CN108230202A - 一种消防模拟演练系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种消防模拟演练系统，包括计算机，其中与所述计算机连接有三维建模模块、控制单元、大屏幕显示单元以及存储单元，所述控制单元与所述三维建模模块以及大屏幕显示单元连接，所述三维建模模块连接有模型数据库，所述模型数据库连接有分类器，所述分类器连接有数据模型组成单元，所述数据模型组成单元与所述存储单元连接，所述大屏幕显示单元还设置有无线网络接口，所述大屏幕显示单元通过所述无线网络接口与手持式设备以及至少一个服务器终端进行信息通讯，服务器终端连接有虚拟仿真互动设备。本发明采用虚拟模拟演练的方式对火灾场景进行构造，通过对构建的不同火灾场景进行模拟逃生的方法，在火灾宣传、教育方面具有很好的实用价值。

Description

一种消防模拟演练系统及方法

技术领域

本发明涉及消防系统领域，且更具体地涉及一种消防模拟演练系统及方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展以及城镇化速度的加快，导致火灾事故频繁发生。面对接二连三的火灾事故的发生，对人们进行有效的消防安全教育、提高人们在面对火灾时的避险能力是解决我国目前消防安全现状的有效手段之一。因此对消防模拟演练是避免火灾发生的重要途径，也能够使人们火灾发生情况下能够及时、快速撤离火灾现场，从而躲避火灾。针对这一需求，就需要一种消防模拟演练系统。

发明内容

针对上述指出的问题，本发明公开一种消防模拟演练系统及方法，本发明采用虚拟模拟演练的方式对火灾场景进行构造，通过对构建的不同火灾场景进行模拟逃生的方法，在火灾宣传、教育方面具有很好的实用价值。

本发明采用以下技术方案：一种消防模拟演练系统，包括计算机，其中与所述计算机连接有三维建模模块、控制单元、大屏幕显示单元以及存储单元，所述控制单元与所述三维建模模块以及大屏幕显示单元连接，所述三维建模模块连接有模型数据库，所述模型数据库连接有分类器，所述分类器连接有数据模型组成单元，所述数据模型组成单元与所述存储单元连接，所述大屏幕显示单元还设置有无线网络接口，所述大屏幕显示单元通过所述无线网络接口与手持式设备以及至少一个服务器终端进行信息通讯，所述至少一个服务器终端连接有至少一个虚拟仿真互动设备。

优选地，所述三维建模模块采用MAYA、AutoCAD、3DSMAX建模工具中的一种。

优选地，所述模型数据库包含数据模型组成单元，所述数据模型组成单元包括空间信息数据库、虚拟现实模型数据库、灾情数据库、安全信息数据库以及数字预案数据库。

优选地，所述分类器为基于决策树算法的分类器。

优选地，所述大屏幕显示单元为DLP显示单元，单元尺寸67"，分辨率为1400×1050像素。

优选地，所述手持式设备为具有蓝牙接口或者无线网络接口的手机、PDA或者移动式设备。

一种消防模拟演练方法，包括以下步骤：

(S1)设置存储单元中数据模型的结构组件；

(S2)调用模型数据库中的数据模型数据库；

(S3)采用分类器对数据模型组成单元进行分类；

(S4)将分类后的模型存储在存储单元中；

(S5)采用控制单元控制三维建模单元进行虚拟火灾场景；

(S6)根据用户需求，模拟火灾场景；

(S7)模拟逃生的方法；

(S8)对灾情场景及逃生方法进行评价、总结；

(S9)判断：当需要继续模拟灾情场景及逃生方法时，返回步骤(S5)，当不需要继续模拟时，模拟结束；

(S10)模拟结束。

进一步地，所述步骤(S3)中对数据模型组成单元进行分类的方法如下：

(S31)根据模型数据库中的公司数据类型选择合适的节点；

(S32)将已经选择的节点继续划分为子节点；

(S33)根据用户设定的熵值确定是否继续划分子节点,如果需要继续划分节点，则进一步划分节点，如果不需要继续划分节点，则开始下一步操作；

(S34)构建出决策树；

(S35)输出分类结果。

积极有益效果：

本发明采用虚拟火灾的方式通过三维建模模块构建出不同的火灾场景，对不同的火灾场景进行模拟、学习逃生的方法；

本发明采用基于决策树算法的分类器对三维建模模块中的数据模型组成单元进行分类，通过对模块的分类计算，能够在较短的时间内模拟出多种火灾场景，实现对火灾现场的快速模拟；

