CN109389878A

CN109389878A - 一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统

Info

Publication number: CN109389878A
Application number: CN201811537181.6A
Authority: CN
Inventors: 熊伟; 潘涛; 王海涛; 度红望; 弓永军; 冯凯
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2019-02-26

Abstract

本发明提供一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统。本发明包括：用于教师编辑直升机落水逃生的教学资料、将此教学资料上传至数据库服务器以及查询学员考核成绩的教师子系统、用于学员进行有关直升机落水逃生的学习及考核的学员子系统。本发明通过三维仿真技术，再现了直升机落水的真实场景，还原了直升机在正舱位和翻转时人员进行逃生训练的全过程。本发明采用线下与线上结合的方式进行，线下主要由学生根据教师要求进行仿真练习，熟悉整套仿真系统的使用方法及步骤，而线上主要由专业教师进行集中教学管理、资源管理、考核管理等，解决了大量学生不能现场实践的问题，为学生提供了水下逃离直升机舱的体验机会。

Description

一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统

技术领域

本发明涉及救助与打捞工程技术领域，具体而言，尤其涉及一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统。

背景技术

目前海上应急保障任务变得更加艰巨，直升机海上救助、巡逻、运输、军事任务逐渐增多。当前低空飞行逐步开放，截止2017年8月，中国大陆地区民用直升机达705架，较上年增长21％。然而直升机事故率较高，在水面发生事故后更容易下沉翻转，使机上乘员不能迅速逃生而溺亡。为保障直升机乘员安全，急需进行直升机水下逃生的理论研究和训练实践。而在实际情况中，直升机水下逃生训练存在如下不足：

1.国内直升机模拟水下逃生设备稀少，因此培训费用昂贵；

2.国内直升机模拟水下逃生设备结构功能相对简单，难以大批量培训人员，导致救助直升机人员的培训效率低；

3.实际的逃生训练缺乏专业的培训人员，安全性得不到充分保障；

4.对于其它没有专门水下逃生训练设备的高校机构来说，直升机水下逃生训练更是难得一见。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统及方法。

一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，包括：

教师子系统，用于教师编辑直升机落水逃生的教学资料、将此教学资料上传至数据库服务器以及查询学员考核成绩，其包括：三维模型构建单元，用于对直升机落水逃生过程中的训练舱、落水人员模型及舱内设备进行三维建模，生成对应的三维模型；

学员子系统，用于学员进行有关直升机落水逃生的学习及考核，

其包括：在线学习单元，用于学员选取课程并在联网状态下进行有关直升机落水逃生过程中的入水逃生训练和翻转逃生体验训练的教学资料的学习，

考核测试单元，用于在学生完成某一课程的学习后解锁此课程的相关习题，抽取习题库中的题目进行考核测试；

所述教师子系统和学员子系统均通过网络与数据库服务器相连，所述数据库服务器至少包括教师和学员的信息、教学资料库和习题答案库。

进一步地，教师和学员均通过登录单元输入用户名、密码进行系统登录，输入的用户名和密码上传至数据库服务器，数据库服务器校核后授权登录。

进一步地，所述在线学习单元包括：

入水体验训练演示模块，用于在学员点击此模块后对直升机落水逃生模拟训练前的训练场地条件进行预先拍摄视频和/或文字说明的可视化演绎，具体为：为首次登入本系统的学员感受训练场地的水温，在浅水区练习水中憋气和应急呼吸气瓶的使用，适应在逃生训练舱中入水后被水淹没的感觉和口鼻进水的不适感；

入水体验训练交互模块，用于在学员完整观看入水体验训练演示模块的演示视频和/或文字说明后解锁，通过点击此模块对三维模型构建单元构建的入水体验训练模型进行交互式演绎，具体为：学生通过硬件设备操控模型人物进入训练水池中，通过预设弹出的提示信息进行水下憋气训练，之后选择正确入口进入直升机逃生模拟器内并选择正确座椅坐下，之后点击画面中的安全带练习系上，解锁直升机落水逃生过程中的入水逃生训练和翻转逃生体验训练教学资料。

