CN114020185B - 一种突发事件应急演练实训系统及构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种突发事件应急演练实训系统及构建方法,构建方法包括:构建多个突发事件情景,构建用于开展多人协同演练的前端系统,构建用于配置应急演练信息的应急演练导调平台,构建用于评价应急演练效果的综合评价方法,由此构建出的突发事件应急演练实训系统能够使多个用户同时进行沉浸式实训演练,并对演练效果进行综合评价,进而能够全面提高不同群体应对突发事件的应急反应能力,而且,能够满足突发事件应急指挥、一线处置、灾场公众等多层级协同应急演练需求,从虚实一体展示的视角为突发事件应急辅助决策、演练培训和科研支撑提供平台,全面提升应急指挥决策能力、队伍实战能力及公众自救互救能力。
Description
技术领域
本发明涉及计算机虚拟现实应用技术领域,尤其涉及一种突发事件应急演练实训系统及构建方法。
背景技术
突发事件是指突然发生并造成或者可能造成严重社会危害,需要采取应急处置措施予以应对的自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件。突发事件具有事发突然、影响广泛、危害严重等影响,突发事件发生的时间、地点和方式具有不确定性,突发事件的性质具有很大的变异性。突发事件一旦发生,会在一定范围内影响正常的社会秩序和稳定,危害公共安全。许多突发事件任其发展,会造成严重的危害,带来人员伤亡和社会财富的重大损失。
为提高广大群众应对突发事件的风险意识,增强应急管理人员、应急救援人员、社区民众等不同群体应对突发事件的应急反应能力,突发事件应急演练实训至关重要。
目前,突发事件应急实训主要有实战演练、桌面推演、计算机模拟演练等多种方式,但上述方式均存在一定不足。具体地:
1)实战演练效果最好,但由于需要占用实际生产作业场地,应用实际应急处置物资,需多个部门大量人员共同参与,存在组织难度大、时间成本高、资源浪费、环境污染和安全风险高等弊端;
2)桌面推演、计算机模拟演练方式虽然组织简单、成本低,但具有真实性差、效果有限等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供了一种突发事件应急演练实训系统及构建方法。
本发明的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法的技术方案如下:
构建多个突发事件情景;
构建用于开展多人协同演练的前端系统,且使所述前端系统关联每个突发事件情景的虚拟模型;
构建用于配置应急演练信息的应急演练导调平台,且使所述前端系统关联所述应急演练导调平台;
构建用于评价应急演练效果的综合评价方法,且使所述前端系统关联所述综合评价方法,以及使所述应急演练导调平台关联所述综合评价方法。
本发明的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法的有益效果如下:
构造出突发事件应急演练实训系统能够使多个用户同时进行沉浸式实训演练,并对演练效果进行综合评价,进而能够全面提高用户如应急管理人员、应急救援人员、社区民众等不同群体应对突发事件的应急反应能力,而且,能够满足突发事件应急指挥、一线处置、灾场公众等多层级协同应急演练需求,从虚实一体展示的视角为突发事件应急辅助决策、演练培训和科研支撑提供平台,全面提升应急指挥决策能力、队伍实战能力及公众自救互救能力。
一种采用任一项所述的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法所构建的一种突发事件应急演练实训系统。
附图说明
图1为本发明实施例的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法的流程示意图之一;
图2为本发明实施例的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法的流程示意图之二;
图3为基于PDCA的事故灾难情景构建与应用的示意图;
图4为事件树的结构示意图;
图5应急演练任务配置流程图;
图6为一体化演练模式的示意图;
图7为应急演练效果综合评价体系技术路线图;
图8为危险化学品高速隧道交通事故应急演练系统模型及特效;
图9为多人协同应急演练效果示意图;
图10为虚拟场景内应急演练示意图;
图11为应急演练虚拟场景内答题示意图。
图12为危险化学品高速隧道交通事故应急演练导调平台示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明实施例的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法,包括如下步骤:
S1、构建多个突发事件情景,具体地:
如图2所示,突发事件情景是对组织的特定风险的演化过程和灾害后果的系统性表述,是突发事件的普遍规律在组织特定环境下的展示与表达。情景构建是组织基于特定方法开展的情景筛选、情景开发、情景应用、情景评审与改进等一系列动作。
突发事件情景的构建是结合大量历史案例研究、工程技术模拟对某类突发事件进行全景式描述,并依此开展应急任务梳理和应急能力评估,从而完善应急预案、指导应急演练,最终实现应急准备能力的提升。情景构建是“底线思维”在应急管理领域的实现与应用,“从最坏处准备,争取最好的结果”。
情景构建中的“突发事件情景”不是某典型案例的片段或整体的再现,而是无数同类事件和预期风险的系统整合,是基于真实背景对某一类突发事件的普遍规律进行全过程、全方位、全景式的系统描述。
为保证构建的突发事件情景满足多人协同应急演练需要,并契合实际,需开展安全生产应急准备提供一种基于情景构建的方法与流程。采用“策划(Plan)-实施(Do)-检查(Check)-改进(Act)”模型(简称PDCA模型)来筛选、开发、应用和改进生产安全事故情景等突发事件情景,保持其对组织的安全生产应急训练提供有效指导。基于PDCA模型的事故灾难情景即突发事件情景构建与应用,如图3所示,其中,PDCA模型的解释,见下表1。
表1:
突发事件情景的构建是组织开展安全生产应急准备工作的前置工作之一,为组织提供应急准备的目标。通过定期评审和改进突发事件情景,使其与真实风险相匹配,以有效提升应急准备的针对性和有效性,提升和改进应急准备能力。
情景筛选即突发事件情景的筛选是从符合组织风险特点的历史案例和现实威胁中,选取具有代表性的突发事件情景清单,作为组织当前一个时期开展应急准备工作的重点对象。所筛选的事故情景应该具有代表性与典型性、后果严重性、影响范围和处置难度大、任务覆盖面广、发生可能性高的特点。
情景开发即突发事件情景的开发是通过专家研讨、相关方风险沟通、案例分析、模拟仿真等方法,系统性地推导在设定环境下某类突发事件的演化过程和灾害后果。在筛选并设定情景清单后,需要开发各项突发事件情景的情景的具体要素。情景要素包括情景概要、背景信息、演化过程、事故后果、应急任务五类要素。
突发事件情景包含致灾因子、承灾载体和应对体等三项要素,以及三者之间存在的复杂联系和相互作用,使突发事件呈现出突发性、复杂性、随机性的特征。基于突发事件的特征和演化机理,将用于模拟突发事件情景的演化系统概括为三大模块具体内容。
突发事件的演化过程实质上是以应对体为行为主体,以应急决策与灾害能量释放相互博弈为事件主体的演化过程。
对于突发事件的演化过程应用事件树分析法,对致灾因子、承灾载体的时态及应对体等事件进行分析,按时间线梳理情景节点序列及相关信息。
突发事件发生后,采用事件树方法分析致灾因子、承灾载体和应对体三者之间存在的复杂联系和相互作用。事件树最上层是按顺序列出可能影响事故进程的一系列事件,也称为事件树题头。它可以是始发事件发生后所需执行的安全功能,或转变为执行此安全功能的系统,或基本事件的发生。在图的左边,从突发事件开始,看决策是否正常工作,若成功,则树的分支点处向上分支,向下分支表示决策失效,相同的,各系统各个分支,依次作出询问。事件树表示的每一条途径为一种情景状态,所有途径构成情景节点序列,如图4所示。
S2、构建用于开展多人协同演练的前端系统,且使所述前端系统关联每个突发事件情景的虚拟模型,其中,可建立基于大空间VR技术的前端系统,能够使用户通过VR设备进行逼真实训,通过沉浸式、交互式、可视化的新型实训方式,全面提高用户如应急管理人员、应急救援人员、社区民众等不同群体应对突发事件的应急反应能力。
而且,利用基于大空间VR技术的前端系统开展突发事件应急演练具有独特优势。应急演练场景非常多,存在很多复杂的、危险的环境,很难进行大规模的现场演练,但日益成熟的“大空间VR多人互动技术”可以模拟仿真上述复杂危险环境,通过大空间VR+应急演练的有机结合,构建更为真实合理的突发事件沉浸式演练情景,使得参演人员可以在形象逼真、图文声像并茂的沉浸式仿真场景中,应用应急理论知识,进行协同应急处置,使得受训者大幅提升应急响应综合能力,在实际应急响应中消除陌生感、提高应急协作效率、提高专业性,减少因演练不足导致的安全风险,同时降低应急响应人员的危险,提高安全性。
其中,根据突发事件孕育期、爆发期、持续期、消退期四个阶段特点、构建突发事件虚拟场景中空间及环境,开展场景的平面布局设计,场景沙盘布局设计,各演练角色出生点规划、安全点规划、应急资源点规划等。
除突发事件的环境场景外,还需对人物角色、设备设施、事件等进行建模,其中设备设施需要根据现场调研的素材进行1:1复现,在设备设施模型和人物模型开发完成后进行动画开发,同时进行特效设计,主要包括液体流动、火花、溢出等特效效果。
突发事件情景的虚拟模型的建模范围包括:
1)环境场景、模型、动画、特效。
2)人物角色模型、动画:包括应急指挥人员、应急响应人员、社会公众等角色、骨骼动画等。
3)设备设施模型、动画:包括特种设备、消防设备、电气设备、机械设备、劳保设备、应急设备、危化设备、各类设备设施运转动画、各类警示标志、各类证照等等。
