CN107103807A - 一种虚拟船舶消防训练及评估系统及其工作方法 - Google Patents

一种虚拟船舶消防训练及评估系统及其工作方法 Download PDF

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陶瑞
任鸿翔
尹金岗
蒋效彬
邱绍杨
彭修全
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Dalian Maritime University
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Abstract

本发明公开了一种虚拟船舶消防训练及评估系统及其工作方法，所述的系统包括一个试题模块和若干个虚拟训练模块；所述的试题模块分别与若干个虚拟训练模块连接；所述试题模块用于考务人员出题，创建设备操作所需的试题信息，并将试题文件发送给虚拟训练模块；所述虚拟训练模块根据试题信息形成对应设备的虚拟环境，学员根据所述的虚拟环境并结合试题信息操作设备。本发明由于设置了设备仿真单元，将消防设备虚拟化，解决了真实消防训练中限制因素较多、训练效率低的问题；多个学员可同时进行训练，解决了设备有限、学员数量庞大的问题。本发明在学员训练过程中，采用训练评估器结合评估算法对其进行自动评估，减轻了评估人员的负担。

Description

一种虚拟船舶消防训练及评估系统及其工作方法
技术领域
本发明属于虚拟现实与系统仿真应用领域，特别涉及一种船舶消防训练系统。
背景技术
船舶消防是确保船舶安全运营的一项重要工作，船舶一旦发生火灾，如果采取的措施不得当，或扑救不及时，不仅危及人员和船舶的安全，甚至能够造成船毁人亡的严重事故。船舶消防训练主要涉及消防设备的使用。船舶消防设备包括：探火与灭火报警系统、船舶固定式灭火系统、消防员装备、应急通信设备等。国际海事组织制订了《船员培训值班和发证国际公约》，公约规定船舶消防、救生艇筏操纵、海上救生和海上急救四项小证专业训练，船员必须经过培训后，获得证书，才能上船工作。
目前的船舶消防训练大都是在真实环境中进行的，不仅花费大、危险性较高，而且消防设备价格昂贵，各个培训机构消防设备有限，学员数量较大，受时间、场地等因素的限制，培训效率较低。经过训练后，评估员会对学员的消防设备操作进行评估。由于人为因素的存在，无法保证评估标准的客观性和统一性。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种满足大量学员进行训练的同时，减轻评估人员的负担，保证评估结果的客观性和准确性的虚拟船舶消防训练及评估系统及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种虚拟船舶消防训练及评估系统，包括一个试题模块和若干个虚拟训练模块；所述的试题模块分别与若干个虚拟训练模块连接；所述试题模块用于考务人员出题，创建设备操作所需的试题信息，并将试题文件发送给虚拟训练模块；所述虚拟训练模块根据试题信息形成对应设备的虚拟环境，学员根据所述的虚拟环境并结合试题信息操作设备；所述的试题文件为包括试题信息的文件；
所述试题模块包括试题编辑界面单元和试题库单元；所述的试题编辑界面单元用于考务人员设置包括考试项目和考试数据的试题数据，设置完成后生成试题文件发送给虚拟训练模块；所述试题库单元负责存储与试题数据相关的所有参数信息；考务人员在试题库中修改试题数据时，修改后的结果会同步到试题编辑界面单元；
所述试题数据包括考试项目和考试数据；所述考试项目包括固定二氧化碳灭火系统的使用、固定水灭火系统的使用、消防员装备的穿着及呼吸器的检查保养；所述考试数据包括评估设备名称、评估设备位置、评估设备初始状态、评估内容、评估要素和要素权重；
所述虚拟训练模块包括试题加载单元、设备交互单元和训练评估单元；所述试题加载单元接收到试题文件后，将试题数据分别发送给设备交互单元和训练评估单元；所述设备交互单元根据试题数据形成虚拟环境，所述训练评估单元根据试题数据进行初始化，显示试题信息给学员，学员根据显示内容操作对应设备展开训练，训练结束后通过训练评估单元查看成绩。
