CN111696399A - 危化品运输罐车碰撞事故处置vr模拟体验培训方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，主要解决现有技术中培训成本高、灵活度低、仿真效果差、安全性差的问题。本发明通过采用一种危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，利用三维仿真、网络三维模型库等技术，实现对危险化学品运输罐车碰撞事故现场的典型情景重现，通过最大限度的模拟再现真实的事故现场环境，同时结合沉浸式虚拟现实设备，采用交互式的操作体验模式，模拟真实的应急处置操作流程的技术方案较好地解决了上述问题，可用于危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训中。

Description

危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法

技术领域

本发明涉及一种危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，属于石化企业安全工程与虚拟现实技术领域。

背景技术

石油化工是危险性极高的行业之一。科技和经济的发展使得石油化工的各类产出——危险化学品的运输需求日益扩大，现在大部分危险化学品使用罐车进行运输，运输突出一旦发生碰撞事故引发毒气泄漏、火灾、爆炸等重大恶性事故，其损失将极为惨重。

安全知识不足、安全意识欠缺、安全习惯不良、安全技能掌握不到位是一切事故发生的共性原因，因此对从业人员进行事故应急安全培训十分重要。

目前企业进行安全警示教育、岗位操作知识、应急和安全技能培训基本停留在传统书本教材、文件学习和教师面授层面，存在培训成本高、学习形式单一，缺乏针对性和即时反馈性，无法评估真实学习质量等问题。

随着VR技术的飞速发展，给安全培训提供了更好的培训思路和解决方案。其可规模化应用，降低培训成本；不受时间与空间限制，方便灵活；高度仿真，激发参与者主动性；可规避现场风险，确保培训安全。故为进一步提升学习效果，为企业员工配备沉浸式虚拟仿真安全教育设备，在模拟真实场景中进行安全培训，从而达到提高企业员工安全意识、岗位操作、安全技能等能力的目的。

本专利提出一种危险化学品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训系统及培训方法，结合虚拟现实技术，改进现有培训方法，提供一种高度沉浸式的多感知事故应急处置模拟体验培训系统。该系统通过对事故现场高度还原，引导参训人员按照应急处置流程进行现场操作，以近似真实的感受进行危险化学品运输罐车碰撞事故处置培训，提高培训效率和效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中培训成本高、灵活度低、仿真效果差、安全性差的问题，提供一种新的危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，具有培训成本低、灵活度高、仿真效果好、安全性好的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，包括以下步骤：

1)构建三维模型库，包括事故现场模型、人物模型及各类辅助资源模型；

2)利用三维空间数据模型组织构建及匹配方法，构建关系型数据库，存储场景、人物及各类辅助资源模型之间的对应关系，构建三维模型之间的逻辑关系和引用关系；

3)根据事故场景及事故应急预案梳理针对押运人员的事故初期应急处置流程，构建基于虚拟三维场景的三维应急处置预案及方法；

4)利用Unity3D引擎及开发技术，依托三维模型库及其匹配方法，按照事故应急处置方法研发危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法；

5)建立应急处置培训考核算法。

上述技术方案中，优选地，通过对事故现场三维信息采集，利用3DMax三维建模技术，构建危险化学品运输罐车碰撞事故场景模型，并以三维模型的方式存储在三维模型库中。

上述技术方案中，优选地，以虚拟现实设备为载体实现沉浸式虚拟现实应急处置安全培训，提高参训人员培训效果。

上述技术方案中，优选地，针对参训人员在事故现场应急处置情况，按照操作行为与处置措施进行自动评分，并建立员工仿真培训记录档案，记录员工的考核成绩、竞赛排名相关信息，及时掌握员工的培训情况。

上述技术方案中，优选地，用户通过虚拟现实设备以操作角色在危化品运输罐车碰撞事故中进行应急处置操作。

上述技术方案中，优选地，虚拟现实设备包括VR头盔及手持交互设备。

上述技术方案中，优选地，应急处置操作包括场景介绍及浏览、碰撞事故体验、车辆熄火、放置警示牌、解开安全带下车查看罐车受损情况、发现罐车破损化学品轻微泄漏、佩戴防护器具、对泄漏部位进行加固和封堵、拨打紧急电话进行后续应急处置。