4)事件模型及动画:包括虚拟人物漫游、观察、操作、物理碰撞模拟等。
其中,前端系统包括软硬件集控、粒子系统、水面合成、激光定位、多角色化身位置及肢体同步、NPC辅助、消息收发、系统评价等,具体地:
软硬件集控指:采用CS(客户端/服务器端)架构,包括服务器端、客户端、VR设备、观摩设备,通过局域网/互联网实现客户端与服务器端的实时消息通信。其中服务器端包括数据库、中间件及实训数据管理平台:数据库负责管理和存储设备信息、用户成绩、用户基础信息等;中间件负责硬件识别、虚拟角色任务流程控制、监听表现层的连接请求和相应连接、记录虚拟角色的行为数据、用户身份验证、数据分析等;实时观摩设备主要实现对VR虚拟场景中的内容进行展示。实训数据管理平台为业务人员提供学员管理、实训管理、成绩管理、数据统计等功能。客户端主要负责虚拟现实场景的展示、角色动画、视频动画、交互操作等。VR设备指背包电脑、主流的头戴式VR设备、便携式VR设备等,系统具备各类VR硬件的兼容性,并且支持拓展。
S3、构建用于配置应急演练信息的应急演练导调平台,且使所述前端系统关联所述应急演练导调平台;
为将前述研究成果即多个突发事件情景和前端系统等有机的结合起来,形成基于大空间VR技术的突发事件情景化推演系统即突发事件应急演练实训系统,需要用于配置应急演练信息的应急演练导调平台,实现演练实施过程的统一管理,包括参演人员管理、演练计划管理、情景管理、演练脚本管理等功能;同时和多人协同VR演练系统、实时观摩系统、应急演练效果综合评价系统进行集成,在应急演练导调平台建立各系统的功能入口,以构成完整的情景化推演系统即突发事件应急演练实训系统。
其中应急演练导调平台,用于系统管理、情景设置、脚本生成、课程规划、任务配置、实时观摩、专家评价、演练总结,具体实现演练实施过程的统一管理。具体地:
1)系统管理包括包括参演人员管理、演练计划管理、演练脚本管理等功能。
突发事件应急演练实训系统主要用来进行在虚拟场景下应急指挥层、一线处置层、灾场公众层等多角色多人协同应急演练。通过运用大空间VR技术、化身投影技术、同步技术及消息队列技术等,利用预案规则匹配与任务串并行算法实现突发事件应急演练任务的灵活配置,实现在虚拟场景下多角色多人协同演练。
2)实时观摩指:主要用来给演练评估人员实时提供虚拟场景中的协同演练情况,通过分屏技术切换演练人员的第一视角及第三视角,也可切换不同演练人员的视角进行观摩评估。
3)专家评价指:专家对参演人员的演练效果进行科学的评价。
为了实现具备健壮性、高效性、可靠性、可扩展性的应急演练导调平台,采用3-tier架构的CS(客户端/服务器端)模式进行设计,使用基于Windows的用户界面框架WPF(Windows Presentation Foundation)、Unity3D引擎、MySQL等进行研发。
根据演练任务及大空间VR的技术特征,将演练空间划分为协同演练区及观摩区,协同演练区主要用于学员、参观人员、体验者进行培训和演练,能够支持至少4人的协同演练。该区域内部四周顶部布置空间定位系统,采集演练人员动作行为信息。评估观摩区主要用于评委及专家实时观看演练人员情况,并对演练人员及演练总体情况进行评价。该区域布置观摩端,用于对演练导调平台操作及观摩评估。
大空间VR演练硬件设备包括大空间多人定位系统、视听一体头戴式VR交互设备、穿戴式VR主机、实时评估观摩播放设备等,通过局域网进行连接。
空间定位系统用于采集用户的行为信息。采用激光定位方式,单个定位器左右覆盖角度达到150度,追踪半径7米,通过串联不少于4个的定位器,可实现最大支持10米×10米的空间定位追踪。
VR头戴显示器通过可调节式头带进行佩戴,并且可通过头带左右及上部的伸缩带调节松紧度,演练人员可通过VR头盔进行沉浸式体验。配套手柄是演练人员与系统进行交互的工具,通过按钮、与手柄化身在虚拟世界中与场景、道具及其他角色进行互动。
背包式计算机,演练时进行佩戴,无线缆限制,可适用于大范围内移动,可进行自由的VR体验。背包式计算机作为大空间VR硬件里的核心硬件,承载演练端系统运行、身份标识、VR视频信号输出、无线网络传输、电力输出等功能。
大屏显示器,用于同步播放虚拟场景中的演练情况,使用分屏技术,可在第一人称视角观看演练人员当前演练状况,也可通过分屏模式同时观看所有演练人员实时情况。
应急演练导调平台按全面化、层次化原则研究覆盖不同受众人群联动应急演练需求的全方位一体化演练模式,如图6所示,以提升多层次全方位的应急协同效率。
全方位一体化应急演练的实质是一种从政府救援指挥领导、一线应急救援人员到社会公众的多层次全面性的应急救援培训和训练活动,让参演人员能够依照规则化的应急预案实施一系列的演练行动。从演练实施角度,涉及的人员角色包括演练脚本策划人员、演练导调人员、参演人员。
其中演练策划人员负责在演练正式开始之前,参照演练计划,组织相应的参演目标、参演范围、参演人员等。根据演练的目标和场景,利用演练脚本管理模块,将需要进行部分或者整体演练的方案进行脚本化,编制出相应的演练脚本。脚本中包含突发事件、参演规模、分组配置、评估标准等信息。
演练导调人员通过演练导调控制模块,发布演练脚本,按照事先准备好的演练规模和分组形式,启动应急演练。演练过程由演练脚本驱动,演练导调人员也可以通过演练导调模块对演练进行控制,包括突发事件的设置。
参演人员包括应急指挥层、一线处置层、灾场公众层三个层次:
应急指挥层。依据不同类型的突发事件主要由省市政府众多相关部门以及企业单位管理层组成,主要负责灾情信息沟通、应急资源调度、决策会商等诸多事项。
一线处置层:主要由专家、专业救援队伍、现场救援人员等组成,主要负责应急状态时,事故信息分析及评估,人员救援,排除险情,控制事态发展等,执行应急指挥层的指令等。
灾场公众层:主要由受灾群众组成,主要在应急状态下进行自救与互救,配合应急救援行动。
根据联动应急人群演练需求分析结果,设计一体化演练模式,主要包括演练计划制定、演练方案设计、演练导调控制、演练运行实施等环节。其中演练前期准备工作包括制定演练计划,组织相应的参演目标、参演范围、参演人员等。演练方案设计是根据演练的目标和场景,利用演练脚本管理模块,将需要进行部分或者整体演练的方案进行脚本化,编制出相应的演练脚本。脚本中包含突发事件、参演规模、分组配置、评估标准等信息。演练导调控制对演练的进度进行管理和控制。
演练实施包括横向协作及纵向协作,其中横向协作流程包括同级别组织内部协作,组织外部协作流程;纵向协作流程包括指挥决策演练流程、协作应急响应流程、公众自救互救演练。
应急演练导调平台的设计思路如下:
由于基于大空间VR技术的突发事件应急演练实训系统具有应用空间大、同时参与角色多、数据交换频率高、数据量大等特点,为保证良好的演练效果,需对数据传输网络协议进行研究、开发。
系统登录服务器选用HTTP协议,逻辑服务器选用TCP协议,在TCP协议传输过程中可以对传输内容进行加密,增强安全性。
为了实现多区域联网学习、动态添加不同场景,服务器可以分为登录服务器、逻辑服务器、资源服务器。终端首先登录到登录服务器,生成资源服务器最新的资源配置文件,把资源服务器配置文件推送到终端,经过资源配置文件md5的比对找出差异并从资源服务器下载最新资源,下载完成后更新本地的配置文件,同时根据登录信息把终端指定到不同的逻辑服务器;终端通过TCP协议登录逻辑服务器,进行各功能模块的逻辑处理,单个逻辑服务器可以承载2000-3000人登录,可以根据终端数量指定IP和port,实现TCP通信。
服务器逻辑使用net core编写;.net core是一个跨平台的高性能开源框架用于生成基于云连接的Internet的新的应用程序,可以建造web应用程序和服务,lot应用和移动后端,可以在Windows,macOS,和Linux上进行开发和部署且.net core完全作为nuget包提供,借助nuget包可以将应用优化减少到只包含到必须的依赖项,提升了安全性,减少了维护和提高性能。
数据使用MySQL数据库实现存储。可以定时对数据库进行一次全备,实时对二进制日志进行远程备份。数据有变化时调用C#接口进行数据的更新。
MySQL的优点是体积小、速度快、总体拥有成本低,开源;支持多种操作系统;开源数据库,提供的接口支持多种语言连接操作;MySQL的核心程序采用完全的多线程编程;MySQL有一个非常灵活而且安全的权限和口令系统;支持ODBC for Windows,支持所有的ODBC 2.5函数和其他许多函数,可以用Access连接MySQL服务器,使得应用被扩展;支持大型的数据库,可以方便地支持上千万条记录的数据库;拥有一个非常快速而且稳定的基于线程的内存分配系统,可以持续使用面不必担心其稳定性;MySQL同时提供高度多样性,能够提供很多不同的使用者介面,包括命令行客户端操作,网页浏览器,以及各式各样的程序语言介面。MySQL可用于Unix,Windows,以及OS/2等平台,因此它可以用在个人电脑或者是服务器上。
MySQL的缺点是不支持热备份;没有一种存储过程(Stored Procedure)语言,这是对习惯于企业级数据库的程序员的最大限制;MySQL的价格随平台和安装方式变化,Unix或linux自行安装免费、Unix或Linux第三方安装收费。MySQL最大的缺点是其安全系统,主要是复杂而非标准,另外只有到调用mysqladmin来重读用户权限时才发生改变。
应急演练导调平台包括如下模块:
1)组织机构管理模块:主要实现对管理机构、部门、人员等信息维护,支持增删改查、导入导出等操作,具体包括机构管理模块和人员管理模块,其中,
①机构管理模块:主要实现机构管理,包括机构类型、名称、联系人、联系电话、地址等信息。
②人员管理模块:主要实现人员管理,包括姓名、身份证号、联系电话、所属单位、部门、职务等信息。
2)应急资源管理模块:主要实现对突发事件应急机构进行管理,包括机构名称、机构职责、应急角色、应用场景等信息。
