一种服务于安全管理培训的仿真教学系统
技术领域
本发明涉及保密安全教育技术领域，尤其涉及一种服务于安全管理培训的仿真教学系统。
背景技术
保密安全教育对于一些涉及保密部门及科研单位有着非常重大的意义。尤其是在信息技术高度发达的当下，存在业务人员由于对保密技术的不了解，以及对保密技术不清楚，导致网络泄密成为了一个重大隐患。
而针对这一点进行的保密安全教育往往会面对便于普及和便于理解的选择。通过课堂，通过授课方式进行教育，这样的方式便于普及，然而说教的形式枯燥，不便于学员的理解。而通过实景演示，让学员实际操作观摩窃密过程的教育方式更便于留下深刻印象，然而限于场地，设备原因不便于普及。
所以如何提升业务人员的保密技能以及提升保密操作，便于业务人员能够尽快使用保密技术是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种服务于安全管理培训的仿真教学系统，包括：教育平台以及设置在各个教学位的教学终端；教学终端分别与教育平台通信连接；
安全管理培训学员通过使用教学终端登录教育平台，获取安全管理培训信息，并执行模拟操作程序；
教育平台配置有教学导航模块，教学示范模块，虚拟仿真场景配置模块以及操作实训模块；
虚拟仿真场景配置模块用于建立保密管理培训的三维仿真系统，对保密工作教具的仿真配置，操作界面的仿真配置，工作室的仿真配置，保密工作场景的仿真配置以及保密工作模拟实训仿真配置，并以三维虚拟场景进行展示；
教学导航模块用于提供导航指引操作栏，获取安全管理培训学员输入的控制指令，在三维虚拟场景中展示相应的场景以及保密工作教具；
教学示范模块用于提供对保密工作教具的操作示范，保密程序的操作示范以及保密软件的操作示范；
操作实训模块用于在虚拟仿真场景配置模块提供的仿真配置中，进行模拟操作训练。
进一步需要说明的是，操作实训模块根据安全管理培训学员输入的实训指令，调取安全管理培训项目供安全管理培训学员进行操作，执行的实训程序；
或者创建安全管理培训设备模型，对安全管理培训设备进行实训操作；
对安全管理培训学员的实训过程通过三维虚拟场景进行展示。
进一步需要说明的是，教育平台还配置有视角调节模块；
视角调节模块用于根据安全管理培训学员输入的调节控制指令，在虚拟仿真场景配置模块提供的三维虚拟场景中模拟自由走动，并进行展示角度的缩放以及亮度调节。
进一步需要说明的是，操作实训模块用于提供实训界面的MissionControl实训操作接口以及Interactable实训操作接口。
进一步需要说明的是，教育平台还配置有安全管理培训考核模块；
安全管理培训考核模块用于对安全管理培训学员的安全管理培训后进行考核测试，测试后进行评分；还通过对安全管理培训学员实训操作错误步骤，错误次数，错误位置进行考核结果记录，获悉安全管理培训学员的安全管理培训效果情况，发现并记录安全管理培训学员出错位置及步骤，对薄弱环节进行强化训练。
进一步需要说明的是，虚拟仿真场景配置模块还用于添加和修改仿真场景以及实训设备，使用工厂策略模式；创建了抽象的工厂类ContentCreater生成内容，通过实现工厂类，生成不同的内容界面；
同时在实训任务初始化时根据实训任务的内容创建相关的工厂类，作为实例的策略。
进一步需要说明的是，教育平台提供并建立安全管理培训场景实训漫游，实训模型的选择和移动，实训虚拟工厂的管理；
基于虚拟工厂类的安全管理培训包括：操作过程管理、操作项目管理、安全保密文档管理、设备信息保密管理、设备维护保密管理、设备安全保密管理、监控保密管理、事件追溯保密管理和系统参数保密管理。
进一步需要说明的是，教育平台配置登录访问管理模块；
登录访问管理模块用于配置每个安全管理培训学员登录平台的权限，设置每个安全管理培训学员基于教学终端登录教育平台的账号和密码；在安全管理培训学员登录教育平台时，判断安全管理培训学员输入的账号和密码是否匹配，账号和密码匹配后，根据安全管理培训学员的权限登录访问，并根据不同的培训需求显示不同的三维虚拟场景，安全培训管理员对安全管理培训学员所持有的权限对材料信息进行添加、修改；
安全培训管理员提供对非管理员账户的添加、修改、删除以及对非管理员账户的权限设置。
进一步需要说明的是，教学终端通过HTTP请求从教育平台调取并显示安全管理培训相关内容。
进一步需要说明的是，教育平台还提供基于不同三维虚拟场景下，或不同安全管理培训环境下的语音指导，或视频指导；
还提供基于多个教学终端之间的语音通信，文件文字通信，并形成远程教学培训课堂。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
系统利用全景图制作的网页展馆，使用3D引擎制作出的虚拟场景，用户移动不受限制于特定的地点，自由度更高，提高用户的使用体验。教学终端与教育平台实时交换数据，可以实时更新内容，根据用户选择内容，向教学者反馈学习结果，达到更优质的教学效果，提升业务人员的保密技能以及提升保密操作，便于业务人员能够尽快使用保密技术。
而且，系统基于电子平台开展教育，基于无线通信进行数据传输，用户可以通过终端设备连接随时平台，不受场地、时间、人力的限制，易于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为服务于安全管理培训的仿真教学系统示意图；
