CN110349058A - 一种应急救援虚拟演练行为数据采集设备及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应急救援虚拟演练行为数据采集设备及其工作方法，包括虚拟环境创建模块、模拟环境展示与感官行为数据采集模块和数据分析与显示模块；本发明的虚拟环境创建模块可进行编辑，针对施救者与被救者的行为特点可以选择多种场景模块；模拟环境展示与感官行为数据采集模块可以记录感官与身体行为多种数据关系，多种数据可以提高对现场的真实展现；数据分析与显示模块可以把一系列连贯的动作数据进行分类与展示，提高了可视化以及交互式操作。
Description
技术领域
本发明涉及应急救援行为测试领域，尤其是一种应急救援虚拟演练行为数据采集设备及其工作方法。
背景技术
应急救援一般是指针对突发的、具有破坏力的紧急事件采取预防、预备、响应和恢复的活动与计划。根据紧急事件的不同类型，分为卫生应急、交通应急、消防应急、地震应急、厂矿应急、家庭应急等领域的应急救援。应急救援事件大都具有突发性、复杂性、不确定性等特点。
现有在应急救援中为了提高救援人员的救护技能和质量，也逐渐开发出了多种系统和执行系统所需要的硬件来提交救援人员的能力，如公开号为US20140342330A1公开的一种用于紧急救援的摄像机，通过在现场使用一个或多个摄像机处理需要医疗援助的人的场景捕获一个或多个图像；对图像进行基于计算机的自动分析，以确定提供给需要医疗援助的人的治疗质量；然后利用图像分析，指导救援人员在需要医疗援助的人的现场，为需要医疗救助的人提供护理，该技术只能通过采集救援人员的视像信息来分析救援人员的操作是否合格，对其他方面如心跳、视线集中和操作手法等没有相关信息的收集，不能完整的重现当时的救援情况以综合成案例数据进行分析。
虚拟现实(VirtualReality,简称VR)技术,是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供用户各种感官模拟体验,在用户执行移动时,计算机通过复杂的三维运算,以增强用户在三维世界的真实临场感。虚拟现实技术涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域,用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉。可以在有限的空间内模拟任何所需场景，并尽量接近真实。目前虚拟现实技术大都应用于服务环境如：游戏、导航、展示等行业领域。
所以应急救援如果能够结合VR技术进行救援人员的培训和演练，就能让救援人员在不同的场景中熟悉各种突发情况的发生以及处理方式，而且VR技术能够不断地反馈出被救援人员的生理数据让救援人员对自己的救援方式是否正确有及时的了解个更正，可以帮助救援快速地进步。
但目前的虚拟救援一般是模拟特定的事发场景，如公开号204465738U为一种基于虚拟现实的火灾模拟与救援演练系统，设计了火灾蔓延模型、人员疏散模型和三维场景模型，只能对现场的环境进行数据进行收集和反馈，如果只是对现场环境进行简单的显示而不能根据救援人员的操作进行同步的变化则该结合虚拟现实技术的演练与传统方式的演练的作用区别并不大，综上所述现有技术并不涉及其他人员的行为分析与数据收集和反馈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于虚拟现实的应急救援虚拟演练，并有多个感官信息采集设备和环境可以根据不同情况进行同步变换的行为数据采集设备及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种应急救援虚拟演练行为数据采集设备及其工作方法，包括虚拟环境创建模块、模拟环境展示与感官行为数据采集模块和数据分析与显示模块；
所述虚拟环境创建模块包括第一显示器与第一主机，所述第一主机用于模拟构建所需虚拟救援测试场景，所述虚拟救援测试场景可以通过第一显示器进行实时编辑；
所述模拟环境展示与感官行为数据采集模块包括测试终端和数据收集主机，所述测试终端包括VR眼镜、操作杆和身体传感器，所述VR眼镜向测试人员展示虚拟救援测试场景，测试人员佩戴上操作杆和身体传感器，操作杆和身体传感器用于收集与分析测试人员在虚拟救援下的感官反应与行为动作数据，将感官反应与行为动作数据发送到数据收集主机进行记录；