3)演练预案模块:主要实现对演练预案的管理,包括应急预案新建、删除等管理等操作,应急预案的事件名称、地图场景、预案类型、预案编号、预案名称、预案内容等信息的编辑修改。
4)知识管理模块:主要实现对接应急要素知识库系统,对应急要素知识图谱节点、突发事件案例、应急预案库、情景推演场景进行展示。
5)任务管理模块:在任务管理功能中,对突发事件应急演练任务进行配置,包括任务名称、任务介绍、任务类型、任务处置规则等信息。可根据不同的学员培训需求,进行不同的任务设置和教学方式。
6)演练脚本模块:在演练脚本功能中,支持根据学员的不同培训需求,支持从任务库中将对应的任务选择到演练脚本中进行顺序执行,实现个性化培训需求。
7)演练计划模块:主要实现演练计划的创建、查询管理。根据不同的培训场景需要,创建演练计划时,支持选择演练脚本、设置演练模式等个性化配置。根据配置的演练时间、脚本、模式等信息,参加培训的学员通过虚拟仿真推演系统可以开始进行相应推演任务,进行指定场景下的事故抢险救灾指挥决策推演。
8)教室管理模块:教主要对教室状态、演练角色状态进行实时监控。
9)干预演练模块:主要通过插入临时任务,对演练过程进度进行动态干预。
10)过程监控模块:主要从全局俯视角度,对演练人员的所处位置、任务阶段进度进行总体查看。
11)演练记录模块:主要实现对培训、考核记录的查看,主要字段包括计划名称、演练人员、演练模式、演练日期、演练时长、得分、结果等字段。查看演练记录时,支持根据演练计划名称进行检索查询,点击演练计划名称,弹出演练记录详情页,可以查看此次演练记录。任务过多时,通过滚动条滚动查看演练记录。主要实现对演练记录的查看,对演练过程进行复盘分析,指导演练过程进行持续改进。
协同演练控制涉及到两个方面,一是演练逻辑控制,二是演练表现控制。演练逻辑控制目的是确保虚拟演练按照预案规定的流程进行,演练表现控制则是为了让演练实体行为表现符合演练逻辑的设定。不同预案所涉及到应急处置流程也不尽相同,若将演练逻辑硬编码到系统中则不利于系统维护与扩展。本文采用了一种逻辑与框架分离的结构,使演练流程与系统组件解耦。系统对演练相关操作进行了封装,并以接口的形式提供给外部使用。只需要针对预案内容编写对应的脚本逻辑,在脚本中调用相关操作接口,就可以实现演练逻辑的控制。
在编写脚本逻辑时,需要将文本预案用脚本语言的描述出来,具体过程包括:首先,将文字预案中的关键事件抽取出来组成状态集合;然后,分析各事件之间的迁移关系,用节点代表事件,边代表迁移关系,形成演练事件状态关系图,用配置文件描述;最后,分析事件所涉及的相关操作及参数,并在脚本中调用对应接口。
为对用户应急演练的评估提供科学、合理、定量化的评价方法,使用网络体系结构分解应对体处置任务,同时应用OKR理论,建立“事件-任务-问题/目标-步骤”结构,建立任务与目标、目标与评分间的映射关系,通过映射关系计算评分。同时建立评估业务模型、结合本申请的系统的情况,研发大空间VR情景化演练效果评价体系。在对VR演练评价中,需要实现多端演练内容在拼接屏显示器上进行播放,一般Windows应用程序的窗口不能自动运行到副显示器上,如果需要将程序窗口自动扩展到不同的显示器显示,必须采用相应的分屏显示编程技术。向日葵工具提供了这种技术,可以通过该工具快速实现分屏效果。特别是针对视频同步技术,该工具将视频流用户根据终端的屏幕属性进行分类,针对用户终端分辨率的不同请求不同分辨率内容,提出基于内容分辨率的分配算法CRS,建立优化模型,增加可用带宽,减少视频重缓存率、提高视频传输效率。得到的多人协同VR应急演练评估系统。
S4、构建用于评价应急演练效果的综合评价方法,且使所述前端系统关联所述综合评价方法,以及使所述应急演练导调平台关联所述综合评价方法。综合评价方法包括梳理演练效果评估业务、规划评价体系结构、指标应用方式、指标确立方法和评估辅助模块,梳理演练效果评估业务包括演练记录、定性与定量评估、评估总结,规划评价体系结构包括定性评估指标、定量评价评价指标,指标应用方式包括专家评分表、客观评价规则,指标确立方法包括德尔菲方法和AHP,评估辅助模块包括评估数据管理模块和实时观摩模块,如图7所示。
较优地,在上述技术方案中,S2中,所述构建用于开展多人协同演练的前端系统,包括:
利用粒子系统方法、大规模水面合成方法、多端输出配置技术、多角色化身位置及肢体同步技术中的至少一种,构建用于开展多人协同演练的前端系统;具体地:
1)粒子系统方法:根据态势发展技术的研究成果,在虚拟场景中采用粒子系统方法进行实现。粒子系统方法可解决由大量小颗粒组成的自然场景在VR中的显示模拟,可以模拟大规模爆炸、烟雾、火焰、雨雪及云的模拟。粒子系统由大量粒子组成,具有随机性,满足自然场景随机运动以及扩散的条件,可随时间的推移,发生数目、位移、速度、颜色以及形状的变化等。从自然场景的局部构建到整体构建,形成完整的建模过程。
粒子系统方法的基本思想是用许多形状简单且富有生命的微小粒子作为基本元素,把要模拟的物体定义为许多不规则、随机分布的粒子。每一个粒子都具有形状、大小、颜色、透明度、运动速度、运动方向、生命周期等相关的属性,而其中很多属性都是与时间相关的函数。随着时间的推移,每个粒子都会经历“产生”、“多动”和“消亡”3个阶段,旧的粒子不断消失,新的粒子不断加入,同时,与粒子有关的每个参数均受到一个随机过程的控制,以规定粒子在系统中的形状、特征和运动,从而表现出景物的总体形态和特征的动态变化。
2)大规模水面合成方法:根据泄漏物质理化性质及热力学参数,利用流体力学伯努利方程计算液相泄漏速度,基于次临界流和临界流判断分析气相泄漏情况,两相流泄漏根据混合物平均密度和液体蒸发占比情况选择气相泄漏或液相泄漏计算,通过调整Particle System的粒子行为参数,实现扩散行为模拟;针对蒸汽云爆炸,分析爆炸源的TNT当量,结合统计概率计算得到冲击波影响、人员伤亡、财产损失半径;在火灾蔓延模拟过程中,利用曲线和曲面的最近点函数进行几何约束的统一表示消除几何约束间的差异性,通过隐式边界表达隐藏组成界面的信息,结合动态曲线和曲面上的水平集方程以及MCPM方法实现投影跟踪,通过引入Gyarmathy模型和控制粒子行为的Perlin噪声,实现模拟火焰的运动效果;从自然现象中提取特征进行水体表面重建,结合体积守恒做约束,对重建的表面做对齐优化,对每帧进行拉普拉斯平滑,用各帧做差求出垂直方向的速度场并用高斯滤波进行平滑处理构造三角网格,基于粒子系统及Unity3D引擎,结合光滑粒子流体动力学(SPH)算法进行流体模拟,采用固定边界粒子法进行边界处理,采用八叉树方法进行水体表面重建,结合Unity3D的Shader着色器进行水体渲染,达到了大规模水面的运动仿真效果。
对突发事件场景模型及态势演化粒子系统进行集成,实现突发事件情景虚拟现实中初始状态及演变的全过程渲染。通过调整粒子系统的属性参数,使真实性和实时性达到平衡,从而达到系统运行流畅、视觉效果的完美提升。
模型必须根据不同终端进行区分优化,确保PC平台、PC VR平台以及移动VR平台都能够稳定而且平台高画质运行。模型的优化对虚拟现实场景应急实训效果影响很大,前期如果不对场景的模型进行很好的优化,到了制作后期再对模型进行优化时,就需要重新回到3D Max里重新修改模型,出现大量的重复性工作,大大降低了工作效率。模型优化方法主要有减面、合并模型、模型重复利用、地形优化、贴图优化等方法。
美术场景资源的优化主要从模型、贴图、灯光、特效等方面去着手,对应的是提高CPU、GPU、内存等硬件的使用效率。优化的细节还有很多,比如场景特效可尽量用动画去实现,避免过多的粒子特效,场景的碰撞体单独用建模去做不要用unity默认的碰撞体等等。
3)激光定位方法:基于大空间VR技术的突发事件应急演练实训系统选用激光定位技术即激光定位方法,该技术具有精度高、可移动范围广等优点,适用于大空间多人协同应用需求。激光定位方案使用四个定位器可支持10米×10米的空间定位追踪,使用两个定位器可支持5米×5米的空间定位追踪,可以实现亚毫米级别精准追踪,能够达到震撼的体验效果。
其中,通过所述多端输出配置技术实现所述前端系统的多端输出配置功能,通过所述多角色化身位置及肢体同步技术实现所述前端系统的多角色化身位置及肢体同步功能。
较优地,在上述技术方案中,所述通过所述多角色化身位置及肢体同步技术实现所述前端系统的多角色化身位置及肢体同步功能,包括:
S200、通过三维制作软件建立任一突发事件情景对应的虚拟人物模型,并在所述虚拟人物模型上定位多个骨骼节点;
S201、接收输入的多个位置信息,并将各个位置信息分别与各个骨骼节点进行绑定;
S202、在该突发事件情景对应的虚拟模型中对经绑定的各个骨骼节点的活动状况进行优化处理;
S203、对经优化后的各个骨骼节点在三维空间中的位置及姿态信息进行检测,并将检测后的位置及姿态信息作为驱动节点信息保存在设定的数据列表中;
S204、对所述数据列表进行数据调整,并将数据调整后的数据列表广播至所述虚拟人物模型所在的局域网中,以便同局域网中的外部接收终端根据所述列表中的驱动节点信息进行虚拟姿态动作的同步展现。
具体地,利用3dMmax或者Maya等三维制作软件,制作具备标准化骨骼的虚拟人物模型,确保模型在进行行为展现的时候不会出现蒙皮的穿插和畸变。制作模型在肢体上具备至少22个骨骼节点,骨骼节点的多少直接决定着人物形象的行为细腻程度。
上述实施例中,将建立的虚拟人物模型与位置输入终端绑定,可实现角色化身位置及肢体动作同步展示,实时感知大空间多角色位置及肢体动作信息,并将虚拟人物模型的位置及姿态信息保存在数据列表中并进行广播,以便同局域网中的其他外部接收终端的角色感知,进行虚拟姿态动作的同步展现,实现大空间VR多人协作应用,有效保障体验效果的真实性、协同性,可以广泛应用于科研、培训、生产、生活等方面,提高培训效果,提升团队协同处置能力,尤其在应急管理方面能够切实增强专业应急救援队伍救援能力,是处置突发事件、救灾、减灾的根本保证。
其中,S202包括:
S2020、对经绑定的各个骨骼节点进行蒙皮处理;