本发明集成计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术于一体，采用虚拟仿真互动设备进行虚拟互动游戏，通过计算机创造出的虚拟环境，通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等作用，使用户产生和现实中一样的感觉，实用用户与虚拟环境的直接交融，身临其境地体会火灾现场，并掌握逃生技能，具有很好的实用价值。

附图说明

图1为本发明一种消防模拟演练系统的结构原理框图；

图2为本发明一种消防模拟演练方法的流程示意图；、

图3为本发明一种消防模拟演练方法中对数据模型组成单元进行分类的方法的流程示意图；

图4为本发明一种消防模拟演练方法中对数据模型组成单元进行分类的实施例示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种消防模拟演练系统，包括计算机，其中与所述计算机连接有三维建模模块、控制单元、大屏幕显示单元以及存储单元，所述控制单元与所述三维建模模块以及大屏幕显示单元连接，所述三维建模模块连接有模型数据库，所述模型数据库连接有分类器，所述分类器连接有数据模型组成单元，所述数据模型组成单元与所述存储单元连接，所述大屏幕显示单元还设置有无线网络接口，所述大屏幕显示单元通过所述无线网络接口与手持式设备以及至少一个服务器终端进行信息通讯，所述至少一个服务器终端连接有至少一个虚拟仿真互动设备。虚拟仿真设备可以通过服务器终端接收的信息，模拟消防动作，进行VR消防模拟演练，具体地说，利用数字头盔显示器、数据手套、头部跟踪、动作捕捉等先进技术，把人的动作实时反映在仿真环境中，极大的提高了人机交互水平，让操作人员不由自主的沉浸入虚拟环境中去，并能够改变虚拟环境，而这些场景可以是任何现实中真实存在的，这为消防受训人员进行模拟训练提供了巨大的可操作空间

在本发明中，所述三维建模模块采用MAYA、AutoCAD、3DSMAX建模工具中的一种。本发明具有使用户沉浸感、交互性和构想的功能，在进行场景构建时，三维建模模块很多，比较常用的有MAYA,AutoCAD,3DSMAX等，其中MAYA多用于三维影视动画制作，AutoCAD多用于机械、室内装饰计建筑行业，而3DSMAX建模工具具有强大的建模能力和出色的渲染品质，建模交互性较好，在建模同时就可以实时实地观察模型效果，检查错误，因此在具体实施例中本发明采用3DSMAX建模工具。

在本发明中，所述模型数据库包含数据模型组成单元，所述数据模型组成单元包括空间信息数据库、虚拟现实模型数据库、灾情数据库、安全信息数据库以及数字预案数据库。其中空间数据数据库包括道路信息、建筑物信息、楼层信息、房间信息、疏散通道信息；虚拟现实模型数据库主要包括各种建筑物模型、楼层模型、房间模型、消防设施模型、消防人员等模型；灾情数据库包括火灾等级、火势、烟雾、阻塞通道等信息；安全信息数据库主要包括防火重点单位，消防栓、中队实力等；数字预案数据库主要包括力量配置、疏散组织、兵力配置等。本发明并不局限于此，根据用户需要可进一步地选择。这些单元是在使用过程中满足场景构建的基本元素组件。

在本发明中，所述分类器为基于决策树算法的分类器。决策树是通过一系列规则对数据进行分类的过程。它提供一种在什么条件下会得到什么值的类似规则的方法。能够对大量离散的数据读取并集合，提取一些列数据中蕴含的规则。在分类问题中使用决策树模型有很多的优点，决策树计算复杂度不高、便于使用、而且高效，决策树可处理具有不相关特征的数据、可很容易地构造出易于理解的规则，而规则通常易于解释和理解。在下文中将详细地介绍。