上述技术方案中，优选地，依据应急处置培训考核算法，结合用户交互操作流程及应急处置结果进行自动评分，完成危化品运输罐车碰撞事故应急处置培训；同时，构建用户一一对应的沉浸式VR模拟体验培训档案，有效记录用户的仿真培训考核得分，实现员工之间的培训成绩评比，提高基于虚拟现实技术的危化品运输罐车碰撞事故应急处置培训效果。

本专利提供一种危险化学品运输罐车碰撞事故应急处置VR模拟体验培训系统及培训方法。利用虚拟现实技术，结合真实事故场景与应急处置流程，模拟事故后果体验，进行沉浸式事故处置模拟体验培训，从而实现提高参训人员专业应急救援能力的目的，针对危险化学品运输罐车碰撞事故，解决传统培训方式存在的培训成本高、学习形式单一，缺乏针对性和即时反馈性，无法评估真实学习质量等问题，提高培训效率和效果。本发明运用虚拟现实技术，配合危化品运输罐车碰撞事故应急预案在虚拟现实设备上实现沉浸式VR模拟体验培训系统的研发。相比现有的培训方法，本发明基于虚拟现实技术的危化品运输罐车碰撞事故处置模拟体验培训的提升有：(1)可规模化应用，降低了培训成本。(2)不受时间与空间限制，方便灵活。(3)高度仿真，激发参与者主动性。(4)可规避现场风险，确保培训安全，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为危化品运输罐车碰撞事故应急处置流程图。

图2为危化品运输罐车侧翻事故应急处置流程图。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

本专利针对现有危险化学品运输罐车碰撞事故应急处置培训方法的不足和石化企业及主管部门对化学品罐车押运人员应急处置培训工作的实际需求，提供一种基于虚拟现实技术的沉浸式虚拟仿真操作体验培训方法与软件系统，如图1所示，充分利用三维仿真、网络三维模型库等技术，实现对危险化学品运输罐车碰撞事故现场的典型情景重现，通过最大限度的模拟再现真实的事故现场环境，同时结合沉浸式虚拟现实设备，采用交互式的操作体验模式，模拟真实的应急处置操作流程，为受训对象创建一个具有高度沉浸感、多种感知形式的体验及操作培训环境，增强参训员工在培训过程中的临场真实感。按照事故应急预案，模拟应急处置流程，提高参训员工在事故现场的应急处置技能。主要技术方案包括以下几个部分：

1、构建三维模型库，包括事故现场模型、人物模型及各类辅助资源模型。通过对事故现场三维信息采集，利用3DMax三维建模技术，构建危险化学品运输罐车碰撞事故场景模型，并以三维模型的方式存储在三维模型库中。

2、提出一种三维模型之间的匹配方法。利用三维空间数据模型组织构建及匹配方法，构建关系型数据库，存储场景、人物及各类辅助资源模型之间的对应关系，构建三维模型之间的逻辑关系和引用关系。

3、形成危险化学品运输罐车碰撞事故应急处置方法。根据事故场景及事故应急预案梳理针对押运人员的事故初期应急处置流程，构建基于虚拟三维场景的三维应急处置预案及方法。

4、研发危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训系统。利用Unity3D引擎及开发技术，依托三维模型库及其匹配方法，按照事故应急处置方法研发危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训系统，并以虚拟现实设备为载体实现沉浸式虚拟现实应急处置安全培训，从而提高参训人员培训效果。

5、应急处置培训考核算法。针对参训人员在事故现场应急处置情况，按照操作行为与处置措施等因素进行自动评分，并建立员工仿真培训记录档案，记录员工的考核成绩、竞赛排名等相关信息，及时掌握员工的培训情况。

利用三维建模与虚拟现实技术，构建三维模型库，提前预置在软件系统中。用户通过虚拟现实设备(VR头盔及手持交互设备)以操作角色在危化品运输罐车碰撞事故进行应急处置操作，包括：场景介绍及浏览、碰撞事故体验、车辆熄火、放置警示牌、解开安全带下车查看罐车受损情况、发现罐车破损化学品轻微泄漏、佩戴防护器具、对泄漏部位进行加固和封堵、拨打紧急电话进行后续应急处置。依据应急处置培训考核算法，结合用户交互操作流程及应急处置结果进行自动评分，完成危化品运输罐车碰撞事故应急处置培训。同时，构建用户一一对应的沉浸式VR模拟体验培训档案，有效记录用户的仿真培训考核得分，可实现员工之间的培训成绩评比，从而提高基于虚拟现实技术的危化品运输罐车碰撞事故应急处置培训效果。