数据分析系统包括第二显示器和第二主机，所述第二主机用于分析模拟环境展示与感官行为数据采集模块收集到的感官反应与行为动作数据并通过第二显示器进行分类展示。
优选的，该设备的工作方法包括以下步骤：
步骤1，虚拟环境创建模块进行创建与编辑虚拟救援测试场景；根据测试目的与测试要求设置所述的虚拟救援测试虚拟场景，确定测试项目和内容；
步骤2，将虚拟救援测试场景导入测试终端，进行行为数据采集；模拟环境展示与感官行为数据采集模块根据步骤1设定的测试项目和内容，通过监测虚拟救援测试场景中测试人员的行为反应，进行感官反应与行为动作数据采集；
步骤3，数据分析处理；感官反应与行为动作数据以单项归类方式存储，通过数据分析系统的计算可以进行感官反应与行为动作数据之间的关系分析，数据关联与影响效果分析，得到实验结果；
步骤4，分析结果展示；实验结果以现有的交互形式展示，第二显示器可以任意排列经过处理的实验数据关系，通过交互元素的变换，明确清晰展示实验数据关系。
优选的，所述虚拟环境创建模块为开放性编辑编辑，允许自由的进行模型物体的建立和虚拟救援测试场景的编辑，能够模拟不同人群所处的环境特点进行虚拟场景测试模式变换。
优选的，所述数据分析处理以动作的连续性为计算基础，分析连续性动作中感官反映与行为动作结果体现的全方位数据特点，第二显示器以分组的形式，把相关联的信息分类显示。
优选的，所述模拟环境展示与感官行为数据采集模块的测试终端和数据收集主机同步运作，模拟环境展示与数据采集同时进行，测试人员在虚拟救援测试场景中进行测试任务的同时，每个感官反应与行为动作数据都会被数据收集主机收集记录。
本发明所取得的有益效果是：
1、虚拟环境创建模块的可编辑性，针对施救者与被救者的行为特点可以选择多种场景模块；
2、模拟环境展示与感官行为数据采集模块可以记录感官与身体行为多种数据关系，多种数据可以提高对现场的真实展现；
3、数据分析与显示模块可以把一系列连贯的动作数据进行分类与展示，提高了可视化以及交互式操作。
附图说明
图1是本发明的各个主要模块的关系框图；
图2是本发明的各个模块所包含设备的关系框图；
图3是本发明的流程示意图；
图4是本发明另一种实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一：
如图1至图3所示，一种应急救援虚拟演练行为数据采集设备及其工作方法，包括虚拟环境创建模块、模拟环境展示与感官行为数据采集模块和数据分析与显示模块；所述虚拟环境创建模块包括第一显示器与第一主机，所述第一主机用于模拟构建所需虚拟救援测试场景，所述虚拟救援测试场景可以通过第一显示器进行实时编辑；所述模拟环境展示与感官行为数据采集模块包括测试终端和数据收集主机，所述测试终端包括VR眼镜、操作杆和身体传感器，所述VR眼镜向测试人员展示虚拟救援测试场景，测试人员佩戴上操作杆和身体传感器，操作杆和身体传感器用于收集与分析测试人员在虚拟救援下的感官反应与行为动作数据，将感官反应与行为动作数据发送到数据收集主机进行记录；数据分析系统包括第二显示器和第二主机，所述第二主机用于分析模拟环境展示与感官行为数据采集模块收集到的感官反应与行为动作数据并通过第二显示器进行分类展示。
还包括以下步骤：步骤1，虚拟环境创建模块进行创建与编辑虚拟救援测试场景；根据测试目的与测试要求设置所述的虚拟救援测试虚拟场景，确定测试项目和内容；步骤2，将虚拟救援测试场景导入测试终端，进行行为数据采集；模拟环境展示与感官行为数据采集模块根据步骤1设定的测试项目和内容，通过监测虚拟救援测试场景中测试人员的行为反应，进行感官反应与行为动作数据采集；步骤3，数据分析处理；感官反应与行为动作数据以单项归类方式存储，通过数据分析系统的计算可以进行感官反应与行为动作数据之间的关系分析，数据关联与影响效果分析，得到实验结果；步骤4，分析结果展示；实验结果以现有的交互形式展示，第二显示器可以任意排列经过处理的实验数据关系，通过交互元素的变换，明确清晰展示实验数据关系。
所述虚拟环境创建模块为开放性编辑编辑，允许自由的进行模型物体的建立和虚拟救援测试场景的编辑，能够模拟不同人群所处的环境特点进行虚拟场景测试模式变换。所述数据分析处理以动作的连续性为计算基础，分析连续性动作中感官反映与行为动作结果体现的全方位数据特点，第二显示器以分组的形式，把相关联的信息分类显示。
