境控制过程的环境变化情况的模拟。 6.一种面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验方法， 其特征在于， 所述方法包括以下 步骤： 用户通过用户端操作交 互系统登录实验系统， 建立现实行为与虚拟实验反应的连接； 接收用户发送 的选择指令， 通过指令从数据库中选择出相应的实验设备及实验场景， 对实验室场景及设备进行三维建模； 对所选实验模型进行网格划分， 对实验场景内所需数据信号进行采集， 对采集的信号 数据进行算法分析 得出最佳参数并修 正数据， 获得最终数据参数； 对所述最终数据参数进行计算， 计算结果发送到人工智能温度场调控模块， 人工智能 温度场调控模块接收用户发送的环境控制指令， 按照所述环境控制指 令调整目标虚拟实验 场景的环境 参数； 用户对当前实验进行反馈， 不同用户可重复实验并进行评价， 用户之间可以参考实验 数据及评价。 7.根据权利要求6所述的面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验方法， 其特征在于， 所 述用户通过用户端操作交互系统登录实验系统， 建立现实行为与虚拟实验反应的连接的步 骤具体包括： 系统通过用户的输入与数据库信息进行基本的用户识别与人物构建， 若数据 库中已存在该用户的信息， 直接调用数据库中对应的人物模型， 若为新用户， 引导用户创建权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115048814 A 2自己的人物模型并存 储在数据库中。 8.根据权利要求6所述的面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验方法， 其特征在于， 所 述接收用户发送的选择指令， 通过指令从数据库中选择出相 应的实验设备及实验场景， 对 实验室场景及设备进 行三维建模的步骤具体包括： 用户从资源存储中心获取或者通过自定 义组件选用和建模模块建立实验模型， 依据用户实验方向选择构建虚拟实验场景空间， 利 用Unity3D和数据库中预构的模型对实验室场景及设备进行三维建模。 9.根据权利要求6所述的面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验方法， 其特征在于， 所 述对所选实验模型进行网格划分， 对实验场景内所需数据信号进行采集， 对采集的信号数 据进行算法分析得出最佳参数并修正数据， 获得最终数据参数的步骤具体包括： 系统对所 选实验模型通过环境仿 真计算处理模块前 处理模块进 行网格划分， 并将信息汇总传输至求 解器模块， 系统通过内置传感器对实验场景内所需数据信号进行采集， 将采集的信号数据 传输至人工智能温度场调控模块， 所述人工智能温度场调控模块对所述信号数据进行算法 分析得出最佳参数并修 正数据。 10.根据权利要求6所述的面向人工环境控制的虚拟仿真交互实验方法， 其特征在于， 所述对所述最终数据参数进行计算， 计算结果发送到人工智能温度场调控模块， 人工智能 温度场调控模块接收用户发送的环境控制指令， 按照所述环境控制指 令调整目标虚拟实验 场景的环境参数的步骤具体包括： 通过环境仿 真计算处理模块的求解器模块对所述最终数 据参数进 行计算， 在 模拟中使用k ‑ε模型方程进 行计算， 经过计算后的数据通过后处理模块 进行可视化处理， 求解结果发送到人工智能温度场调控模块， 所述人工智能温度场调控模 块接收用户发送的环 境控制指 令， 按照所述环境控制指令调整所述目标虚拟实验场景中智 能设备的运行状态， 从而调整目标虚拟实验场景的环境 参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115048814 A 3