CN114170048A - 一种基于vr的交互式安全教育系统 - Google Patents

Abstract

本发明属VR技术领域，具体涉及一种基于VR的交互式安全教育的系统，包括：隐患信息数据库模块、模拟模块、游戏模块以及考核模块；隐患信息数据库模块分别与模拟模块和游戏模块连接，用于为模拟模块和游戏模块提供数据支撑；模拟模块，用于模拟安全教育学习的场景；游戏模块与模拟模块连接，基于模拟模块设置的安全教育学习的知识点，设置交互式游戏；考核模块，分别与模拟模块和游戏模块连接，用于评估用户的学习效果，得出用户安全知识成绩。具有以体验式教育为依托，以模块化场景为平台，以体验者为中心，采用虚实结合的实景化教学，让学生学习安全知识，掌握应急逃生技能，主动预防意外伤害的来临。

Description

一种基于VR的交互式安全教育系统

技术领域

本发明属于VR技术领域，具体涉及一种基于VR的交互式安全教育系统。

背景技术

校园安全事件中98.8％的事件是人的主观因素引起的，体现在以 下方面：

1.安全意识淡薄；

2.人员、经费、硬件支持不到位

3.防范措施不足；

4.安全教育缺乏；

5.检查监督、整改不力；

6.师生安全防护、自救自护能力低下。

近十年来，社会各界对于校园安全愈发关注，每次发生重大校园安全事故 总会引起广泛谈论，随着校园安全管理政策的日益完善、充实，国内安全教育 会持续向更先进、完善的方向发展，让祖国的花朵生活在更安心、安全的环境 是一代人努力的方向。

然而，国内安全教育方式较为陈旧，以被动接受式教育为主，照本宣科的 安全教育方式对于中小学生来说比较枯燥乏味，无法真正提高学生的安全意识 与应急处理能力，因此频频发生各种校园安全事故。

基于以上，如何打造面向中小学教学的安全隐患VR交互式体验学习系统是 亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的以被动接受式教育为主，照本宣科的安全教育方 式对于中小学生来说比较枯燥乏味，无法真正提高学生的安全意识与应急处理 能力，因此频频发生各种校园安全事故的问题，本发明实施例提供以下技术方 案：

本申请提供一种基于VR的交互式安全教育的系统，包括：

隐患信息数据库模块、模拟模块、游戏模块以及考核模块；

所述隐患信息数据库模块分别与所述模拟模块和游戏模块连接，用于为所 述模拟模块和游戏模块提供数据支撑；

所述模拟模块，用于模拟安全教育学习的场景；

所述游戏模块与所述模拟模块连接，基于模拟模块设置的安全教育学习的 知识点，设置交互式游戏；

所述考核模块，分别与所述模拟模块和所述游戏模块连接，用于评估用户 的学习效果，得出用户安全知识成绩。

进一步地，还包括，信息录入模块；

所述信息录入模块用于按照预设信息录入模式录入用户的信息，所述用户 信息包括用户所属学校、姓名、年龄、性别。

进一步地，还包括，根据所述录入的用户信息，生成与所述用户信息绑定 的用户ID。

进一步地，按照预设信息录入模式入用户的信息，包括：

通过手动输入模式录入的用户的信息。

进一步地，按照预设信息录入模式录入用户的信息，包括：

采用二维码扫描录入模式，录入的用户的信息。

进一步地，按照预设信息录入模式入用户的信息，包括：

通过excel表格批量导入模式，录入的用户的信息。

进一步地，还包括分析模块，所述分析模块用于接收学习分布数据结果、 信息利用率数据结果以及生源分析数据结果根据学习分布数据结果、信息利用 率数据结果以及生源分析数据结果，对所述隐患信息数据库模块、模拟模块、 游戏模块以及考核模块进行优化。

进一步地，所述模拟模块，用于模拟安全教育学习的场景，包括：

设置安全教育学习的场景固定路线以及固定路线周边的安全知识学习点；

判断用户端实际行走路线是否与所述固定路线重合；

若所述用户端实际行走路线偏离所述固定路线，则根据用户端所在坐标点 与固定路线的垂直连线生成新路线；

将所述新路线发送至用户端，使得用户端获取新路线并按照新路线到达安 全知识学习点。

本发明具有以下有益效果：

本发明实施例提供的一种基于VR的交互式安全教育的系统，包括：隐患信 息数据库模块、模拟模块、游戏模块以及考核模块；所述隐患信息数据库模块 分别与所述模拟模块和游戏模块连接，用于为所述模拟模块和游戏模块提供数 据支撑；所述模拟模块，用于模拟安全教育学习的场景；所述游戏模块与所述 模拟模块连接，用于根据所述模拟模块设置的安全教育学习的场景，设置交互 式游戏；所述考核模块，分别与所述模拟模块和所述游戏模块连接，用于评估 用户的学习效果，得出用户安全知识成绩。具有以体验式教育为依托，以模块 化场景为平台，以体验者为中心，采用虚实结合的实景化教学，打造“看”、“听”、“体验”三维一体的沉浸式安全教育形式；采用“理论教育+实践教育 +综合评价”的教育模式，让学生学习安全知识，掌握应急逃生技能，主动预防 意外伤害的来临。

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作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅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 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种基于VR的交互式安全教育的系统结构示意图。

图2是本发明一个实施例中一种基于VR的交互式安全教育的系统架构图。

图3是本发明一个实施例中一种基于VR的交互式安全教育的系统技术框架 示意图。

图4是本发明一个实施例中路线遇障碍物情况示意图。

图5是本发明一个实施例中规避障碍物情况示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方 案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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 造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