图2为系统的界面实例效果图；
图3为选择场景实例效果图；
图4为场景实例效果图；
图5为场景物体互动实例效果图。
具体实施方式
本发明提供一种服务于安全管理培训的仿真教学系统，如图1至5所示，包括：教育平台1以及设置在各个教学位的教学终端2；教学终端2分别与教育平台1通信连接；
教育平台1可以作为服务器，或者数据库对全系统的培训教学数据进行储存并提供给各个学员使用。
也就是，本发明建立了一个平台，整合了展示、学习和考试各方面。通过从网络中获取的数据实时更新仿真系统中的内容，使得教师可以随时更新教学内容，也可以依据用户不同而展示针对性的内容。同时学习的结果也会上传到后端，从而使教学人员方便了解学员的学习情况，并提供接口在平台中开展学习成果的考核。
在进行通信时，教学终端通过HTTP请求从教育平台调取并显示安全管理培训相关内容。实训任务的内容，以及导航栏的内容，可以通过HTTP请求从后端调取并动态显示相关内容。在用户进入时会先提示用户登录，登陆后后端会返回一个token。之后在调用各个获取数据的接口时会同时带上token，因而后端可以根据不同用户提供针对性的内容。
教学终端2为学员使用的学习终端，可以以各种形式来实施。例如，本发明实施例中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)、平板电脑(PAD)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
其中，教学终端2可以包括无线通信单元、音频/视频(A/V)输入单元、安全管理培训学员输入单元、感测单元、输出单元、存储器、接口单元、控制器和电源单元等等。但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。
教学终端2分别与教育平台1通信连接的方式可以是有线方式或无线方式，其中无线互联通信包括无线局域网络(Wi-Fi，WLAN，Wireless Local Area Networks)、无线宽带(Wibro)、全球微波互联接入(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA，High SpeedDownlink Packet Access)等等。
教学终端2可以显示捕获的图像和/或接收的图像、示出视频或图像以及相关功能的UI或GUI等等。
教学终端2的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC，ApplicationSpecific Integrated Circuit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processing)、数字信号处理装置(DSPD，Digital Signal Processing Device)、可编程逻辑装置(PLD，Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable GateArray)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器中并且由控制器执行。
基于上述教学终端和教育平台，安全管理培训学员通过使用教学终端登录教育平台，获取安全管理培训信息，并执行模拟操作程序；
教育平台配置有教学导航模块，教学示范模块，虚拟仿真场景配置模块以及操作实训模块；
虚拟仿真场景配置模块用于建立保密管理培训的三维仿真系统，对保密工作教具的仿真配置，操作界面的仿真配置，工作室的仿真配置，保密工作场景的仿真配置以及保密工作模拟实训仿真配置，并以三维虚拟场景进行展示；
保密工作教具可以是保密工作所使用的的设备，比如纸张粉碎机，加密软件，加密计算机以及加密锁等等。
三维虚拟场景的建立基于虚幻4引擎，借助引擎强大的3D性能。
其中，教育平台还配置有视角调节模块；视角调节模块用于根据安全管理培训学员输入的调节控制指令，在虚拟仿真场景配置模块提供的三维虚拟场景中模拟自由走动，并进行展示角度的缩放以及亮度调节。
在操作过程中，基于漫游操作，具体为WASD控制人物前后左右移动，按下右键拖动移动视角，按下左键点击。操作以主流3D设计软件，某些角色扮演游戏，以及现存的一些网页端的虚拟展馆为基础并进行了优化，以确保对此方面有接触的用户能迅速理解操作方式，并使没有接触的用户也能迅速习惯。
教学导航模块用于提供导航指引操作栏，获取安全管理培训学员输入的控制指令，在三维虚拟场景中展示相应的场景以及保密工作教具；
教学示范模块用于提供对保密工作教具的操作示范，保密程序的操作示范以及保密软件的操作示范；
操作实训模块用于在虚拟仿真场景配置模块提供的仿真配置中，进行模拟操作训练。
作为本发明的实施方式，操作实训模块根据安全管理培训学员输入的实训指令，调取安全管理培训项目供安全管理培训学员进行操作，执行的实训程序；
或者创建安全管理培训设备模型，对安全管理培训设备进行实训操作；对安全管理培训学员的实训过程通过三维虚拟场景进行展示。
这样，安全管理培训学员或者教师均可以根据需要，使用操作实训。