在本发明中，所述大屏幕显示单元为DLP显示单元，单元尺寸67"，分辨率为1400×1050像素。本发明采用威创全新升级的DLP显示单元，其全周期色彩、亮度智能立体免维护技术，确保整墙画面持久均衡一致。具体包括智能化色彩亮度自动调整、画面亮度逐点补偿、数字色彩调整等三种技术。具有像素阵列化、分辨率高、显示平面化、大面积、厚度薄、亮度高以及易于数字化等优点。在实际应用中能够满足广大用户参观、学习的需要。

在本发明中，所述手持式设备为具有蓝牙接口或者无线网络接口的手机、PDA或者移动式设备。这些设备可以通过局域网与大屏幕显示单元信息通讯，能够实现在不同的房间内观看相同动画效果。

如图2-图4所示，一种消防模拟演练方法，包括以下步骤：

(S1)设置存储单元中数据模型的结构组件；在本步骤中，存储单元用于存储数据模型的结构组件，在刚开始模拟时，要对原来的数据模型的结构组件进行设置，或者清除，以便于后期的设计和组建。

(S2)调用模型数据库中的数据模型数据库；在本步骤中，在对火灾场景进行模拟时，要采用数据模型数据库中的不同组合元素，比如人物、道具、场景、环境等各种元素。

(S3)采用分类器对数据模型组成单元进行分类；在本步骤中，由于数据库中的元素非常多，在调用时会费很多时间寻找，不能实现快速构件和模拟的效果，这就要对数据库中的模型进行分类。分类后再调用、使用就会节省大量的时间，能够在短时间内快速构建出各种火灾场景，其构建方法将在下文中具体描述。

(S4)将分类后的模型存储在存储单元中；在本步骤中，通过分类计算可将分类后的模型存储在存储单元中，在应用时，存储单元通常具有大容积的存储空间。

(S5)采用控制单元控制三维建模单元进行虚拟火灾场景；在本步骤中，控制单元可控制三维建模单元进行组合不同的动画效果，可以为鼠标、键盘等，也可以控制组合出的不同的动画在大屏幕显示单元上的显示，达到满意的显示效果。

(S6)根据用户需求，模拟火灾场景；在本步骤中，根据不同模块的组合，可以根据用户需求随意组合火灾现场，比如在超市的环境中，在居民楼的环境中，在商场等各种场合进行模拟。

(S7)模拟逃生的方法；在本步骤中，通过对不同场景的模拟，就可以在对应的场合中进行模拟逃生的方法，比如在超市的环境中如何逃生，在居民楼的环境中如何逃生，在商场中如何逃生等，这些方法是基于不同的火灾场景而实现的。

(S8)对灾情场景及逃生方法进行评价、总结；在本步骤中，针对不同的火灾场景制定出的逃生措施进行讨论、评价、总结，可以通过大屏幕显示单元供大家观评，有可以通过手持式设备或者服务器终端在不同的教室或者房间供大量的学习者参考、学习等。

(S9)判断：当需要继续模拟灾情场景及逃生方法时，返回步骤(S5)，当不需要继续模拟时，模拟结束；在本步骤中，如果一种场景模拟结束后，想对另外一种场景进行模拟，则返回步骤S5，重新虚拟新的火灾场景，再进行类似的操作，如果不需要再模拟，则进入步骤S10，模拟结束。

(S10)模拟结束。

下面结合图4对步骤(S3)中对数据模型组成单元进行分类进行详细说明。(S31)根据模型数据库中的数据类型选择合适的节点；

在本步骤中，比如，在选用模块时，分人物模块、场景模块等，而将人物和场景就是所说的节点。

(S32)将已经选择的节点继续划分为子节点；在步骤(S31)中，如果选择了人物，那么非人物模块就和人物模块分开了，然后再对人物进行下一个节点进行划分，比如是否为群众，如果不是群众的话，便为现场指挥人员，可留其在现场指挥，如果是群众的话，则可以进行下一步的节点划分，比如是不是老人、小孩，如果是老人、小孩，则采用特殊救援活动，如果不是老人、小孩，则可以进行普通疏散。同样，在场景的节点下面，也出现了分节点，然后用户外再进行节点划分，如果是户外，则启动救护车，开始救援，如果不是户外，则调用云梯进行救援。用户可根据诗句需要对节点进行划分，并不局限于本实施例。