【实施例2】

本专利针对现有危险化学品运输罐车侧翻事故应急处置培训方法的不足和石化企业及主管部门对化学品罐车押运人员应急处置培训工作的实际需求，提供一种基于虚拟现实技术的沉浸式虚拟仿真操作体验培训方法与软件系统，如图2所示，充分利用三维仿真、网络三维模型库等技术，实现对危险化学品运输罐车侧翻事故现场的典型情景重现，通过最大限度的模拟再现真实的事故现场环境，同时结合沉浸式虚拟现实设备，采用交互式的操作体验模式，模拟真实的应急处置操作流程，为受训对象创建一个具有高度沉浸感、多种感知形式的体验及操作培训环境，增强参训员工在培训过程中的临场真实感。按照事故应急预案，模拟应急处置流程，提高参训员工在事故现场的应急处置技能。主要技术方案包括以下几个部分：

1、构建三维模型库，包括事故现场模型、人物模型及各类辅助资源模型。通过对事故现场三维信息采集，利用3DMax三维建模技术，构建危险化学品运输罐车侧翻事故场景模型，并以三维模型的方式存储在三维模型库中。

2、提出一种三维模型之间的匹配方法。利用三维空间数据模型组织构建及匹配方法，构建关系型数据库，存储场景、人物及各类辅助资源模型之间的对应关系，构建三维模型之间的逻辑关系和引用关系。

3、形成危险化学品运输罐车侧翻事故应急处置方法。根据事故场景及事故应急预案梳理针对押运人员的事故初期应急处置流程，构建基于虚拟三维场景的三维应急处置预案及方法。

4、研发危化品运输罐车侧翻事故处置VR模拟体验培训系统。利用Unity3D引擎及开发技术，依托三维模型库及其匹配方法，按照事故应急处置方法研发危化品运输罐车侧翻事故处置VR模拟体验培训系统，并以虚拟现实设备为载体实现沉浸式虚拟现实应急处置安全培训，从而提高参训人员培训效果。

5、应急处置培训考核算法。针对参训人员在事故现场应急处置情况，按照操作行为与处置措施等因素进行自动评分，并建立员工仿真培训记录档案，记录员工的考核成绩、竞赛排名等相关信息，及时掌握员工的培训情况。

利用三维建模与虚拟现实技术，构建三维模型库，提前预置在软件系统中。用户通过虚拟现实设备(VR头盔及手持交互设备)以操作角色在危化品运输罐车侧翻事故进行应急处置操作，包括：场景介绍及浏览、侧翻事故体验、车辆熄火、使用安全锤进行逃生、救助押运员至安全地带、放置警示牌、对受伤人员进行初步紧急救治、确定罐车受损情况、拨打紧急电话进行后续应急处置。依据应急处置培训考核算法，结合用户交互操作流程及应急处置结果进行自动评分，完成危化品运输罐车侧翻事故应急处置培训。同时，构建用户一一对应的沉浸式VR模拟体验培训档案，有效记录用户的仿真培训考核得分，可实现员工之间的培训成绩评比，从而提高基于虚拟现实技术的危化品运输罐车侧翻事故应急处置培训效果。

【实施例3】

本专利针对现有危险化学品运输罐车碰撞事故应急处置培训方法的不足和石化企业及主管部门对化学品罐车押运人员应急处置培训工作的实际需求，提供一种基于虚拟现实技术的沉浸式虚拟仿真操作体验培训方法与软件系统，充分利用三维仿真、网络三维模型库等技术，实现对危险化学品运输罐车碰撞事故现场的典型情景重现，通过最大限度的模拟再现真实的事故现场环境，同时结合沉浸式虚拟现实设备，采用交互式的操作体验模式，模拟真实的事故灾后场景，为受训对象创建一个具有高度沉浸感、多种感知形式的体验培训环境，增强参训员工在培训过程中的临场真实感。主要技术方案包括以下几个部分：

1、构建三维模型库，包括事故现场模型、人物模型及各类辅助资源模型。通过对事故现场三维信息采集，利用3DMax三维建模技术，构建危险化学品运输罐车碰撞事故场景模型，并以三维模型的方式存储在三维模型库中。