所述设备交互单元包括船体、二氧化碳室、消防控制室、货舱以及消防设备的虚拟模型；所述消防设备包括消防员装备、皮龙箱、皮龙带、枪头及消防栓；所述消防员装备包括手套、防火服、头罩、全面罩、耐火绳、腰带、照明灯、太平斧、氧气瓶和头盔。所述训练评估单元包括训练评估器和用户界面；所述的训练评估器负责接收试题数据，所述用户界面根据试题数据进行初始化，显示对应的考试项目，在学员操作过程中，记录并显示学员的操作数据；所述的用户界面用于学员根据显示的考试项目操作设备。操作结束后，用户界面将操作数据发送给训练评估器；所述训练评估器结合学员操作数据与评估算法计算成绩，通过用户界面进行显示。
所述操作数据包括固定二氧化碳灭火系统的使用操作数据、固定水灭火系统的使用操作数据、消防员装备的穿戴以及呼吸器的检查保养数据。
一种虚拟船舶消防训练及评估系统的工作方法，包括以下步骤：
A、创建试题文件
考务人员通过试题模块进行出题，创建固定二氧化碳灭火系统操作所需的试题信息，设置评估设备为固定二氧化碳灭火系统；设备位置为二氧化碳室；设置固定二氧化碳灭火系统涉及消防设备的初始状态，固定二氧化碳灭火系统涉及消防设备包括：风机启动器、烟雾探测面板、二氧化碳钢瓶组、二氧化碳管路释放阀门；设置烟雾探测面板为开启状态、其他各个消防设备均为关闭状态；设置评估内容为使用固定二氧化碳灭火系统熄灭第一货舱火焰；设置评估要素及要素权重。评估要素包括：二氧化碳室内的正确通风操作、确定警报起火位置、二氧化碳管路释放阀门的正确操作、二氧化碳钢瓶组平头阀的正确释放、查看火焰最终状态；设置每个要素权重都为20％-30％
B、加载试题文件
虚拟训练模块中的试题加载单元加载试题文件后，将试题数据分别发送给设备交互单元和训练评估单元；
C、设置考试环境
设备交互单元根据试题数据形成虚拟环境，设置风机启动器、烟雾探测面板、二氧化碳钢瓶组、二氧化碳管路释放阀门的初始状态，以及火灾位置为第一货舱；训练评估单元根据试题数据进行初始化，显示试题信息给学员，使得学员在训练过程中随时查看试题信息；学员根据显示内容开始操作固定二氧化碳灭火系统；
D、记录操作并评估
学员首先打开风机启动器电源，并启动风机启动器；之后在烟雾探测面板确认火灾警报位置，烟雾探测面板感应到火灾位置为第一货舱；学员按下确认警报按钮并确定再无警报后，打开对应管路释放阀门——先打开货舱主阀门，接着打开对应货舱三通阀，开启对应数量的二氧化碳钢瓶瓶头阀完成二氧化碳的释放；释放过程中，学员观察货舱火焰状态，确认完全熄灭后，操作设备使设备状态归位。学员操作结束后，用户界面将所得数据发送给训练评估器，训练评估器结合学员操作数据与评估算法计算成绩，通过用户界面进行显示。
本发明的有益效果是：
1、本发明由于设置了固定二氧化碳灭火系统、固定水灭火系统及消防员装备的设备仿真单元，该单元将消防设备虚拟化，解决了真实消防训练中限制因素较多、训练效率低的问题；多个学员可同时进行训练，解决了设备有限、学员数量庞大的问题。
2、本发明在学员训练过程中，记录学员的操作数据，并采用训练评估器结合评估算法对其进行自动评估，减轻了评估人员的负担、保证船舶消防评估结果的客观性和准确性。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明的工作流程图。
图中：1、试题模块，2、试题编辑界面单元，3、试题库单元，4、虚拟训练模块，5、试题加载单元，6、设备交互单元，7、训练评估单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明进行详细说明。(以下内容暂未修改)
如图1所示，一种虚拟船舶消防训练及评估系统，包括一个试题模块1和若干个虚拟训练模块4；所述的试题模块1分别与若干个虚拟训练模块4连接；所述试题模块1用于考务人员出题，创建设备操作所需的试题信息，并将试题文件发送给虚拟训练模块4；所述虚拟训练模块4根据试题信息形成对应设备的虚拟环境，学员根据所述的虚拟环境并结合试题信息操作设备；所述的试题文件为包括试题信息的文件；