在场景内，用户可以自由走动，并通过鼠标点击与场景内的物体交互。可交互的物体初始状态下会闪烁，提示用户此处可以交互。当鼠标移至物体上时物体会保持高亮状态。交互以后物体不再闪烁，但是鼠标移至上方仍会高亮，用户也仍可以点击正常交互。除了通过走动到任务附近交互外，用户也可以通过点击坐下的导航按钮打开导航界面。在导航界面中可以清楚看见一共有哪些任务，其中哪些已经完成。点击任务按钮可以直接传送用户至任务点，从而在提供用户移动的自由性的同时也方便用户寻找下一处任务。
作为本发明的实施方式，操作实训模块用于提供实训界面的MissionControl实训操作接口以及Interactable实训操作接口。
也就是说，操作实训的交互依靠实现两个接口，针对交互物体的Interactable，和针对任务的MissionControl。这样设计的考虑是存在有交互物体并不对应任何任务，例如场景中的门、柜子，也存在有任务不对应一个交互物体，譬如和多个交互物体交互后才可以完成任务，或者在某位置经过即完成任务。同时考虑到多数物体与任务是一一对应的关系，又创建了BaseMission的实类，实现上述的两个接口。
操作实训交互后，视角会切换至物体的特写，并弹出UI显示任务内容。任务界面的UI有某些通用的元素，譬如显示任务的标题，显示保密提示，任务(是否完成)的状态，以及退出任务的按钮。而任务的具体内容却有很大差异，包括显示网页，显示一张或多张图片，显示视频，不显示UI而直接让用户与模型进行交互。为了实现以上功能同时方便以后添加和修改，使用了工厂模式和策略模式。创建了抽象的工厂类ContentCreater生成内容，通过实现该类，生成不同的内容界面。同时在任务物体初始化时根据任务的内容创建相关的工厂类，作为该实例的策略。在显示UI时调取该工厂的创建内容的方法。
作为本发明优选的实施方式，ContentCreater的子类有以下几类：其中浏览器，可以显示后端提供的Url对应的网页，而网页内容可以自由编辑，随时从后端更改，灵活性很高。
对话，通过和NPC人物对话，了解保密相关知识，或者通过对话内容对用户进行考察。
文件，列出相关文件让用户知道重要制度有哪些。
图片，展示一张图片或多张可翻阅的图片。
本发明中图2涉及了系统的界面效果图。初始菜单，包括登录、设置入口。右方显示场景缩略图。图3为选择场景，选项后端会根据不同用户而提供内容。图4为进入场景，用户可以自由漫游，和场景内物体交互。左下按钮打开导航菜单方便用户了解已交互的物体和传送至想要交互的物体。图5为用户可以和场景物体进行互动，身临其境地学习相关知识。
本发明涉及的服务于安全管理培训的仿真教学系统中，所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本领域技术人员将意识到，可以服务于安全管理培训的仿真教学系统的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
作为本发明提供的实施方式中，教育平台还配置有安全管理培训考核模块；安全管理培训考核模块用于对安全管理培训学员的安全管理培训后进行考核测试，测试后进行评分；还通过对安全管理培训学员实训操作错误步骤，错误次数，错误位置进行考核结果记录，获悉安全管理培训学员的安全管理培训效果情况，发现并记录安全管理培训学员出错位置及步骤，对薄弱环节进行强化训练。
而且在完成了学习以后，平台会开放考试模式的入口。在这里用户可以在相同的场景中漫游，对之前学习到的内容以试题的模式进行判断。考试完成后，答案会传至后端进行评分。根据考试结果，用户和教师可以对学习效果获得反馈。这样便于学员和教师及时了解学习情况。
作为本发明提供的实施方式中，教育平台提供并建立安全管理培训场景实训漫游，实训模型的选择和移动，实训虚拟工厂的管理；基于虚拟工厂类的安全管理培训包括：操作过程管理、操作项目管理、安全保密文档管理、设备信息保密管理、设备维护保密管理、设备安全保密管理、监控保密管理、事件追溯保密管理和系统参数保密管理。
为了保证系统的使用安全，教育平台配置登录访问管理模块；登录访问管理模块用于配置每个安全管理培训学员登录平台的权限，设置每个安全管理培训学员基于教学终端登录教育平台的账号和密码；在安全管理培训学员登录教育平台时，判断安全管理培训学员输入的账号和密码是否匹配，账号和密码匹配后，根据安全管理培训学员的权限登录访问，并根据不同的培训需求显示不同的三维虚拟场景，安全培训管理员对安全管理培训学员所持有的权限对材料信息进行添加、修改；安全培训管理员提供对非管理员账户的添加、修改、删除以及对非管理员账户的权限设置。
作为本发明提供的实施方式中，教育平台还提供基于不同三维虚拟场景下，或不同安全管理培训环境下的语音指导，或视频指导；还提供基于多个教学终端之间的语音通信，文件文字通信，并形成远程教学培训课堂。
这样可以实现基于语音沟通，或者文字文件沟通，保证学习的效果。
作为本发明中涉及的教学终端可以采用的操作系统包括：Windows、Unix、IOS、Android等。
教学终端支持WebGL的浏览器访问使用，可以涉及的浏览器为Mozilla Firefox 4+、或Safari 5.1+等。
作为硬件来讲，可以涉及CPU、内存、硬盘等。为了提供使用效果可以使可穿戴设备，如虚拟现实/增强现实头显。系统中的教育平台可以配置虚拟仿真系统。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