蒙皮是指将Mesh(网格)中的顶点附着(绑定)在骨骼之上,而且每个顶点可以被多个骨骼所控制,这样在关节处的顶点由于同时受到父子骨骼的拉扯而改变位置就消除了裂缝。
确保模型在进行行为展现的时候不会出现蒙皮的穿插和畸变,确保的基础为:Mesh需要蒙皮信息,即Skin数据,没有Skin数据就是一个普通的静态Mesh了。Skin数据决定顶点如何绑定到骨骼上。顶点的Skin数据包括顶点受哪些骨骼影响以及这些骨骼影响该顶点时的权重(weight),另外对于每块骨骼还需要骨骼偏移矩阵(BoneOffsetMatrix)用来将顶点从Mesh空间变换到骨骼空间。
S2021、根据绑定关系对经蒙皮处理后的各个骨骼节点设置权重;
因为HTC vive pro标准设备只具有头显、左手柄、右手柄三个硬件终端,所以在驱动人体行为的时候只是让左手、右手、头具备完全100%的权重,因为没有脚部的定位装置,所以脚部的权重为0。
S2022、在平坦三维场景中,分别通过各个所述骨骼节点的蒙皮对权重进行调节;极限移动骨骼节点位置,控制形象进行人体极限动作,依赖蒙皮进行限制穿模节点的权重,达到在平坦地形下的正常拟态动作展现。
S2023、在台阶式三维场景中,通过激光发射器向穿戴者脚部的方向发射第一射线,通过所述第一射线计算穿戴者脚部至目标台阶的偏移量,并计算虚拟人物模型中各个骨骼节点的下降值,并对穿戴者的脚偏移量与所述下降值进行差值处理;根据第一射线检测计算脚偏移量以及形象骨骼整体下降的值进行差值处理,实现在上下台阶的时候左右两只脚可以贴合各自台阶,不漂浮、不塌陷。
S2024、在斜坡场景中,建立虚拟人物模型脚部的三维坐标轴,以穿戴者的脚作为检测点,通过激光发射器向所述检测点发射第二射线,并根据所述第二射线获取检测点的法线方向,根据所述法线方向调整三维坐标轴与斜坡的贴合度。在射线检测中可以获取到检测点的法线方向,根据法线方向来计算出脚应该向哪个方向进行适当的旋转,在斜坡上,脚部需要旋转的轴为x轴和y轴以便来贴合地面,z轴方向的旋转是不需要进行修改的。
具体地,对虚拟人物模型进行蒙皮处理,确保模型在进行行为展现的时候不会出现蒙皮的穿插和畸变。制作模型在肢体上具备至少22个骨骼节点,骨骼节点的多少直接决定着人物形象的行为细腻程度。
能够将虚拟人物模型的虚拟形象和穿戴者的肢体活动匹配,对极限边界活动、三维场景拟态展现抖动进行优化处理,实现形象和人体活动匹配的同时根据肌肉的分布进行最优展现,同时适配当前三维环境,呈现出三维环境下的真实形象拟态。应理解地,穿戴者通过穿戴HTC VIVE Pro设备,进行正常的动作操作匹配。通过现实生活中的人物的手柄挥舞移动进行匹配,确保人物驱动形象在各种复杂环境下都能够呈现合理的姿态。
优化后,还包括干预处理的步骤:
基于外向内定位的人物形象位置和基于内向外定位的人物形象位置动态干预处理,以实现不同移动方式对VR虚拟场景移动的实现。
在VR虚拟现实场景下的虚拟空间是远远大于HTC外向内定位所限定的活动区域的,在有限活动区域下,比如办公室场景,采取人物现实环境下移动进行位置的变化来满足功能逻辑的交互;在室外事故现场等大空间场景下我们采取手柄发射射线进行瞬移的方式进行空间下的移动;在手柄前端发射一条射线,当射线发射在可进行瞬移区域的时候,穿戴者可以通过手柄按键进行确定移动,移动至射线选中点,实现人物形象的整体移动,从而满足玩家在大空间环境下的交互体验。
其中,S201包括:
基于IK反向动力学算法将各个位置信息作为所述虚拟人物模型的行为驱动输入源,将所述行为驱动输入源与各个骨骼节点进行绑定,其中,所述位置信息是由位置输入终端在外部追踪光塔下得到的坐标信息。
具体地,所述基于射线检测设备对经绑定后的各个骨骼节点在三维空间中的位置及姿态信息进行检测,并将检测后的位置及姿态信息作为驱动节点信息保存在预设的列表中的过程包括:
基于外部追踪塔和激光发射器确定虚拟人物模型的三维坐标,并通过三维坐标对经绑定后的各个骨骼节点在三维空间中的位置及姿态信息进行差值化的检测;
将检测后的位置及姿态信息分别以Vector3数据列表和Quaternion数据列表的形式进行保存。
基于外部追踪塔和激光发射器确定虚拟人物模型的三维坐标是htc vive硬件支持的,其大致流程为:外部追踪塔(light house(htc的硬件))发射激光,头显以及htc vive的手柄遮挡住激光信号,塔根据遮挡的信号在两个塔构建成的三维空间中的位置确定其三维坐标;程序拿到htc vive头显以及htc vive两个手柄的坐标信息(位置信息以及姿态信息)再驱动对应头、左手、右手的骨骼节点。
差值化是指在连续数据点中缺少一个或者多个点的时候,无法形成连续的线性关系,根据缺失该点的上一个存在点和下一个存在点的位置以及姿态信息,按照其他未丢失的连续点的线性关系进行确定该缺失点的信息,当确认的缺失点信息与上一个存在点和下一个存在点之间差异较大的时候继续进行该运算,使得整个连续数据点平滑稳定。
其中,S203包括:
S2030、基于外部追踪塔和激光发射器确定虚拟人物模型的三维坐标,并通过三维坐标对经绑定后的各个骨骼节点在三维空间中的位置及姿态信息进行差值化的检测;
S2031、将检测后的位置及姿态信息分别以Vector3数据列表和Quaternion数据列表的形式进行保存。
其中,S204包括:
S2040、逐一将所述数据列表中动作数据与预设动作库中多个动作数据进行比对,得出相应的姿态信息;
S2041、逐一根据所述预设动作库中的标准数据对比对得到的各个姿态信息进行修正,从而完成对所述数据列表的数据调整;
S2042、将数据调整后的数据列表按设定的频率以socket套接字的传输形式广播至所述虚拟人物模型所在的局域网中。
将控制人物行为的输入源,如:头显、左手柄、右手柄在外向内定位区域的位置和姿态信息,以Vector3和Quaternion的形式进行记录并存储为List数据列表里面,作为同局域网内的其他终端下化身的行为依据。数据在存储之前需要进行数据的本地化处理,针对在定位丢失、位置急速移动的情况下进行数据的差值化处理,确保形象移动的流畅和谐。
Vector3是个结构体记录三个点信息,XYZ,一般用于空间直角坐标系下的一个物体在空间中位置的标记。
Quaternion是四元数,用来表示人在空间中的旋转角度,比起Vector3而言引入了虚数,记录位置姿态避免万向节死锁。
应理解地,当一个人物瞬间移动了特别大的距离的时候,通过起止两个点进行一个运动轨迹的计算,进行差值化处理,中间寻找若干点用于人物移动轨迹的展现,跟均匀划分不同,其中,差值化处理是采用半分半分的方式计算,按照中点作为下一次计算的起点。
应理解地,将人物驱动动作(即所述动作数据)与所述预设动作库中的所述动作数据做比对,以便将依赖于HTC定位的动作进行进一步的优化处理;所述预设动作库中收录了常规的动作数据,包含:坐、跳、跑、蹲等等,当人物驱动动作(即所述动作数据)临近这些常规动作的时候,根据所述预设动作库数据将人物的动作进行修正:因为HTC设备只包含三个位置输入源,所以在下蹲等下肢动作的时候,将所述预设动作库中标准数据针对下肢的骨骼节点位置姿态信息进行修正,解决了在平坦地面、台阶式地面、斜坡场景等环境下因IK反向动力学算法结算出现的动作生硬转换问题。
应理解地,按照0.02秒/次的频率以socket形式按照byte数据流的格式进行局域网内的信息传递,局域网内其他终端在获取数据之后进行行为骨骼节点数据存储解析。局域网内其他终端数据获取之后按照数据顺序进行化身赋值展现形象的表现。
较优地,在上述技术方案中,所述前端系统具有多端输出配置功能,其中,通过多端输出配置技术实现所述多端输出配置功能。
较优地,在上述技术方案中,所述通过多端输出配置技术实现所述多端输出配置功能,包括:
S20、对多种输入设备的操作动作进行封装处理,得到输入中间件;
S21、导入每个突发事件情景的虚拟模型,将所述输入中间件分别与每个突发事件情景的虚拟模型进行匹配测试;
S22、对经匹配测试后的每个虚拟模型分别进行资源优化处理,得到多个优化模型;
S23、在所述前端系统对应的自主封装底层框架下,对每个优化模型进行输出配置,从而得到用于实现多端输出配置功能的多端输出模型。
可将多种输入设备的操作动作封装,以输入中间件的方式得到不同输入设备的不同操作动作,将输入中间件与导入的初步模型进行匹配并模型优化,并在多端平台下配置优化模型的输出环境,能够实现不受限于PC端、安卓、VR等不同操作平台及不同操作方式,方便用户运用不同的设备进行应急仿真演练,不需要重新开发系统,节省了人力和物力成本。
其中,所述多种输入设备包括键鼠、虚拟操作杆、模拟键盘和手柄中的至少一种。则S20包括:
S2000、通过预先封装的Input类库建立控制事件,所述控制事件用于记录所述多种输入设备进行操作时所产生的动作信息,所述动作信息包括按下事件、抬起事件、长按事件、转向事件和拖拽事件中的至少一种;
S2001、从预设配置表中导入所述多种输入设备的原始配置信息,分别将导入的原始配置信息封装成对应的输入实体操作类,所述输入实体操作类用于将所述动作信息转换为输入逻辑信息;
S2002、将所述控制事件和所述输入实体操作类一并封装成所述输入中间件。
具体地,手柄为HTC手柄、PICO手柄等。
通过封装所述控制事件和所述输入实体操作类,即封装得到输入中间件,可将键鼠、虚拟操作杆、模拟键盘、HTC手柄、PICO手柄等不同输入设备达到相同操作的要求,如移动、点击、交互物品等。
应理解地,输入与控制操作也可使用已封装的Input类库,其中包括键盘事件、鼠标事件和触摸事件等一切跨平台所需要的控制事件,比如:按下事件、抬起事件、长按事件等。
根据配置信息通过输入工厂生成不同的输入实体操作类,在实体类中实现具体的输入逻辑信息。输入工厂类似于工厂一样的类的架构,根据不同的输入来分析、判断后,实现不同的逻辑处理。
在实体类逻辑中通过发送点击、移动、交互物品等不同事件来实现人物所做出的相对应动作。实体类是通过继承虚基类和一些接口来实现具体功能的类,里面可封装所需要的操作实现函数,具体的函数根据操作需要而定,一般包括但不限于发点击送、移动、交互物品等操作。