2、提出一种三维模型之间的匹配方法。利用三维空间数据模型组织构建及匹配方法，构建关系型数据库，存储场景、人物及各类辅助资源模型之间的对应关系，构建三维模型之间的逻辑关系和引用关系。

3、形成危险化学品运输罐车碰撞事故后果体验方法。根据事故场景及事故发生原因梳理针对押运人员的事故后果体验流程，构建基于虚拟三维场景的三维事故后果体验及方法。

4、研发危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训系统。利用Unity3D引擎及开发技术，依托三维模型库及其匹配方法，按照事故发生原因及流程研发危化品运输罐车碰撞事故后果体验VR模拟体验培训系统，并以虚拟现实设备为载体实现沉浸式虚拟现实后果体验安全培训，从而提高参训人员培训效果。

利用三维建模与虚拟现实技术，构建三维模型库，提前预置在软件系统中。用户通过虚拟现实设备(VR头盔及手持交互设备)以操作角色在危化品运输罐车碰撞事故进行后果体验，包括：场景介绍及浏览、侧翻事故体验。

与其他应急处置培训方法相比的优势：(1)纯理论培训方法缺少实践，没有感官上的体验，培训效果仅停留在理论上，可能导致实际操作效果差的后果；(2)实训体验中，单次模拟只可进行一次，不可重复，若想重复培训需要原料与场景的复原；(3)实训体验中，场景的真实还原与事故模拟的原料成本较高；(4)使用虚拟现实技术对事故现场进行高度还原，让使用者以接近真实的感受体验事故后果与沉浸式交互操作；(5)按照标准化处置流程系统可对使用人员进行培训和考核，并根据考核算法进行科学评判。

Claims (10)

1.一种危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，包括以下步骤：

1)构建三维模型库，包括事故现场模型、人物模型及各类辅助资源模型；

2)利用三维空间数据模型组织构建及匹配方法，构建关系型数据库，存储场景、人物及各类辅助资源模型之间的对应关系，构建三维模型之间的逻辑关系和引用关系；

3)根据事故场景及事故应急预案梳理针对押运人员的事故初期应急处置流程，构建基于虚拟三维场景的三维应急处置预案及方法；

4)利用Unity3D引擎及开发技术，依托三维模型库及其匹配方法，按照事故应急处置方法研发危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法；

5)建立应急处置培训考核算法。

2.根据权利要求1所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于通过对事故现场三维信息采集，构建危险化学品运输罐车碰撞事故场景模型，并以三维模型的方式存储在三维模型库中。

3.根据权利要求1所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于以虚拟现实设备为载体实现沉浸式虚拟现实应急处置安全培训，提高参训人员培训效果。

4.根据权利要求1所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于针对参训人员在事故现场应急处置情况，按照操作行为与处置措施进行自动评分，并建立员工仿真培训记录档案，记录员工的考核成绩、竞赛排名相关信息，及时掌握员工的培训情况。

5.根据权利要求1所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于用户通过虚拟现实设备以操作角色在危化品运输罐车碰撞事故中进行应急处置操作。

6.根据权利要求5所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于虚拟现实设备包括VR头盔。

7.根据权利要求5所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于应急处置操作包括场景介绍及浏览、碰撞事故体验、车辆熄火、放置警示牌、解开安全带下车查看罐车受损情况、发现罐车破损化学品轻微泄漏、佩戴防护器具、对泄漏部位进行加固和封堵、拨打紧急电话进行后续应急处置。

8.根据权利要求1所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于依据应急处置培训考核算法，结合用户交互操作流程及应急处置结果进行自动评分，完成危化品运输罐车碰撞事故应急处置培训；同时，构建用户一一对应的沉浸式VR模拟体验培训档案，有效记录用户的仿真培训考核得分，实现员工之间的培训成绩评比，提高基于虚拟现实技术的危化品运输罐车碰撞事故应急处置培训效果。

9.根据权利要求2所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于通过对事故现场三维信息采集，利用3DMax三维建模技术，构建危险化学品运输罐车碰撞事故场景模型，并以三维模型的方式存储在三维模型库中。

10.根据权利要求6所述危化品运输罐车碰撞事故处置VR模拟体验培训方法，其特征在于虚拟现实设备还包括手持交互设备。

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