CN108053694A - 基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训的系统及方法 - Google Patents

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葛铭
魏江
郑小青
张迪
郭军华
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Abstract

本发明涉及一种基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训的系统及方法。本发明的目的是提供一种基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训的系统及方法，以使受训者最大限度的贴近实际操作，提高受训效果。本发明的技术方案是：一种基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训系统，其特征在于：在动态仿真的基础上建立虚拟3D场景和3D设备模型，系统采用Untiy3D三维引擎开发；利用模型编辑器、场景编辑器建立设备模型及场景模型，采用多通道输出技术将设备三维图像立体输送到大型3D弧幕中，借助虚拟现实/增强现实的硬件外设实现交互。本发明适用于虚拟现实技术领域。

Description

基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训的系统及方法。适用于虚拟现实技术领域。
背景技术
企业发生故障(例如设备止工作、阀门泄漏)、发生事故(例如爆炸、火灾)、特殊作业(在高空中进行工作、在密闭狭小的空间内进行作业、高压电的环境中进行作业)，上述情况是企业要时刻避免，因此安全培训工作是十分必要的，但是故障、事故、特殊作业的真实环境是不具备的(不可能每天都有爆炸，每天都有事故)，现有的培训方式很难极其逼真的模拟培训的相应场景，对受训者的培训效果较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训的系统及方法，以使受训者最大限度的贴近实际操作，提高受训效果。
本发明所采用的技术方案是：一种基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训系统，其特征在于：
在动态仿真的基础上建立虚拟3D场景和3D设备模型，系统采用Untiy3D三维引擎开发；
利用模型编辑器、场景编辑器建立设备模型及场景模型，采用多通道输出技术将设备三维图像立体输送到大型3D弧幕中，借助虚拟现实/增强现实的硬件外设实现交互；
通过虚拟现实/增强现实的硬件外设实现交互的交互模块包括基础演练模块、安全标识认知与辨识模块和事故处理模块；
所述基础演练模块用于由用户通过硬件外设对设备模型中防护用品模型进行佩戴使用演练；
所述安全标识认知与辨识模块用于由用户通过硬件外设对设备模型中安全标识模型进行认知与辨识；
所述事故处理模块采用场景模型和设备模型构建事故现场，由用户通过硬件外设对事故现场中的设备模型进行处理。
还有用于对用户通过硬件外设对事故现场中的设备模型进行处理的操作流程进行考核评分的考核模块，考核模块获取用户硬件外设对事故现场中的设备模型进行处理的操作流程，并将该操作流程与预测的操作流程进行比对。
在三维引擎的基础上封装有工业地形、工况场景、三维实体模型的管理。
一种应用所述的基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训系统进行模拟和培训的方法，其特征在于：
通过基础演练模块配合硬件外设演练防护用品的佩戴使用；
通过安全标识认知与辨识模块配合硬件外设进行安全标识认知与辨识；
通过事故处理模块配合硬件外设进行事故处理模拟训练。
本发明的有益效果是：通过本发明可实现使用者和工业环境&设备的密切互动，以工业游戏的方式高度增强学生的参与感和体验感，展现虚拟现实新技术在教学育人实践上的创新应用。
具体实施方式
本实施例在动态仿真的基础上建立虚拟3D场景和3D设备模型，系统采用Untiy3D三维引擎开发。利用模型编辑器、场景编辑器建立设备及场景模型，采用多通道输出技术将设备三维图像立体输送到大型3D弧幕中，也可以借助虚拟现实/增强现实的硬件外设实现交互。系统在三维引擎的基础上封装了工业地形、工况场景、三维实体模型的管理等。
本例中可通过虚拟现实/增强现实的硬件外设实现交互的交互模块包括基础演练模块、安全标识认知与辨识模块和事故处理模块。其中基础演练模块用于由用户通过硬件外设对设备模型中防护用品模型进行佩戴使用演练；安全标识认知与辨识模块用于由用户通过硬件外设对设备模型中安全标识模型进行认知与辨识；事故处理模块采用场景模型和设备模型构建事故现场，由用户通过硬件外设对事故现场中的设备模型进行处理。
本实施例具有应急预案演练的多阶段培训方法：
阶段一：防护用品的佩戴使用，包括安全帽、防护服、防护鞋等装备的正确佩戴，本例中通过基础演练模块配合硬件外设进行演练。
阶段二：各类安全标识认知与辨识，包括消防安全标识、电气安全标识、危化品安全标识、交通安全标识、禁止类安全标识、警示类安全标识、强制类安全标识、提示类安全标识、特种设备安全标识等。本例通过安全标识认知与辨识模块配合硬件外设进行安全标识认知与辨识。
阶段三：包括液体泄漏应急处理预案、反应气泄漏应急处理预案、晃电或停电事故处理预案、火灾事故处理预案等。本例通过事故处理模块配合硬件外设进行事故处理模拟训练。
系统中构建出现场的泄漏、火灾和爆炸事故的三维场景以及事故应急救援与处置的操作。系统支持用户在虚拟的“现场事故环境”中完成应急救援、消防、应急处置等训练，同时还可以通过考核模块对操作流程进行相关的考核评分，考核模块获取用户硬件外设对事故现场中的设备模型进行处理的操作流程，并将该操作流程与预测的操作流程进行比对。

Claims (4)

1.一种基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训系统，其特征在于：
在动态仿真的基础上建立虚拟3D场景和3D设备模型，系统采用Untiy3D三维引擎开发；
利用模型编辑器、场景编辑器建立设备模型及场景模型，采用多通道输出技术将设备三维图像立体输送到大型3D弧幕中，借助虚拟现实/增强现实的硬件外设实现交互；
通过虚拟现实/增强现实的硬件外设实现交互的交互模块包括基础演练模块、安全标识认知与辨识模块和事故处理模块；
所述基础演练模块用于由用户通过硬件外设对设备模型中防护用品模型进行佩戴使用演练；
所述安全标识认知与辨识模块用于由用户通过硬件外设对设备模型中安全标识模型进行认知与辨识；
所述事故处理模块采用场景模型和设备模型构建事故现场，由用户通过硬件外设对事故现场中的设备模型进行处理。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训系统，其特征在于：还有用于对用户通过硬件外设对事故现场中的设备模型进行处理的操作流程进行考核评分的考核模块，考核模块获取用户硬件外设对事故现场中的设备模型进行处理的操作流程，并将该操作流程与预测的操作流程进行比对。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训系统，其特征在于：在三维引擎的基础上封装有工业地形、工况场景、三维实体模型的管理。
4.一种应用权利要求1～3任意一项所述的基于虚拟增强现实的化工安全生产模拟和培训系统进行模拟和培训的方法，其特征在于：
通过基础演练模块配合硬件外设演练防护用品的佩戴使用；
通过安全标识认知与辨识模块配合硬件外设进行安全标识认知与辨识；
通过事故处理模块配合硬件外设进行事故处理模拟训练。
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