上述实施例中,能够对多种输入设备建立控制事件,并封装成对应的输入实体操作类,实现不同输入设备达到相同操作要求的目的。
或者,S20包括:
S2003、通过Input Manager命令建立配置对话框,所述配置对话框用于供平台用户配置所述键鼠的基础参数;
S2004、通过Fingers命令建立手势输入控制类库,所述手势输入控制类库用于将所述虚拟操作杆或所述模拟键盘或所述手柄所产生的至少一个动作进行识别,得到对应的触摸手势信息;
S2005、将所述配置对话框和所述手势输入控制类库一并封装成所述输入中间件。
应理解地,封装Input Manager建立虚拟轴和按钮,得到配置对话框,平台用户(终端用户)能在美观简便的配置对话框中配置键盘数据。
除原生的触摸系统以外,另外提供鼠标模拟。可使用标准输入类中的鼠标功能来进行输入操作。
封装Fingers来解决手势输入控制,能够应用于Mac、Windows、iOS及Android平台。而且Fingers也支持一些常用的触摸手势,拨入点击、双点击、长时间触摸、拖拽、旋转、双指触摸缩放等操作。
上述操作,可以设置不同的宏来操作,根据不同设备的操作要求,设置不同的宏。描述名称(Descriptive Name)配置(Configuration)对话框输入选项卡中所表现的正名称以及描述负名称(Descriptive Negative Name)配置(Configuration)对话框输入选项卡中表现的负名称都用来独立构建。通过宏快速封装输入中间件。
上述实施例中,能够快速的对键鼠和虚拟操作杆进行配置对话框和手势输入控制类库的封装。
其中,S21包括:
S210、在本地测试平台导入所述初步模型;
S211、将所述初步模型与预先建立的默认动作捆绑信息进行解绑;
S212、通过Loader对象将所述输入中间件与解绑后的模型进行重新绑定,并通过所述输入中间件将识别到的操作动作输入绑定后的模型中进行匹配测试。
具体地,在本地对于初步模型的管理为,可将初步模型存储在本地的Resources内置文件夹下,并使用Loader对象来进行初步模型的生成与加载。初步模型可使用Assetbundle形式进行包分离,可对任何所需要资源进行打包压缩处理。生成Manifest文件,manifest文件是专门用于存储打包后的AssetBundle文件的基本信息的主要包含信息为CRC校验码和ClassTypes,分别为计算资源的一个特殊信息标识以及当前资源关联使用到了哪些类,这些类是以编号索引的形式存在的,每一个编号对应一个类文件。
具体地,可通过Debugger调试器对初步模型进行调试。调试包括,Callback风格、协程风格等,通过GC回收器进行资源的释放。通过路由Route进行不同平台不同环境的路径策略。
上述实施例中,对初步模型实现自我轻处理,自我是相对于系统的默认配置,根据不同的需要来进行自我调节和筛选。去除一些不必要的且拉低处理性能的一些配置,轻处理指的是在原有的基础上微调,不做核心的更改。通过解绑和重新绑定,一方面可以减少GPU计算量,另一方面可控,利于预加载后常驻内存。
S212中,所述通过Loader对象将所述输入中间件与解绑后的模型进行重新绑定之前,还包括步骤:
从预设配置表中获取限制参数,根据所述限制参数对解绑后的模型进行面数和顶点数量的限制。能够限制模型可使用的顶点数量,以便于减少内存占用以及GPU计算量。具体为,根据drawcall、setpasscall、batches等检测值所显示的数值来决定,一般数值越小越好,具体根据不同的项目大小而定,在保证项目流畅、不卡顿、不失真等情况下进行尽可能的优化。
S22中,对经匹配测试后的模型进行资源优化处理的过程包括:
S220、对经绑定处理后的初步模型进行输入画面优化处理;
S221、对经绑定处理后的初步模型进行窗体界面优化处理;
S222、对经绑定处理后的初步模型进行无效脚本优化处理;
S223、对经绑定处理后的初步模型进行音效优化处理。
具体地,对经绑定处理后的初步模型进行输入画面优化处理的过程包括:
1)Texture图片处理去掉alpha通道,此类所展示的图片,基本都没有透明背景的要求,若有特殊要求的图片则放到atlas里。
a.Loading图片这类需要的则比较更加精细,需要把图片设置为AutomaticTrueColor,并且设置真彩色,从而保证不失真。
b.地图、缩略图、UI背景图等等所要求无需精细,则可以设置为自动压缩格式(若是有压缩情况,则都需要把图片宽高尺寸是2的幂,可以在Advance里面设置toNearest)。
图形的优化去除不必要的A通道,若是为2D图片,则需要移除mipmap,质量要求高的则选用trueColor,要求低的则选用16bit或compressed就已经足够。若是为3D贴图,则酌情关闭mipmap,优先选用compressed,谨慎使用trueColor,最后则是合理选择图片大小,以达到最好的优化效果。16bit的高级优化,使用16bit时,可能会出现明显的颜色过度不均匀,但是可以通过RGBA4444和dithering优化来补足显示效果。取消场景的StaticBatch,由于取消后DrawCall无法合并,但是可以另外通过调用StaticBatchingUtility.Combine来进行批处理,则可达到原来的效果。
2)animation clip动画处理
动作片段的处理,作用为减少动作的无用帧,就是两个Keyframe之间的旋转或者位移或者缩放的差别很小的情况下,则可以把Keyframe去掉,这样可以较大的优化存储空间
3)场景处理
纹理合并+静态批处理,lightmap贴图设置自动压缩。一个是减少drawcall,一个是减少内存占用,可实行静态批处理。对贴图使用PVRTC压缩,并且尽可能减小分辨率。
4)特效的检查处理
场景里面如果特效非常多,几百上千个,而且若是特效里面引用相同材质的情况很多,一旦不把这些材质的分别剔除出来,则会造成资源的冗余。所以使用一个最简单的办法就是把所有特效的材质贴图都抠出来打包制作成一个bundle文件,加载特效的时候动态加载材质贴图,则会减少内存的使用,另外,特效贴图大多数都使用了alpha通道,渲染的时候容易造成alpha test(普通透明物体渲染)和alpha blend(交叉透明物体渲染)的问题,会加大CPU处理复合。这种情况的解决办法是拆分贴图的alpha,shader里面做alhpa的混合,则会是运行更为顺畅。
具体地,对经绑定处理后的初步模型进行窗体界面优化处理的过程包括:
加载窗体时采用动态挂载脚本,去掉窗体引用的atlas和font,加载窗体的时候再动态挂载,能够避免打包成bundle后容量过大的问题。
具体地,对经绑定处理后的初步模型进行无效脚本优化处理的过程包括:
将无效脚本进行卸载,即屏蔽掉无用的脚本。制作资源的时候,为了测试效果,多挂载脚本,但是制作完以后通常会忘了把脚本卸载。这些则是多余的abundle资源,并且会形成脚本的缺失,加载bundle的时候会一直报告错误信息,增加CPU负荷,严重则会导致卡顿,能够筛查出无效的脚本能降低卡顿以及额外的CPU处理。
具体地,对经绑定处理后的初步模型进行音效优化处理的过程包括:
由于音效以及texutre本身都是经过压缩的,这些属于优化的数据,打包的时候则选择不压缩打包的方式来进行打成bundle包,不需要再打包,这样则可以大大提高加载资源的速度。
尽量不要使用JS数组以及避免使用泛型容器使用值类型,比如包括结构体之类的。
上述实施例中,能够对初步模型进行资源优化处理,输出较佳品质的画面、场景及音效。
其中,S23包括:
S230、导入多端平台对应的自主封装底层框架,所述自主封装底层框架包括SDK框架、JDK框架和DNK框架;
S231、根据UI自适应算法在所述自主封装底层框架下对所述优化模型进行输出环境变量的配置,所述输出环境变量包括JAVA_HOME、path和Classpath的配置信息;
S232、利用IL2CPP脚本对所述自主封装底层框架中的引用类型进行DLL裁剪,从而完成对所述优化模型的输出环境配置;
S233、通过路由Route命令建立所述优化模型与多端平台对应的输出路径策略,从而得到多端输出模型。
具体地,可通过路由Route进行不同平台不同环境的路径策略。
将代码中没有引用到的类型裁剪掉,以达到减小发布后包的尺寸的目的,另外通过ink.xml的XML文件选择需要保留的类型,防止意外被裁剪。
代码优化,移除不必要的代码依赖,若是代码中存在了一些大型库的源码或dll,类似于json.net,但却并没有被使用到,则应该将其移除掉,这些没有被使用到的代码或dll可能占用比较大的空间,一旦经过il2cpp编译则可能更加庞大。
上述实施例中,能够实现多端输出,例如PC端、安卓等,能够实现不受限于不同操作平台及不同操作方式,不需要重新开发系统,节省了人力和物力成本。
较优地,在上述技术方案中,所述应急演练导调平台具有任务动态配置功能,其中,通过任务配置技术实现所述任务动态配置功能。
较优地,在上述技术方案中,所述通过任务配置技术实现所述任务动态配置功能,包括:
S30、获取突发事件应急演练实训任务的数据文件;
S31、对所述数据文件进行解析,得到映射关系;
S32、与服务器建立数据库链接,基于所述数据库链接,所述服务器读取所述映射关系,并根据所述服务器的任务ID以及对应的映射关系生成绑定关系,其中,所述绑定关系包括强关联绑定关系以及非强关联绑定关系;
S33、根据所述绑定关系,确定步骤数据;
S34、按照配置顺序串行或并行执行所述步骤数据;
S35、实时获取所述前端系统传输的自定义任务数据,在执行完所述步骤数据后,执行所述自定义任务数据。