所述试题模块1包括试题编辑界面单元2和试题库单元3；所述的试题编辑界面单元2用于考务人员设置包括考试项目和考试数据的试题数据，设置完成后生成试题文件发送给虚拟训练模块4；所述试题库单元3负责存储与试题数据相关的所有参数信息；考务人员在试题库中修改试题数据时，修改后的结果会同步到试题编辑界面单元2；
所述试题数据包括考试项目和考试数据；所述考试项目包括固定二氧化碳灭火系统的使用、固定水灭火系统的使用、消防员装备的穿着及呼吸器的检查保养；所述考试数据包括评估设备名称、评估设备位置、评估设备初始状态、评估内容、评估要素和要素权重；
所述虚拟训练模块4包括试题加载单元5、设备交互单元6和训练评估单元 7；所述试题加载单元5接收到试题文件后，将试题数据分别发送给设备交互单元6和训练评估单元7；所述设备交互单元6根据试题数据形成虚拟环境，所述训练评估单元7根据试题数据进行初始化，显示试题信息给学员，学员根据显示内容操作对应设备展开训练，训练结束后通过训练评估单元7查看成绩。
所述设备交互单元6包括船体、二氧化碳室、消防控制室、货舱以及消防设备的虚拟模型；所述消防设备包括消防员装备、皮龙箱、皮龙带、枪头及消防栓；所述消防员装备包括手套、防火服、头罩、全面罩、耐火绳、腰带、照明灯、太平斧、氧气瓶和头盔。所述训练评估单元7包括训练评估器和用户界面；所述的训练评估器负责接收试题数据，所述用户界面根据试题数据进行初始化，显示对应的考试项目，在学员操作过程中，记录并显示学员的操作数据；所述的用户界面用于学员根据显示的考试项目操作设备。操作结束后，用户界面将操作数据发送给训练评估器；所述训练评估器结合学员操作数据与评估算法计算成绩，通过用户界面进行显示。
所述操作数据包括固定二氧化碳灭火系统的使用操作数据、固定水灭火系统的使用操作数据、消防员装备的穿戴以及呼吸器的检查保养数据。
如图2所示，以固定二氧化碳灭火系统的使用为例，介绍本发明工作流程：包括以下步骤：
A、创建试题文件
考务人员通过试题模块1进行出题，创建固定二氧化碳灭火系统操作所需的试题信息，设置评估设备为固定二氧化碳灭火系统；设备位置为二氧化碳室；设置固定二氧化碳灭火系统涉及消防设备的初始状态，固定二氧化碳灭火系统涉及消防设备包括：风机启动器、烟雾探测面板、二氧化碳钢瓶组、二氧化碳管路释放阀门；设置烟雾探测面板为开启状态、其他各个消防设备均为关闭状态；设置评估内容为使用固定二氧化碳灭火系统熄灭第一货舱火焰；设置评估要素及要素权重。评估要素包括：二氧化碳室内的正确通风操作、确定警报起火位置、二氧化碳管路释放阀门的正确操作、二氧化碳钢瓶组平头阀的正确释放、查看火焰最终状态；设置每个要素权重都为20％-30％
B、加载试题文件
虚拟训练模块4中的试题加载单元5加载试题文件后，将试题数据分别发送给设备交互单元6和训练评估单元7；
C、设置考试环境
设备交互单元6根据试题数据形成虚拟环境，设置风机启动器、烟雾探测面板、二氧化碳钢瓶组、二氧化碳管路释放阀门的初始状态，以及火灾位置为第一货舱；训练评估单元7根据试题数据进行初始化，显示试题信息给学员，使得学员在训练过程中随时查看试题信息；学员根据显示内容开始操作固定二氧化碳灭火系统；
D、记录操作并评估
学员首先打开风机启动器电源，并启动风机启动器；之后在烟雾探测面板确认火灾警报位置，烟雾探测面板感应到火灾位置为第一货舱；学员按下确认警报按钮并确定再无警报后，打开对应管路释放阀门——先打开货舱主阀门，接着打开对应货舱三通阀，开启对应数量的二氧化碳钢瓶瓶头阀完成二氧化碳的释放；释放过程中，学员观察货舱火焰状态，确认完全熄灭后，操作设备使设备状态归位。学员操作结束后，用户界面将所得数据发送给训练评估器，训练评估器结合学员操作数据与评估算法计算成绩，通过用户界面进行显示。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种虚拟船舶消防训练及评估系统，其特征在于：包括一个试题模块(1)和若干个虚拟训练模块(4)；所述的试题模块(1)分别与若干个虚拟训练模块(4)连接；所述试题模块(1)用于考务人员出题，创建设备操作所需的试题信息，并将试题文件发送给虚拟训练模块(4)；所述虚拟训练模块(4)根据试题信息形成对应设备的虚拟环境，学员根据所述的虚拟环境并结合试题信息操作设备；所述的试题文件为包括试题信息的文件；
