CN114067627A - 一种基于5g网络的消防应急救援演练系统 - Google Patents

一种基于5g网络的消防应急救援演练系统 Download PDF

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张大伟
周文洪
王攀
李巢
李永超
王毅
陶亮亮
吴盛
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Abstract

本发明提供了一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，包括：数据服务器，用于提供演练数据的查询统计和火灾场景数据的管理分发，所述数据服务器和数据库之间双向交互；资源服务器，用于火灾场景数据的上传分发，所述资源服务器通过通信网络单向连接VR客户端；同步服务器，用于为多用户多角色协作提供信息的同步与控制，所述同步服务器单向连接所述数据服务器；移动终端，用于查看演练统计数据；VR客户端，用于接收所述通信网络中的火灾场景数据进行显示以及采集演练操作数据进行上传。本发明解决了的现有技术中的火灾场景大多是预先设置好的，不利于锻炼使用者的临场应变能力，而且受训者之间存在时延问题，不能进行协作能力问题。

Description

一种基于5G网络的消防应急救援演练系统
技术领域
本发明涉及消防相关技术领域，具体涉及一种基于5G网络的消防应急救援演练系统。
背景技术
随着社会经济的高速发展，灾害发生的形势日趋多样化、复杂化，而对相应灾害的救援难度也逐渐增大，灭火救援预案及其演练推演在消防部队的日常训练和灭火救援实战中发挥着越来越重要的作用。
现场实战演练推演存在场景单一，且复杂灾害无法模拟，场地受限，人力物力消耗大，培训周期长等诸多局限；传统模拟推演对三维空间位置关系的表现力不足，交互类型单一，导致无法将消防部队的日常训练和灭火救援实战的质量及效率提高到最大化。
目前，基于虚拟现实技术的仿真模拟训练模式作为模拟真实世界并实现人机交互的新手段和新方式，与传统计算机模拟技术相比，模拟场景更加逼真，参与性更强，为消防训练提供了一种崭新的思路，但是现有技术中的火灾场景大多是预先设置好的，不利于锻炼使用者的临场应变能力，而且受训者之间存在时延问题，不能进行协作能力。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，以解决现有技术中的火灾场景大多是预先设置好的，不利于锻炼使用者的临场应变能力，而且受训者之间存在时延问题，不能进行协作能力的问题。
为实现上述目的，提供一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，包括：
数据服务器，用于提供演练数据的查询统计和火灾场景数据的管理分发，所述数据服务器和数据库之间双向交互；
资源服务器，用于火灾场景数据的上传分发，所述资源服务器通过通信网络单向连接VR客户端；
同步服务器，用于为多用户多角色协作提供信息的同步与控制，所述同步服务器单向连接所述数据服务器；
数据库，用于存放火灾场景数据和演练记录数据；
移动终端，用于查看演练统计数据；
VR客户端，用于接收所述通信网络中的火灾场景数据进行显示以及采集演练操作数据进行上传。
进一步的，所述数据服务器通过所述通信网络连接所述移动终端。
进一步的，所述资源服务器调用所述数据库中的火灾场景数据并进行模拟演化，所述资源服务器上传火灾演化数据至所述通信网络中。
进一步的，所述同步服务器接收所述VR客户端上传的用户信息数据并将用户数据传送到所述数据服务器中，所述同步服务器处理多个用户数据并同步上传至所述通信网络中。
进一步的，所述VR客户端包括接收模块和发送模块，所述接收模块和所述发送模块分别对应所述资源服务器和所述同步服务器，所述接收模块连接有显示屏、扬声器，所述发送模块连接有传感器。
进一步的，所述通信网络为第五代移动通信网络，所述通信网络无线连接服务器和终端。
进一步的，所述数据库与所述数据服务器和所述资源服务器之间的连接设备是有线传输设备、或无线传输设备。
进一步的，所述数据服务器、资源服务器、同步服务器和移动终端内部均安装有5G通信模块。