可以根据不同的演练目标、不同演练需求、不同演练对象,灵活配置不同演练流程、演练任务,如图5所示,有效提升应急演练任务复用性、针对性,减少重复开发人力成本、时间成本等,同时针对性的演练任务动态配置,也让演练更加有针对性、更加有效,更能切实增强专业应急救援队伍救援能力,是处置突发事件、救灾、减灾的根本保证。本发明的技术方案可避免演练任务呆板无聊,操作固定,并且在软件运行时,不会占用过多设备内存而造成运行卡顿,让用户可以流畅的完成应急演练任务。
需要说明的是,S31中对于数据文件的解析可以为:将数据文件的格式转换成可读写的模式,进而便于后续读取处理;另外,在强关联绑定关系中,无法将S35中的自定义任务插入,也就是说,强关联绑定关系的任务在执行过程中不可以随机插入其他任务,但在非强关联绑定关系中可以根据S35中的自定义任务随机插入,且只可以插入至未执行的任务前后,不能中断正在执行的任务。
客户端(PC、HTC通用)开发过程中在PC或者HTC中使用Excel配置任务数据的元数据生成数据文件;使用自编工具读取Excel表格即数据文件中的数据生成数字化json文件,或读取数据后序列化生成byte文件;客户端运行初始化时,加载对应json文件或byte文件,使用C#反射技术解析转化后的文件,得到存储在内存中的Excel表格数据;将解析数据生成对应类对象存储在字典中,生成ID-对象映射关系;将如(任务->步骤)之类对应绑定关系生成字典,存储在设备内存中;客户端接收后端消息查找对应任务,获取对应步骤;映射关系的表结构如下:任务-步骤-(Audio、GameObject、Path、UI),根据接收到的任务ID,以及生成的绑定关系,查找对应步骤ID到List;根据查找到的步骤ID以及对应的List生成工作流节点,使用系统工作流模块去执行具体操作;不同节点,在脚本内实现不同效果,引用不同表数据,如:
WorkNode_Action_PathGuide节点需要引导点的位置数据,故引用TableGameObject表,读取后查找到对应GameObject物体,以此为标准来生成引导路径效果和目标点标记;
WorkNode_Action_ShowUI需要UI显示的数据(说明文字、问题、选项、正确答案等),故引用TableUI表,读取后查找到对应UI数据,依次为标准来生成UI,并显示在对应位置;
客户端按配置顺序串行或并行执行任务对应步骤,其中,客户端中的工作流模块控制WorkNode节点按配置方式执行,这些节点均继承了WorkNode节点,WorkNode本身既可以实现串行执行,也支持并行执行,而这些流程、顺序,均可以在表内灵活配置;
安装MySql软件,并与客户端建立链接,分配管理账号密码;将与客户端对应的任务数据导入MySql,生成数据表格;可使用Navicat查看以及编辑MySql的元数据;服务器将从MySql中读取的内置任务进行分配,分发给客户端选定的角色;服务器任务ID与客户端任务ID对应,根据表内配置,分不同阶段,跟角色绑定;服务器内置MySql读取模块,可连接数据库进行任务数据的读写,可配置任务的所属角色;系统读取角色对应内置任务后推给客户端执行;运行过程中,可以在可视化界面中添加自定义任务,推给客户端,客户端按服务器所推消息执行完成对应任务,如:
可自由配置文本类界面,在客户端指定位置显示;
可自由配置答题类任务,在特定节点后加入,客户端答题。
其中,S30包括:
获取突发事件应急演练实训任务的数据文件,通过Excel对所述数据文件进行配置,生成脚本数据文件,如果用户通过VR进行应急训练,则突发事件应急演练实训任务的数据文件也可称为VR实训应急演练任务的数据文件。
其中,S31包括:
对所述脚本数据文件进行数字化或序列化操作,对应得到数字化后的json文件或者序列化后的byte文件,通过C#反射技术对所述json文件或者对所述byte文件解析,生成对应类对象,将所述对应类对象索引至字典中生成映射关系。
需要说明的是,JSON文件为:JSON(JavaScript Object Notation,JS对象简谱)是一种轻量级的数据交换格式。基于ECMAScript(欧洲计算机协会制定的js规范)的一个子集,采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得JSON成为理想的数据交换语言。易于人阅读和编写,同时也易于机器解析和生成,并有效地提升网络传输效率。
BYTE文件即存储为二进制文件,包含在ASCII及扩展ASCII字符中编写的数据或程序指令的文件。计算机文件基本上分为二种:二进制文件和ASCII(也称纯文本文件),图形文件及文字处理程序等计算机程序都属于二进制文件。这些文件含有特殊的格式及计算机代码。ASCII则是可以用任何文字处理程序阅读的简单文本文件。
其中,S32包括:
与服务器建立数据库链接,基于所述数据库链接,所述服务器读取所述映射关系,获取客户端的角色选定数据,基于所述映射关系,确定所述角色选定数据对应的任务ID,将所述任务ID与所述所述服务器的任务ID生成绑定关系,其中,所述绑定关系包括强关联绑定关系以及非强关联绑定关系,所述强关联绑定关系为根据预设条件与所述角色选定数据对应的任务ID生成的绑定关系。
需要注意的是,文中所提及的预设条件可根据实际情况进行设定,可以理解为:预设条件为在执行火灾演练任务时,一定会有逃生任务,即,火灾演练任务与逃生任务为强关联绑定关系,而非强关联绑定关系则为没有经过预设条件限定的绑定关系。
其中,S33包括:
根据所述绑定关系中的任务ID,在所述映射关系中搜寻与所述任务ID对应的步骤数据,根据所述步骤数据生成工作流节点。
其中,S34包括:
工作流模块按照配置顺序串行或并行执行所述工作流节点,其中,串行为顺序执行,并行为多个工作流节点同时执行。
较优地,在上述技术方案中,所述综合评价方法包括:
S40、根据用户进行突发事件应急演练实训的操作数据获取系统自动评价结果,即第一评价结果;
S41、通过实时观摩模块对用户在突发事件应急演练实训的操作表现获取专家评价结果,即第二评价结果;
S42、建立应急演练效果综合评价方法,结合第一评价结果和第二评价结果得到最终评价结果。
具体构建的综合评价方法如下:
1)考核规则:主要实现对考核规则的配置。本系统考核规则设置针对的是VR应急演练,包含两部分考核规则:自动考核和手动考核。
考核规则基础字段包括考核表名称、创建人员、创建时间、启用状态等,其中考核表名称不允许重名,同一时间只能有一个考核表被启用。
自动考核:自动考核为系统针对内置考核任务,根据任务推演规则,而自动计算应急处置任务结果正确与否而自动计算考核分数;通过自动考核获取第一评价结果。
系统默认提供内置任务节点类型及分值,仅允许管理人员对节点分值进行修改,禁止删除节点。节点类型及分值默认配置表下表2所示;
表2:
手动考核:由于自动考核考核的内容并不全面,部分内容考核无法通过自动考核实现,因此需要建立手动考核项,作为应急演练考核体系的补充。
新建立的手动考核项包含3个字段:考核内容、考核标准和考核分值。其中考核内容、考核标准分别限制在20字和50字范围内,考核分值为小于10的正整数。
2)专家评价:主要是由老师或评估专家,针对考核模式培训记录,根据演练记录数据、过程观摩情况,依据考核表对手动考核指标进行考核打分。点击操作列表“打分”按钮,在弹出的界面中对考核项进行逐项打分。输入的分值为正整数,不大于考核规则设定的分值。
自动考核和手动考核打分完成后,将综合考核得分换算成百分制,换算公式如下:
Q=x/X*100*K1+y/Y*100*K2
其中:Q=最终得分;x=自动考核得分;X=自动考核满分;y=手动考核得分;Y=手动考核满分;K1=自动考核比重;K2=手动考核比重;K1+K2=1。
通过手动考核和专家评价得到第二评价结果,结合第一评价结果和第二评价结果得到最终评价结果。
演练总结:主要由演练总指挥、总策划、专家评估组长等,针对应急演练情况进行总结,内容主要包括本阶段的演练目标、参演队伍及人员的表现、演练中暴露的问题、解决问题的办法等。点击“填报”按钮,在弹出的界面上填写演练总结内容,然后保存,完成演练总结。
评估报告:主要实现对应急演练过程、评估总结记录的查看和档案生成。点击“查看”按钮,可以在线查看应急演练过程和评估总结记录。
简言之,综合系统自动评价和专家评价结果,构建应急演练效果综合评价办法。
在上述各实施例中,虽然对步骤进行了编号S1、S2等,但只是本申请给出的具体实施例,本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序,此也在本发明的保护范围内,可以理解,在一些实施例中,可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
一种采用任一项所述的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法所构建的一种突发事件应急演练实训系统。
根据以上方法,可构建多种突发事件应急演练实训系统,以下以危险化学品高速隧道交通事故为例,展示其应用过程及演练效果。
1)构建危险化学品高速隧道交通事故情景
①情景设计
为保证突发事件虚拟现实场景构建的准确性、科学性,虚拟现实场景构建需依据现行有效的法律法规、标准规范及事故案例。经对危险化学品高速隧道交通事故案例的调研,从事故发生可能性角度,危险化学品高速隧道交通事故场景规划为危险化学品运输车辆高速隧道交通追尾事故。事故地理环境信息及气象信息条件以北京市相关特征为原型进行假定。规划危险化学品高速隧道交通事故的事件主体为高速公路1公里隧道内部追尾泄漏爆炸虚拟区域,经过对北京地区高速隧道数据的调研、收集,最终选择八达岭隧道作为危险化学品高速隧道交通事故虚拟现实场景,事故发生经过参考张石高速浮图峪五号隧道“5.23”燃爆事故进行设计。
为尽量真实模拟事故场景,设计中应规划其重大危险源分布位置、类别、级别、介质等内容;明确相关危化品的理化参数;规划周边应急资源及应急救援力量位置、数量、类型等。通过上述地理环境、气象、事件主体、危险源及应急资源等要素的假定,完成危险化学品高速隧道交通事突发事件情景设计。