所述试题模块(1)包括试题编辑界面单元(2)和试题库单元(3)；所述的试题编辑界面单元(2)用于考务人员设置包括考试项目和考试数据的试题数据，设置完成后生成试题文件发送给虚拟训练模块(4)；所述试题库单元(3)负责存储与试题数据相关的所有参数信息；考务人员在试题库中修改试题数据时，修改后的结果会同步到试题编辑界面单元(2)；
所述试题数据包括考试项目和考试数据；所述考试项目包括固定二氧化碳灭火系统的使用、固定水灭火系统的使用、消防员装备的穿着及呼吸器的检查保养；所述考试数据包括评估设备名称、评估设备位置、评估设备初始状态、评估内容、评估要素和要素权重；
所述虚拟训练模块(4)包括试题加载单元(5)、设备交互单元(6)和训练评估单元(7)；所述试题加载单元(5)接收到试题文件后，将试题数据分别发送给设备交互单元(6)和训练评估单元(7)；所述设备交互单元(6)根据试题数据形成虚拟环境，所述训练评估单元(7)根据试题数据进行初始化，显示试题信息给学员，学员根据显示内容操作对应设备展开训练，训练结束后通过训练评估单元(7)查看成绩；
所述设备交互单元(6)包括船体、二氧化碳室、消防控制室、货舱以及消防设备的虚拟模型；所述消防设备包括消防员装备、皮龙箱、皮龙带、枪头及消防栓；所述消防员装备包括手套、防火服、头罩、全面罩、耐火绳、腰带、照明灯、太平斧、氧气瓶和头盔；所述训练评估单元(7)包括训练评估器和用户界面；所述的训练评估器负责接收试题数据，所述用户界面根据试题数据进行初始化，显示对应的考试项目，在学员操作过程中，记录并显示学员的操作数据；所述的用户界面用于学员根据显示的考试项目操作设备；操作结束后，用户界面将操作数据发送给训练评估器；所述训练评估器结合学员操作数据与评估算法计算成绩，通过用户界面进行显示；
所述操作数据包括固定二氧化碳灭火系统的使用操作数据、固定水灭火系统的使用操作数据、消防员装备的穿戴以及呼吸器的检查保养数据。
2.一种虚拟船舶消防训练及评估系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、创建试题文件
考务人员通过试题模块(1)进行出题，创建固定二氧化碳灭火系统操作所需的试题信息，设置评估设备为固定二氧化碳灭火系统；设备位置为二氧化碳室；设置固定二氧化碳灭火系统涉及消防设备的初始状态，固定二氧化碳灭火系统涉及消防设备包括：风机启动器、烟雾探测面板、二氧化碳钢瓶组、二氧化碳管路释放阀门；设置烟雾探测面板为开启状态、其他各个消防设备均为关闭状态；设置评估内容为使用固定二氧化碳灭火系统熄灭第一货舱火焰；设置评估要素及要素权重；评估要素包括：二氧化碳室内的正确通风操作、确定警报起火位置、二氧化碳管路释放阀门的正确操作、二氧化碳钢瓶组平头阀的正确释放、查看火焰最终状态；设置每个要素权重都为20％-30％
B、加载试题文件
虚拟训练模块(4)中的试题加载单元(5)加载试题文件后，将试题数据分别发送给设备交互单元(6)和训练评估单元(7)；
C、设置考试环境
设备交互单元(6)根据试题数据形成虚拟环境，设置风机启动器、烟雾探测面板、二氧化碳钢瓶组、二氧化碳管路释放阀门的初始状态，以及火灾位置为第一货舱；训练评估单元(7)根据试题数据进行初始化，显示试题信息给学员，使得学员在训练过程中随时查看试题信息；学员根据显示内容开始操作固定二氧化碳灭火系统；
D、记录操作并评估
学员首先打开风机启动器电源，并启动风机启动器；之后在烟雾探测面板确认火灾警报位置，烟雾探测面板感应到火灾位置为第一货舱；学员按下确认警报按钮并确定再无警报后，打开对应管路释放阀门——先打开货舱主阀门，接着打开对应货舱三通阀，开启对应数量的二氧化碳钢瓶瓶头阀完成二氧化碳的释放；释放过程中，学员观察货舱火焰状态，确认完全熄灭后，操作设备使设备状态归位；学员操作结束后，用户界面将所得数据发送给训练评估器，训练评估器结合学员操作数据与评估算法计算成绩，通过用户界面进行显示。
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