进一步地，所述在线学习单元包括：

入水逃生训练演示模块，用于在学员点击此模块后对直升机落水逃生的过程进行预先拍摄视频的可视化演绎，具体为：模拟落水人员置于直升机舱内的落水场景，视频中的落水人员首先正确判断最近出口的位置，然后迅速解开安全带，从该出口脱离危险；

入水逃生训练交互模块，用于在学员完整观看入水逃生训练演示模块的演示视频后解锁，通过点击此模块对三维模型构建单元构建的直升机落水逃生的过程模型进行交互式演绎，具体为：学生通过硬件设备演绎直升机落水逃生场景，首先正确判断最近出口的位置，然后迅速解开安全带，从该出口脱离危险。

进一步地，所述在线学习单元包括：

翻转逃生体验训练演示模块，用于在学员点击此模块后对落水后翻转的直升机落水逃生过程进行预先拍摄视频的可视化演绎，具体为：模拟落水人员置于180°翻转条件下直升机舱内的落水场景，视频中的落水人员在具有体位倒置不适感的情况下正确判断最近出口的位置，然后迅速解开安全带，从合理出口逃生；

翻转逃生体验训练交互模块，用于在学员完整观看翻转逃生体验训练演示模块的演示视频后解锁，通过点击此模块对三维模型构建单元构建的180°翻转条件下直升机落水逃生的过程模型进行交互式演绎，具体为：学生通过硬件设备演绎180°翻转条件下直升机落水逃生场景，首先正确判断最近出口的位置，然后迅速解开安全带，从合理出口逃生。

进一步地，所述在线学习单元还包括：

引导模块，用于学员在学习交互过程中遇到问题超过系统预设时间时进行文字弹出提示和/或此步骤的关键因素高亮提示；

语音模块，用于学员在学习交互过程中的预设重要步骤时进行数据库服务器中预存的语音指导教学；

帮助模块，用于学员在学习交互过程中遇到问题时，通过点击此模块对数据库中预存的常见问题的解决方式进行视听化指导；

教学演示模块，用于学员在学习交互过程中遇到问题时，对数据库中预存的演示模块中的视频进行可视化演示。

进一步地，所述考核测试单元具体包括：

试题筛选模块，用于从数据库服务器中筛选学员学习课程的相应练习题，

考试交互模块，用于学员对预设考试中的可交互组件按照预设的操作流程提示进行交互；

考核统计模块，用于对学员考试交互过程中的不符合操作流程的动作进行纠错和减分，在考试结束后自动给出考试分数并将考试结果传输至数据库服务器。

进一步地，学员通过键盘鼠标或触控屏对学员子系统中需要选取、交互的内容进行操控。

进一步地，所述三维模型构建模块基于3D仿真开发技术实现直升机救助场景的构建以及动态更新，所述3D仿真开发技术为Unity3d、3DMax、Maya、 Visual Studio、Photoshop的一种或多种组合。

本发明通过三维仿真技术，再现了直升机落水的真实场景，还原了直升机在正舱位和翻转时人员进行逃生训练的全过程。

虚拟仿真实验让学生了解直升机水下逃生训练的重要性；了解直升机水下逃生训练的过程，包括入水体验，正舱位逃生体验，翻转舱位逃生体验，掌握水下逃生的过程及步骤；了解各种逃生设备的工作原理、使用方法，掌握必要的海上求生技能；提高学生日后应对直升机落水突发事件的应急处置能力；为学生日后从事海上救助活动、海洋平台相关工作提供安全保障。

本发明解决了大量学生不能现场实践的问题，为学生提供了水下逃离直升机舱的体验机会。

本发明采用线下与线上结合的方式进行。线下主要由学生根据教师要求进行仿真练习，熟悉整套仿真系统的使用方法及步骤，而线上主要由专业教师进行集中教学管理、资源管理、考核管理等。

本发明应用到救助与打捞工程专业本科生和研究生，以及交通运输部救助飞行队、金汇通航、蓝天救援队等单位，每年节省数百万的培训费用，降低了学生在实际培训过程中发生安全事故的风险。