所述模拟环境展示与感官行为数据采集模块的测试终端和数据收集主机同步运作，模拟环境展示与数据采集同时进行，测试人员在虚拟救援测试场景中进行测试任务的同时，每个感官反应与行为动作数据都会被数据收集主机收集记录。
实施例二：
本实施例结合了实施例一并在具体操作时的一种应用方式，本实施例为火灾现场应急救援人员的现场救援行为数据采集。
一种应急救援虚拟演练行为数据采集设备及其工作方法，包括虚拟环境创建模块、模拟环境展示与感官行为数据采集模块和数据分析与显示模块；所述虚拟环境创建模块包括第一显示器与第一主机，所述第一主机用于模拟构建所需虚拟火灾现场场景及其他逃生人员的状态，所述火灾现场场景场景可以通过第一显示器进行实时编辑，如对火势和蔓延路径进行编辑或者设置为随机变化模式，以增加现场的不确定性，考验测试人员的应变能力；所述模拟环境展示与感官行为数据采集模块包括测试终端和数据收集主机，所述测试终端包括VR眼镜、操作杆和身体传感器，所述VR眼镜向测试人员展示虚拟火灾现场场景，测试人员佩戴上操作杆和身体传感器，操作杆和身体传感器用于收集与分析测试人员在虚拟火灾现场实施救援下的感官反应与行为动作数据，将感官反应与行为动作数据发送到数据收集主机进行记录；数据分析系统包括第二显示器和第二主机，所述第二主机用于分析模拟环境展示与感官行为数据采集模块收集到的感官反应与行为动作数据并通过第二显示器进行分类展示。
还包括以下步骤：步骤1，虚拟环境创建模块进行创建与编辑虚拟救援测试场景；根据测试目的与测试要求设置所述的虚拟火灾现场场景，确定需要考验的技能去选择测试模式，如考验测试人员对逃生通道的了解和快速寻找定位，对其他逃生人员的快速疏散和逃离技能，对火灾器械如斧头、防护衣和氧气瓶等设备的运用，对现场身体状态差的人员进行快速救护的能力等；步骤2，将虚拟火灾现场场景导入测试终端，如测试人员佩戴的VR眼镜和身体传感器中，进行行为数据采集；模拟环境展示与感官行为数据采集模块根据步骤1设定的测试项目和内容，通过监测虚拟火灾现场场景中测试人员的行为反应，进行感官反应与行为动作数据采集；步骤3，数据分析处理；感官反应与行为动作数据以单项归类方式存储，通过数据分析系统的计算可以进行感官反应与行为动作数据之间的关系分析，数据关联与影响效果分析，得到实验结果；步骤4，分析结果展示；实验结果以现有的交互形式展示，第二显示器可以任意排列经过处理的实验数据关系，通过交互元素的变换，明确清晰展示实验数据关系。
所述虚拟环境创建模块为开放性编辑编辑，允许自由的进行模型物体的建立和虚拟救援测试场景的编辑，如能够临时切换场景变换如火势加大或者火势蔓延路径，或者根据测试人员的需要配置救护设备，让测试人员知道各个现场中不同设备的具体作用和具体需要携带哪种设备，而且能够设置现场其他逃生人员的身体发生突发状况，以考验测试人员的反应以及处理方式。所述数据分析处理以动作的连续性为计算基础，分析连续性动作中感官反映与行为动作结果体现的全方位数据特点，第二显示器以分组的形式，把相关联的信息分类显示。
所述模拟环境展示与感官行为数据采集模块的测试终端和数据收集主机同步运作，模拟环境展示与数据采集同时进行，测试人员在虚拟火灾现场场景中进行测试任务的同时，每个感官反应与行为动作数据都会被数据收集主机收集记录。
实施例三：
本实施例为结合以上实施例对本发明的进一步的描述。
提供一种用于虚拟现实的面对应急救援环境下人体行为反应的数据采集设备，如图1所示，该设备包括：虚拟环境创建模块，模拟环境展示与感官行为数据采集模块，数据分析与显示模块三个部分组成。环境模拟系统由显示器与主机组成，用于模拟构建所需测试环境，场景可以根据需求进行实时编辑；环境展示与数据采集系统由VR眼镜、操作杆、身体传感器，数据收集主机组成，向测试者展示场景，传感器连接身体，收集与分析测试者在模拟应急救援环境下的感官反应与行为动作的数据；数据分析系统由显示器与主机组成，用于分析一系列连贯动作的数据结果并通过显示器分类展示。