突发事件情景设计包括规划突发事件发生的时间、地点、产生原因、发生背景(包括事件主体、自然地理环境、假设条件)事件表征(泄漏、爆炸、火灾、内涝等)严重程度等。通过构建突发事件情景简表的方式,描述情急概要及背景信息,以此作为应急演练的演练背景。
根据张石高速浮图峪五号隧道“5.23”燃爆事故发生经过,拟定危险化学品高速隧道交通事故发生经过如下:XX月XX日14时45分许,位于北京市昌平区的八达岭隧道内,一辆运输柴油的铰接列车与一辆客运车辆追尾相撞,前车柴油泄漏起火燃烧,隧道内滞留的另外一辆易燃物资运输车等车辆被引燃引爆。假定事故非常严重,需要作出Ⅰ级应急响应,如表3中的突发事件情景简表研究示例所示。
表3:
突发事件名称 | 危险化学品道路运输事故 |
发生时间 | 夏季的X年X月X日 |
发生地点 | 公路隧道内 |
产生原因 | 罐车追尾泄漏 |
伤亡情况 | 5人死亡,20人受伤 |
基础设施损害情况 | 隧道顶部损毁 |
次生灾事故 | 有毒物料泄漏、X化学物质泄漏 |
污染情况 | 附近大气被污染 |
社会影响 | 交通中断、对周居民进行疏散,民众恐慌 |
针对危险化学品高速隧道交通事故突发事件应急响应特点,研究突发事件情景的虚拟现实场景构建的关键要素,包括场景布局、各角色出生点规划、事故点设计等。
首先规划场景平面布局,设计原则为板块化、栅格化、层次化。突发事件场景总体分为两大地图板块,分别是指挥板块和事故板块,其中指挥板块包括政府各级机构、应急指挥中心、交通、医疗、消防等应急资源点;事故板块包括事故点、现场指挥部、周边环境等。每个板块地图为2000米*2000米大小,每个地图进行栅格化处理,每个栅格为25米*25米。地图层次分为地形层、建筑层、设施层等3层,其中地形层为基础地形地貌,不可改变;建筑层包括道路系统和各类建筑,规划好之后不可改变;设施层包括出生点、活动区域、可交互设备等各类坐标,根据演练过程可以发生改变。
其次规划事故点,根据VR体验选择长度为1000米的双向隧道,内设设置人行横洞和车行横洞各一处,紧急电话、消防设备箱、车道指示标识、广播、应急疏散标志等安全设施若干,并设置15米左右的隧道出入口落差。
②处置流程设计
突发事件演化过程是随时间在致灾因子、承灾载体和应对体交互作用下逐步变化的过程,具有复杂性、多变性特征,通过事件树法对其演化过程进行分析和梳理,明确致灾因子、承灾载体和应对体等三项要素之间关系,建立情景演化序列,以此作为应急演练的流程基础。
根据角色及时间线对突发事件演化过程进行梳理,绘制危险化学品高速隧道交通事故应急响应时序图。明确各角色处置过程及消息流转过程。
以危险化学品高速隧道交通事故为例进行分析,收集整理相关法律法规、应急预案及事故案例,根据《北京市突发事件总体应急预案(2016年修订)》、《北京市昌平区突发事件总体应急预案(2017年修订)》、《北京市道路突发事件应急预案(2018年修订)》、《北京市轨道交通运营突发事件应急预案》、《北京市突发事件应急指挥与处置管理办法》等110项法律法规和应急预案及42个事故案例,分析应急处置角色、时间线、救援及处置等内容,将应急阶段划分为先期处置、蓄力准备、预防预警、现场处置和收尾复盘等5个阶段,每个阶段包括事、人、物、场等4个分析维度,完成演练角色、处置阶段、处置任务等初步分析。
基于北京市总体应急预案,明确危险化学品高速隧道交通事故类型突发事件的处置主责部门、北京市突发事件应急组织体系、市政府机构及应急职责、现场指挥部组织体系及应急职责,并规划各层级演练角色,其中灾场公众层角色包括司运人员、现场群众;一线处置层包括现场指挥部、消防、交警、医疗、高速运营单位等相关角色;应急指挥层包括应急指挥中心、市领导等相关角色。根据应急预案按时间线分析事件处置阶段,初步规划为3个处置阶段:先期处置阶段、现场处置阶段、后期处置阶段。根据角色处置任务及影响事件分析,初步规划事故信息报告、协调与指挥、个人防护、警戒、救生、疏散、抢险堵漏、控险、环境监测与保护、信息公开、洗消等11类处置任务。
应对体处置任务包括灾中处置和灾后处置任务。根据情景概要与背景信息、演化过程、事故后果等因素,将应对体处置任务用网络结构表达,事件层指4类典型突发事件,某类突发事件的应急预案包含一系列的核心任务,每个核心任务又包含一系列的具体问题,每个具体问题通过一系列的处置步骤完成应急响应过程。
针对每个层级的任务进行梳理,分析承担该任务的主责部门、协同部门及其主要职责,并结合相关应急任务的业务特点设计具体突发事件应急任务清单,确定任务归属及协同机制。
根据各个阶段的分析,绘制危化品交通事故较大事故突发事件应急响应流程,并编写演练脚本。脚本要素包括阶段、时间、地点、参与主体、任务名称、步骤、知识点、演练剧情说明、备注等。脚本包括69项任务。
在危险化学品高速隧道交通事故脚本策划的基础上,结合VR技术要求研究应对体处置任务特点,选择21个主要角色69项任务进行设计。根据VR技术特征,设计VR应急处置任务交互方案模板,设计每项任务的剧情,明确真人角色与系统交互的细节,以及由NPC替代演练时的交互细节,包括动作,表情,对话内容,系统反馈信息,音效描述等,如表4的危险化学品高速隧道交通事故角色任务统计表所示。
表4:
2)构建危险化学品高速隧道交通事故多人协同演练前端系统
①系统基础模型开发
根据已选定的八达岭隧道作为危险化学品高速隧道交通事故虚拟现实场景,系统策划人员到八达岭隧道进行现场调研,查看地形地貌、现场环境、设备设施等现场布局,拍摄现场环境、建筑、设备设施的图片,带回公司交给模型师进行建模。公司模型师使用3DMax建模软件根据现场调研的素材进行1:1的建模复现。在设备设施和人物模型开发完成后,由动画师进行动画制作,同时进行特效设计,主要包括液体流动、火花、溢出等特效效果。
针对危险化学品高速隧道交通事故孕育期、爆发期、持续期、消退期四个阶段特点,分析事故全过程中突发事件对范围内人员、环境、设施、服务的影响,利用虚拟现实建模技术、虚拟现实场景内三维模型复杂度的优化处理计算模型,研究突发事件情景的虚拟现实场景构建的关键要素、虚拟现实场景构建规则及优化技术,实现危险化学品高速隧道交通事故的高度适配性虚拟现实场景的设计,构建元素清单,完成突发事件情景虚拟现实场景的构建。
危险化学品高速隧道交通事故模型包括环境模型1个,设备实施模型167个、人物模型21个、动画40个、特效7个,各类模型均已开发完成,危险化学品高速隧道交通事故模型如图8所示。
②多角色化身位置及肢体同步技术应用
危险化学品高速隧道交通事故VR多人协同应急演练时,每个演练端对应一个化身模型,通过大空间定位系统获取参演人员的位置及动作等数据,在多个演练端中进行同步,使得参演人员在VR场景中能够看到其他人的相对位置和动作,从而可进行协作交互操作,以及与虚拟环境的交互,多人协同应急演练效果如图9所示。
③消息收发机制和演练效果系统评价
在危险化学品高速隧道交通事故应急演练场景中,开始演练前,参演人员会选择进入同一个演练房间,服务器会记录进入同一个演练房间的演练终端,并实时的将需要同步的信息向房间内的终端发送。然后参演人员会选择自己演练角色和演练形象,演练终端将选择信息发送给服务器记录。开始演练后,服务器会根据各演练终端选择角色的不同,推送不同的任务。参演人员完成演练任务以后,会由演练终端将任务完成的消息发送回服务器并记录。当一个演练人员操作引起场景内模型状态发生变化时,演练终端会主动项服务器发送状态变化信息,然后由服务器向房间内其他演练终端发送,实现场景内物体的实时同步。
在危险化学品高速隧道交通事故多人协同VR演练系统的考核模式中,系统提前内置每步操作的分值,参与演练的人员在演练中执行正确的操作则该步骤得分,操作错误则该步骤不得分。每个步骤的分值如下表5所示。
表5:
序号 | 任务名称 | 描述 | 分值 |
1 | 熄火 | 用车钥匙熄火 | 5 |
2 | UI问题_关火不拔车钥匙 | UI关火不拔车钥匙 | 5 |
3 | 点击应急装备包 | 点击应急装备包 | 5 |
4 | 点击押运员 | 点击应急装备包 | 5 |
5 | 点击车门 | 点击车门 | 5 |
6 | 题目 | 逃跑方向 | 5 |
7 | 选择安全锤题目 | 选择安全锤题目 | 5 |
8 | 选择敲击位置题目 | 选择敲击位置题目 | 5 |
9 | 射线点击 | 点击安全锤 | 5 |
10 | 物体触碰 | 安全锤和玻璃接触 | 5 |
11 | 逃生题目 | 逃生题目 | 5 |
12 | 射线点击 | 射线点击技术专家 | 5 |
13 | UI选择题 | UI选择 | 5 |
14 | 拿起电话 | 点击座机 | 5 |
15 | 选择接警内容题目 | 选择接警内容题目 | 5 |
.... | ...... | ........ | ..... |
演练开始后,每个演练人员根据左手面板上的文字提示执行自己所选角色的相应演练任务,执行过程中系统自动判断演练人员每步得分项操作是否正确,演练人员能够正确执行任务或答对问题,得5分,执行任务超时或者回答问题错误不得分,每步结束之后将得分发送回后台管理端记录。其中,虚拟场景内应急演练如图10所示,应急演练虚拟场景内答题如图11所示。
等所有参加演练人员全部完成了演练任务,后台将本次演练所有得分累加,生成本次演练系统评分。
3)构建用于配置应急演练信息的应急演练导调平台
按照全方位一体化的应急演练模式,危险化学品高速隧道交通事故应急演练初步规划演练流程为演练准备、演练实施、演练复盘、演练结束等4个环节,实现突发事件一体化、全流程的演练,提升多层次全方位的应急协同能力。
应急演练导调模块可以在危险化学品高速隧道交通事故应急演练中实现以下功能:组织机构管理、应急资源管理、演练预案管理、知识管理、任务管理、演练脚本管理、演练计划管理、教室管理、干预演练、过程监控、演练记录管理、专家评价、评估报告。其中,危险化学品高速隧道交通事故应急演练导调平台如图12所示。
4)危险化学品高速隧道交通事故应急演练综合评价