基于上述理由本发明可在救助与打捞工程技术领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统学生系统的模块图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，包括：

用于储存用户信息的数据库服务器，教师及学员注册账号后，通过登录单元输入用户名、密码进行系统登录，输入的用户名和密码上传至数据库服务器，数据库服务器校核后授权登录。

登录后分别进入教师子系统及学员子系统。

和如图1所示的学员子系统，用于学员进行有关直升机落水逃生的学习及考核，

所述在线学习单元包括：

学生在训练演示模块演示的视频后，不一定会完全记住演示的落水救援步骤，故所述在线学习单元还包括：

所述考核测试单元具体包括：

所述硬件设备包括键盘鼠标或触控屏。

本发明提供的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统的开放运行依托于开放式虚拟仿真实验教学管理平台的支撑，二者通过数据接口无缝对接，保证用户能够随时随地的通过浏览器访问该项目。并通过平台提供的面向用户的智能指导、自动批改服务功能，尽可能帮助用户实现自主的实验，加强实验项目的开放服务能力，提升开放服务效果。

开放式虚拟仿真实验教学管理平台以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托。采用面向服务的软件架构开发，集实物仿真、创新设计、智能指导、虚拟实验结果自动批改和教学管理于一体，是具有良好自主性、交互性和可扩展性的虚拟实验教学平台。

该虚拟仿真实验平台可支持近百名学生同时在线访问，如果单个实验被占用，则提示后面进行在线等待，等待前面预约实验结束后，进入下一个预约队列。主要采用的网络架构为B/S架构，计算机操作系统和版本要求为 Windows7及以上，用户使用时需要下载专门的插件，因此信息安全性较高。虚拟仿真实验系统开发主要是多媒体资源制作和软件编程两部分工作。采用 3D仿真开发技术和Unity3d、3DMax、Maya、Visual Studio、Photoshop等开发工具构建了交互式虚拟仿真实验使用平台，网站平台采用JAVA开发语言、 Eclipse开发工具以及MySQL数据库构建集成化管理模式，使得客户端可以通过浏览器高效快捷的访问虚拟仿真实验平台。

授课教师首先需要采集教学演示视频，将此演示视频作为教学资料存放数据库服务器中，后期可以选择为视频加入教学字幕，根据教学演示视频中现实的直升机落水逃生场景进行三维模型构建，并将其作为学习课件或考核课件录入数据库服务器，所述直升机救助场景中至少包括：直升机落水逃生过程中的训练舱、落水人员模型及舱内设备，

学员根据可视化的图文指示，通过人机交互学习完成学习课件中的训练过程，具体为：账号首次登入时需观看入水体验训练演示模块的演示视频，继而通过键盘和鼠标控制三维人物角色完成入水体验的相关训练。在确认完成过入水体验训练后，系统解锁入水逃生的训练演示、翻转逃生体验训练演示，学员们在观看演示视频后，通过键盘和鼠标控制三维人物角色的入水逃生和翻转逃生，完成训练。

每完成一个相关的训练，既解锁对应的考核测试，系统自动根据学生在考核测试中的操作步骤评分，并将此分数上传至数据服务器中留存并供教室查阅。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，教师和学员均通过登录单元输入用户名、密码进行系统登录，输入的用户名和密码上传至数据库服务器，数据库服务器校核后授权登录。

3.根据权利要求1所述的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，所述在线学习单元包括：

4.根据权利要求1或3所述的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，所述在线学习单元包括：

5.根据权利要求1或3所述的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，所述在线学习单元包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，所述在线学习单元还包括：

7.根据权利要求1所述的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，所述考核测试单元具体包括：

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，学员通过键盘鼠标或触控屏对学员子系统中需要选取、交互的内容进行操控。

9.根据权利要求1所述的一种直升机落水逃生训练虚拟仿真教学系统，其特征在于，所述三维模型构建模块基于3D仿真开发技术实现直升机救助场景的构建以及动态更新，所述3D仿真开发技术为Unity3d、3DMax、Maya、Visual Studio、Photoshop的一种或多种组合。