(S33)根据用户设定的熵值确定是否继续划分子节点,如果需要继续划分节点，则进一步划分节点，如果不需要继续划分节点，则开始下一步操作；在本步骤中，根据用户需要是否继续划分节点，如果直接输出结果，则不必再划分节点，如果仍然得不出结论，则可再进一步划分。

(S34)构建出决策树；在本步骤中，根据上述事实施例中，构建出如图4所示的树状结构图，使用户对所用的单元模块一目了然，在选择的时候就会节约很多时间，即实现什么目的，调用什么模块就非常清楚了。

(S35)输出分类结果。在本步骤中，就是通过上述分节点的计算，得出了用户选择的结果。因此非常清楚。将这样的计算结果运用到本发明中，可以达到事办功倍的效果。

综上所述，本发明具有以下积极有益的效果：

本发明采用虚拟火灾的方式通过三维建模模块构建出不同的火灾场景，对不同的火灾场景进行模拟、学习逃生的方法；

本发明采用基于决策树算法的分类器对三维建模模块中的数据模型组成单元进行分类，通过对模块的分类计算，能够在较短的时间内模拟出多种火灾场景，实现对火灾现场的快速模拟；

本发明集成计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术于一体，通过计算机创造出的虚拟环境，通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等作用，使用户产生和现实中一样的感觉，实用用户与虚拟环境的直接交融，身临其境地体会火灾现场，并掌握逃生技能，具有很好的实用价值。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种消防模拟演练系统，包括计算机，其特征在于，与所述计算机连接有三维建模模块、控制单元、大屏幕显示单元以及存储单元，所述控制单元与所述三维建模模块以及大屏幕显示单元连接，所述三维建模模块连接有模型数据库，所述模型数据库连接有分类器，所述分类器连接有数据模型组成单元，所述数据模型组成单元与所述存储单元连接，所述大屏幕显示单元还设置有无线网络接口，所述大屏幕显示单元通过所述无线网络接口与手持式设备以及至少一个服务器终端进行信息通讯，所述至少一个服务器终端连接有至少一个虚拟仿真互动设备。

2.根据权利要求1所述的一种消防模拟演练系统，其特征在于，所述三维建模模块采用MAYA、AutoCAD、3DSMAX建模工具中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种消防模拟演练系统，其特征在于，所述模型数据库包含数据模型组成单元，所述数据模型组成单元包括空间信息数据库、虚拟现实模型数据库、灾情数据库、安全信息数据库以及数字预案数据库。

4.根据权利要求1所述的一种消防模拟演练系统，其特征在于，所述分类器为基于决策树算法的分类器。

5.根据权利要求1所述的一种消防模拟演练系统，其特征在于，所述大屏幕显示单元为DLP显示单元，单元尺寸67"，分辨率为1400×1050像素。

6.根据权利要求1所述的一种消防模拟演练系统，其特征在于，所述手持式设备为具有蓝牙接口或者无线网络接口的手机、PDA或者移动式设备。

7.一种消防模拟演练方法，包括以下步骤：

(S1)设置存储单元中数据模型的结构组件；

(S2)调用模型数据库中的数据模型数据库；

(S3)采用分类器对数据模型组成单元进行分类；

(S4)将分类后的模型存储在存储单元中；

(S5)采用控制单元控制三维建模单元进行虚拟火灾场景；

(S6)根据用户需求，模拟火灾场景；

(S7)模拟逃生的方法；

(S8)对灾情场景及逃生方法进行评价、总结；

(S9)判断：当需要继续模拟灾情场景及逃生方法时，返回步骤(S5)，当不需要继续模拟时，模拟结束；

(S10)模拟结束。

8.根据权利要求7所述的一种消防模拟演练方法，所述步骤(S3)中对数据模型组成单元进行分类的方法如下：

(S31)根据模型数据库中的公司数据类型选择合适的节点；

(S32)将已经选择的节点继续划分为子节点；

(S33)根据用户设定的熵值确定是否继续划分子节点,如果需要继续划分节点，则进一步划分节点，如果不需要继续划分节点，则开始下一步操作；

(S34)构建出决策树；

(S35)输出分类结果。