本发明的有益效果在于，本发明的基于5G网络的消防应急救援演练系统利用资源服务器分析火灾场景数据并根据模型进行计算演化，配合VR设备能够在虚拟环境中模拟再现各类灾害事故的发生、发展态势，方便锻炼使用者的灵活应变能力，利用同步服务器将采集的用户数据在服务器中重建Avatar，同步到其他用户的虚拟空间中，配合5G网络数据同步的高传输、低延时优势，支持多用户协同演练，提高消防战士的培训效果。
附图说明
图1为本发明实施例的系统设计示意图；
图2为本发明实施例的框架设计示意图；
图3为本发明实施例的VR客户端示意图；
图4为本发明实施例的场景初步加载流程图；
图5为本发明实施例的场景演化加载流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、数据服务器；2、资源服务器；3、同步服务器；4、数据库；5、移动终端；6、VR客户端；7、通信网络；61、接收模块；62、发送模块。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
参照图1至图5所示，本发明提供了一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，包括：数据服务器1、资源服务器2、同步服务器3、数据库4、移动终端5和VR客户端6。
具体的，数据服务器1，用于提供演练数据的查询统计和火灾场景数据的管理分发，数据服务器1和数据库4之间进行双向交互；
资源服务器2，用于火灾场景数据的上传分发，资源服务器2通过通信网络7单向连接VR客户端6；
同步服务器3，用于为多用户多角色协作提供信息的同步与控制，同步服务器3单向连接数据服务器1；
数据库4，用于存放火灾场景数据和演练记录数据；
移动终端5，用于查看演练统计数据；
VR客户端6，用于接收通信网络7中的火灾场景数据进行显示以及采集演练操作数据进行上传。
在使用该基于5G网络的消防应急救援演练系统时，管理员通过移动终端5向数据服务器1发送演练火灾场景请求，数据服务器1在数据库4查询相应的火灾场景数据并生成链接，然后资源服务器2调用数据库4的中火灾场景数据并根据火灾演化数学模型不断推演火灾演化场景，资源服务器2将火灾场景数据实时上传到5G通信网络7中，方便VR客户端6获取，VR客户端6利用接收模块61接收火灾场景数据并在VR场景中展现火灾的演变，受训者通过VR客户端6进入虚拟的火灾场景中进行演练任务，VR客户端6将采集的用户数据信息利用发送模块62上传到通信网络7中，同步服务器3接收各个用户的数据信息重建Avatar，再将同步结果上传到通信网络7，使多人协同演练能实时稳定进行，同步服务器3还将每个用户的数据信息传送到数据服务器1上，数据服务器1分析统计上述信息数据并将存入数据库4，演练结束后，管理员可通过移动终端5查看演练记录数据，方便对演练结果进行分析、总结。
在本实施例中，如图1所示，数据服务器1通过通信网络7连接移动终端5，通信网络7为第五代移动通信网络，通信网络7无线连接服务器和终端，5G通信网络7支持百兆级大宽带和毫秒级短时延可由5G，配合云端强大的计算能力和超低延时压缩技术，可实时计算机图像渲染和建模，从而可以打破时空限制，在VR客户端6上模拟各类训练场景，使指战员沉浸式的演练，提高训演练的质量。
在本实施例中，如图1所示，资源服务器2调用数据库4中的火灾场景数据并进行模拟演化，资源服务器2上传火灾演化数据至通信网络7中，根据真实火灾及灭火场景大数据，结合火灾还原实验监测数据，抽象出不同火灾场景下真实火灾、灭火、灾害事故的演化机理和演化数学模型，资源服务器2将火灾场景数据带入相应数学模型进行模拟推演，得到贴近现实生活的火场演变场景。
在本实施例中，如图1所示，同步服务器3接收VR客户端6上传的用户信息数据并将用户数据传送到数据服务器1中，同步服务器3处理多个用户数据并同步上传至通信网络7中，同步服务器3同步多用户的数据信息，实现支持多人演练功能。
在本实施例中，如图3所示，VR客户端6包括接收模块61和发送模块62，接收模块61和发送模块62分别对应资源服务器2和同步服务器3，接收模块61连接有显示屏、扬声器，发送模块62连接有传感器，支持人员行为与灾害模型进行互动，有助于锻炼受训人员应对和处理火灾的能力，减少战士伤亡事故。
如图2所示，客户端架构设计分为五层，各层次的说明如下：
平台层：客户端平台包括windows7（10）操作系统、HTC Vive设备、VR一体机(Android系统)以及Android移动终端；服务端平台为windows Server以及提供数据库服务的SQL Server；