本次演练由一名老师和四名学员参加,老师操作应急演练导调平台,四名参加演练的学员佩戴背包电脑及VR眼镜等设备,进入典型突发事件多人协同VR演练系统虚拟场景内,在虚拟大厅内首先选择考核模式,再选择危化品高速隧道交通事故演练场景,接着选择危化品高速隧道事故演练脚本,然后选择1号演练教室,选择各自在演练中扮演的角色,危化品高速隧道交通事故演练场景共有22个演练角色,参加演练人员可以单选也可以多选,根据自己选择的角色执行不同的演练任务。本次演练四名演练人员两人选择五个演练角色,两人选择六个角色,将22个演练角色全部选上。最后选择自身角色形象,进入虚拟演练场景开始演练。
在危险化学品高速隧道交通事故多人协同VR演练系统的考核模式中,系统提前内置每步操作的分值,参与演练的人员在演练中执行正确的操作则该步骤得分,操作错误则该步骤不得分。每个步骤的分值如下表6所示;
表6:
序号 | 任务名称 | 描述 | 分值 |
1 | 熄火 | 用车钥匙熄火 | 5 |
2 | UI问题_关火不拔车钥匙 | UI关火不拔车钥匙 | 5 |
3 | 点击应急装备包 | 点击应急装备包 | 5 |
4 | 点击押运员 | 点击应急装备包 | 5 |
5 | 点击车门 | 点击车门 | 5 |
6 | 题目 | 逃跑方向 | 5 |
7 | 选择安全锤题目 | 选择安全锤题目 | 5 |
8 | 选择敲击位置题目 | 选择敲击位置题目 | 5 |
9 | 射线点击 | 点击安全锤 | 5 |
10 | 物体触碰 | 安全锤和玻璃接触 | 5 |
11 | 逃生题目 | 逃生题目 | 5 |
12 | 射线点击 | 射线点击技术专家 | 5 |
13 | UI选择题 | UI选择 | 5 |
14 | 拿起电话 | 点击座机 | 5 |
15 | 选择接警内容题目 | 选择接警内容题目 | 5 |
.... | ...... | ........ | ..... |
演练开始后,每个演练人员根据左手面板上的文字提示执行自己所选角色的相应演练任务,执行过程中系统自动判断演练人员每步得分项操作是否正确,演练人员能够正确执行任务或答对问题,得5分,执行任务超时或者回答问题错误不得分,每步结束之后将得分发送回后台管理端记录。
等所有参加演练人员全部完成了演练任务,后台将本次演练所有得分累加,本次演练共有计分项109个,每个分值5分。演练过程中得分96项,合计480分。
演练结束之后,由老师针对本次演练的演练记录、过程观摩等情况,依据考核指标手动打分。
点击操作列表“打分”按钮,依据演练考核情况,在弹出的界面中对本次参演人员各考核项进行逐项打分,输入的分值为正整数,不大于考核规则设定的分值。
老师手动打分完成并保存之后,系统会对手动打分进行汇总,并结合自动打分成绩计算本次演练最终成绩。老师评分结果如下表7所示;
表7:
本次演练老师手动打分合计82分,打分完成并点击保存按钮之后,系统对自动打分成绩和老师手动打分成绩汇总计算,换算成百分制,形成本次演练最终成绩。
最终成绩换算公式如下:
Q=x/X*100*K1+y/Y*100*K2
其中:Q=最终得分;x=自动考核得分;X=自动考核满分;y=手动考核得分;Y=手动考核满分;K1=自动考核比重,取0.8;K2=手动考核比重,取0.2;K1+K2=1。
本次演练自动考核得分x=480分,自动考核满分X=545分,手动考核得分y=82分,手动考核满分Y=90分,自动考核比重K1=0.8,手动考核比重K2=0.2,所以本次演练的最终成绩是:
Q=480/545*100*0.8+82/90*100*0.2=89分
然后由老师针对应急演练情况进行总结,内容主要包括本阶段的演练目标、参演队伍及人员的表现、演练中暴露的问题、解决问题的办法等。
根据以上的打分成绩及演练总结内容,生成本次危险化学品高速隧道交通事故多人协同VR演练评估报告,评估报告主要包括本次演练的演练过程、演练成绩、演练总结等内容。
第一次演练结束之后,四个学员再次选择不同的演练角色进行了四次危险化学品高速隧道交通事故多人协同VR演练,每次演练成绩如下表8所示;
表8:
序号 | 演练场景 | 最终得分 |
1 | 危化品高速隧道交通事故 | 89 |
2 | 危化品高速隧道交通事故 | 85 |
3 | 危化品高速隧道交通事故 | 80 |
4 | 危化品高速隧道交通事故 | 78 |
5 | 危化品高速隧道交通事故 | 83 |
通过对五次演练的得分成绩和失分点综合分析,发现在自动评分中,学员大部分失分是在场景内知识性的答题上,而对于操作性的得分项错误相对较少,因此参加演练的学员应该加强应急救援知识性的学习。而在手动主观打分上,学员失分点大部分集中在演练准备和评估总结两块,需要有针对性的进行相关方面的训练。
五次演练中学员错误较多的题目及错误次数统计如下表9所示;
表9:
从上面错误题目以及错误次数来分析,发现参加演练学员对于应急预案的关键知识点掌握的还不够全面,比如交警路政等部门需要采取的处置措施、撤离现场及宣布解除应急响应的条件、突发事件警情上报的信息有哪些等内容。此后应该有针对性的加强相关内容的学习。
所属技术领域的技术人员知道,本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。
因此,本公开可以具体实现为以下形式,即:可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等),还可以是硬件和软件结合的形式,本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外,在一些实施例中,本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式,该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种突发事件应急演练实训系统的构建方法,其特征在于,包括:
构建多个突发事件情景;
构建用于开展多人协同演练的前端系统,且使所述前端系统关联每个突发事件情景的虚拟模型;
构建用于配置应急演练信息的应急演练导调平台,且使所述前端系统关联所述应急演练导调平台;
构建用于评价应急演练效果的综合评价方法,且使所述前端系统关联所述综合评价方法,以及使所述应急演练导调平台关联所述综合评价方法;
所述构建用于开展多人协同演练的前端系统,包括:
利用粒子系统方法、大规模水面合成方法、多端输出配置技术、多角色化身位置及肢体同步技术中的至少一种,构建用于开展多人协同演练的前端系统;
其中,通过所述多端输出配置技术实现所述前端系统的多端输出配置功能,通过所述多角色化身位置及肢体同步技术实现所述前端系统的多角色化身位置及肢体同步功能;
所述通过所述多角色化身位置及肢体同步技术实现所述前端系统的多角色化身位置及肢体同步功能,包括:
通过三维制作软件建立任一突发事件情景对应的虚拟人物模型,并在所述虚拟人物模型上定位多个骨骼节点;
接收输入的多个位置信息,并将各个位置信息分别与各个骨骼节点进行绑定;
在该突发事件情景对应的虚拟模型中对经绑定的各个骨骼节点的活动状况进行优化处理;
对经优化后的各个骨骼节点在三维空间中的位置及姿态信息进行检测,并将检测后的位置及姿态信息作为驱动节点信息保存在设定的数据列表中;
对所述数据列表进行数据调整,并将数据调整后的数据列表广播至所述虚拟人物模型所在的局域网中,以便同局域网中的外部接收终端根据所述列表中的驱动节点信息进行虚拟姿态动作的同步展现。
2.根据权利要求1所述的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法,其特征在于,所述通过所述多端输出配置技术实现所述前端系统的多端输出配置功能,包括:
对多种输入设备的操作动作进行封装处理,得到输入中间件;
导入每个突发事件情景的虚拟模型,将所述输入中间件分别与每个突发事件情景的虚拟模型进行匹配测试;
对经匹配测试后的每个虚拟模型分别进行资源优化处理,得到多个优化模型;
在所述前端系统对应的自主封装底层框架下,对每个优化模型进行输出配置,从而得到用于实现多端输出配置功能的多端输出模型。
3.根据权利要求1所述的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法,其特征在于,所述应急演练导调平台具有任务动态配置功能,其中,通过任务配置技术实现所述任务动态配置功能。
4.根据权利要求3所述的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法,其特征在于,所述通过任务配置技术实现所述任务动态配置功能,包括:
获取突发事件应急演练实训任务的数据文件;
对所述数据文件进行解析,得到映射关系;
与服务器建立数据库链接,基于所述数据库链接,所述服务器读取所述映射关系,并根据所述服务器的任务ID以及对应的映射关系生成绑定关系,其中,所述绑定关系包括强关联绑定关系以及非强关联绑定关系;
根据所述绑定关系,确定步骤数据;
按照配置顺序串行或并行执行所述步骤数据;
实时获取所述前端系统传输的自定义任务数据,在执行完所述步骤数据后,执行所述自定义任务数据。
5.根据权利要求1所述的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法,其特征在于,所述综合评价方法包括:
根据用户进行突发事件应急演练实训的操作数据获取系统自动评价结果,即第一评价结果;
通过实时观摩模块对用户在突发事件应急演练实训的操作表现获取专家评价结果,即第二评价结果;
建立应急演练效果综合评价方法,结合第一评价结果和第二评价结果得到最终评价结果。
6.一种采用权利要求1至5任一项所述的一种突发事件应急演练实训系统的构建方法所构建的一种突发事件应急演练实训系统。
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