如图4所示，提供一种用于虚拟现实的面对应急救援环境下人体行为反应的数据采集设备的工作方法，该方法包括：步骤1，创建与编辑虚拟救援测试场景，根据测试目的与测试要求设置虚拟场景，确定测试项目内容，步骤2，将场景文件导入测试终端，进行行为数据采集。环境展示与采集系统根据步骤1设定的采集内容，通过监测模拟事件中人的行为反应，进行相关数据的采集工作。步骤3，数据处理，数据以单项归类方式存储，通过数据处理系统的计算可以进行数据之间的关系分析，数据关联与影响效果分析。步骤4分析结果展示，实验结果以现有的交互形式展示，展示终端可以任意排列经过处理的数据之间关系，通过交互元素明的变换，明确清晰展示实验数据关系。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种应急救援虚拟演练行为数据采集设备，其特征在于，包括虚拟环境创建模块、模拟环境展示与感官行为数据采集模块和数据分析与显示模块；
所述虚拟环境创建模块包括第一显示器与第一主机，所述第一主机用于模拟构建所需虚拟救援测试场景，所述虚拟救援测试场景可以通过第一显示器进行实时编辑；
所述模拟环境展示与感官行为数据采集模块包括测试终端和数据收集主机，所述测试终端包括VR眼镜、操作杆和身体传感器，所述VR眼镜向测试人员展示虚拟救援测试场景，测试人员佩戴上操作杆和身体传感器，操作杆和身体传感器用于收集与分析测试人员在虚拟救援下的感官反应与行为动作数据，将感官反应与行为动作数据发送到数据收集主机进行记录；
数据分析系统包括第二显示器和第二主机，所述第二主机用于分析模拟环境展示与感官行为数据采集模块收集到的感官反应与行为动作数据并通过第二显示器进行分类展示。
2.一种应用于如权利要求1所述的一种应急救援虚拟演练行为数据采集设备的工作方法，其特征在于，包括以下工作步骤：
步骤1，虚拟环境创建模块进行创建与编辑虚拟救援测试场景；根据测试目的与测试要求设置所述的虚拟救援测试虚拟场景，确定测试项目和内容；
步骤2，将虚拟救援测试场景导入测试终端，进行行为数据采集；模拟环境展示与感官行为数据采集模块根据步骤1设定的测试项目和内容，通过监测虚拟救援测试场景中测试人员的行为反应，进行感官反应与行为动作数据采集；
步骤3，数据分析处理；感官反应与行为动作数据以单项归类方式存储，通过数据分析系统的计算可以进行感官反应与行为动作数据之间的关系分析，数据关联与影响效果分析，得到实验结果；
步骤4，分析结果展示；实验结果以现有的交互形式展示，第二显示器可以任意排列经过处理的实验数据关系，通过交互元素的变换，明确清晰展示实验数据关系。
3.如权利要求2所述的工作方法，其特征在于，所述虚拟环境创建模块为开放性编辑编辑，允许自由的进行模型物体的建立和虚拟救援测试场景的编辑，能够模拟不同人群所处的环境特点进行虚拟场景测试模式变换。
4.如权利要求3所述的工作方法，其特征在于，所述模拟环境展示与感官行为数据采集模块的测试终端和数据收集主机同步运作，模拟环境展示与数据采集同时进行，测试人员在虚拟救援测试场景中进行测试任务的同时，每个感官反应与行为动作数据都会被数据收集主机收集记录。
5.如权利要求4所述的工作方法，其特征在于，所述数据分析处理以动作的连续性为计算基础，分析连续性动作中感官反映与行为动作结果体现的全方位数据特点，第二显示器以分组的形式，把相关联的信息分类显示。
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| EP4113482A1 (de) * | 2021-06-30 | 2023-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum steuern einer kontrollanordnung und kontrollanordnung |
-
2019
- 2019-06-28 CN CN201910572510.9A patent/CN110349058A/zh not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110989837A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 上海海事大学 | 一种用于邮轮体验的虚拟现实系统 |
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