引擎层：Unity引擎主要提供运行时的音频、动画、特效、渲染服务，SteamVR和VRTK插件提供与头盔手柄等设备的交互接口，Opengl与Direct 3d提供底层图形库，apache与tomcat提供服务器功能；
数据层：对网络同步数据支撑的网络层服务，以及对各种资源、配置文件的数据IO服务；
框架层：为软件提供模块化管理，音频管理提供音频的播放、停止、混响、释放等功能服务；UI管理提供界面的初始化、打开与关闭、内容更新功能；玩家管理实现了体验场景时相关的事件触发是的处理逻辑；场景管理控制体验的开始与结束，以及不同体验场景之间的切换、事故的发生时机；角色管理是对一同协作的不同角色用户进行一些行为的必要互斥和确认；数据管理对整体数据的传输进行控制；交互管理统筹用户的交互行为并给予特定的响应。
应用层：具体的应急演练、安全实训场景内容。
在本实施例中，数据库4与数据服务器1和资源服务器2之间的连接设备是有线传输设备、或无线传输设备，数据服务器1、资源服务器2、同步服务器3和移动终端5内部均安装有5G通信模块。
如图5所示，VR客户端6将采集的用户数据通过通信网络7传送到同步服务器3，同步服务器3将用户数据传送到数据服务器1上，数据服务器1将数据写入数据库4进行存储，资源服务器2调取用户数据载入火灾模型，使用户数据对火灾演化产生影响，实现模拟火灾事故在救援动作下的变化，直观展示消防应急救援的效果，锻炼工作人员面对突发事件的应变能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，其特征在于，包括：
数据服务器（1），用于提供演练数据的查询统计和火灾场景数据的管理分发，所述数据服务器（1）和数据库（4）之间进行双向交互；
资源服务器（2），用于火灾场景数据的上传分发，所述资源服务器（2）通过通信网络（7）单向连接VR客户端（6）；
同步服务器（3），用于为多用户多角色协作提供信息的同步与控制，所述同步服务器（3）单向连接所述数据服务器（1）；
数据库（4），用于存放火灾场景数据和演练记录数据；
移动终端（5），用于查看演练统计数据；
VR客户端（6），用于接收所述通信网络（7）中的火灾场景数据进行显示以及采集演练操作数据进行上传。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，其特征在于，所述数据服务器（1）通过所述通信网络（7）连接所述移动终端（5）。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，其特征在于，所述资源服务器（2）调用所述数据库（4）中的火灾场景数据并进行模拟演化，所述资源服务器（2）上传火灾演化数据至所述通信网络（7）中。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，其特征在于，所述同步服务器（3）接收所述VR客户端（6）上传的用户信息数据并将用户数据传送到所述数据服务器（1）中，所述同步服务器（3）处理多个用户数据并同步上传至所述通信网络（7）中。
5.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，其特征在于，所述VR客户端（6）包括接收模块（61）和发送模块（62），所述接收模块（61）和所述发送模块（62）分别对应所述资源服务器（2）和所述同步服务器（3），所述接收模块（61）连接有显示屏、扬声器，所述发送模块（62）连接有传感器。
6.根据权利要求2所述的一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，其特征在于，所述通信网络（7）为第五代移动通信网络，所述通信网络（7）无线连接服务器和终端。
7.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，其特征在于，所述数据库（4）与所述数据服务器（1）和所述资源服务器（2）之间的连接设备是有线传输设备、或无线传输设备。
8.根据权利要求6所述的一种基于5G网络的消防应急救援演练系统，其特征在于，所述数据服务器（1）、资源服务器（2）、同步服务器（3）和移动终端（5）内部均安装有5G通信模块。
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