针对相关技术中的国内安全教育方式较为陈旧，以被动接受式教育为主， 照本宣科的安全教育方式对于中小学生来说比较枯燥乏味，无法真正提高学生 的安全意识与应急处理能力，因此频频发生各种校园安全事故的问题，本发明 提供一种分布式事务处理的方法，图1为本申请一个实施例提供的一种基于VR 的交互式安全教育的系统的结构示意图，如图1所示，该方法系统：包括：

隐患信息数据库模块11、模拟模块12、游戏模块13以及考核模块14；

所述隐患信息数据库模块11分别与所述模拟模块12和游戏模块13连接， 用于为所述模拟模块12和游戏模块13提供数据支撑；

其中，隐患信息库中包含涉及校园安全、家庭安全和交通安全相关知识点 的隐患信息。其在录入系统时除隐患内容描述外，须明确其涉及到家庭安全、 校园安全、交通安全哪种情景类别，以及其属于触电、火灾、地震中毒等何种 隐患类别，同时应明确其在体验教学中涉及到的震感、声光等配套设备的协同。 以此支撑后续模拟模块12游戏模块13的交互式学习体验。

所述模拟模块12，用于模拟安全教育学习的场景；

具体地，模拟模块12中体验学习的环境营造及体验感方面包含VR虚拟现 实、机械振动、微电流触电和烟雾设置等。

模拟模块12还包含家庭安全、道路安全、校园安全等依据情景体验类别设 置的学习模式，以及触电、火灾、地震、中毒等依据隐患类别设置的学习模式。 涉及各场景中触电、火灾、中毒、地震、交通事故防范及应急逃生技巧等知识 点。每个模块设置5-6个不同场景，使得中小学生从医、食、住、行、心五大 方面，通过虚拟现实与体感设备结合技术，从听觉、视觉、触觉、嗅觉等方面 营造沉浸式培训环境，体验消防安全、公共卫生、自然灾害、安全科教、校园 保护等涉及的安全隐患，实现交互式的隐患排查逃生技能仿真训练、考核评价 和培训管理等功能，有效提升中小学生安全意识，夯实安全知识储备。

其中，家庭安全涉及触电、火灾、中毒等事故防范及应急逃生技巧的教学。 设立卫生间、卧室、厨房、客厅四大隐患排查场景模块，共包含浴室防滑设施、 浴室插座防潮、电吹风正确使用、食品安全、防范燃气泄漏等安全隐患排查体 验及垃圾分类生活技巧70余项。

设立模拟地震家庭逃生情景交互体验模块，利用虚拟现实技术达到声光电 方面的场景模拟，结合体感震动设备模拟家中地震地板振动场景，提升场景真 实性，该模块共包含逃生方式、家庭避险地点、防护自救方式等家庭地震应急 逃生体验知识点30余项。

其中，交通安全涉及交通事故防范及应急逃生等技巧的教学。设立交通标 识认知及介绍、人行横道、红绿灯体验、自行车体验、校车体验四大场景模块， 包含警告标志、禁令标志、指示标志、人行道通过方式、自行车骑行规则等安 全隐患排查体验50余项。

设立模拟校车交通事故应急逃生情景交互体验模块，利用虚拟现实技术达 到声光电方面的场景模拟，结合体感震动、烟雾装置模拟校车交通事故场景。 该模块共包含常用逃生出口、口鼻防护、逃生姿势等校车交通事故应急逃生体 验知识点20余项。

其中，校园安全涉及火灾、地震、应急救援、校园霸凌等安全问题处置方 式的教学。设立校园火灾、地震逃生、校园情景体验等模块。消防标识识别、 隐患查找、消防逃生演练、结绳自救体验、校园地震演练、紧急避险、新冠病 毒防控、心肺复苏、海姆立克急救、校园霸凌等安全隐患排查及知识教学体验 80余项。

所述游戏模块13与所述模拟模块12连接，基于所述模拟模块12设置的安 全教育学习的知识点，设置交互式游戏；

具体地，游戏模块13中包含四合一模拟报警，报警流程的模拟可以让游戏 者在模拟过程中熟悉报警中的知识点等，涉及到场地及情况。首先了解报警电 话，如匪警110，火警119、急救120各自职能，了解家庭座机及手机中紧急拨 号功能，拨打对应电话中语速及地址时间联系方式等表述内容要点。

安全隐患剧本杀中按照模拟模块中各知识点，以学生在生活中可能遭遇的 一系列安全隐患为主线，将学生分为4组，，让学生代入角色进行推理和判断， 最终找到凶手(安全隐患)，最快通关队伍为获胜队伍。其中，设置多种隐患 类型剧本，故事中包含5-8处隐患点，找出全部隐患点方可通关。

隐患点查找大比拼，两名游戏者以拔河的动画形式同时进行隐患查找，安 全知识问答等，每人10颗红心的血量，答对不扣分，答错个人扣分。

所述考核模块14，分别与所述模拟模块12和所述游戏模块13连接，用于 评估用户的学习效果，得出用户安全知识成绩。

考核模块14基于用户学习模块及游戏体验历史记录的基础上，形成专属试 卷，侧重于已学习知识点及日常通用常识的考核，用户可通过专属试卷得分结 果评估学习效果及安全知识掌握情况。

请参阅图2，图2为本发明一个实施例中一种基于VR的交互式安全教育的 系统架构图。

可以理解为，本发明实施例提供的一种基于VR的交互式安全教育的系统， 包括隐患信息数据库模块11、模拟模块12、游戏模块13以及考核模块14；所 述隐患信息数据库模块11分别与所述模拟模块12和游戏模块13连接，用于为 所述模拟模块12和游戏模块13提供数据支撑；所述模拟模块12，用于模拟安 全教育学习的场景；所述游戏模块13与所述模拟模块12连接，用于根据所述 模拟模块12设置的安全教育学习的场景，设置交互式游戏；所述考核模块14， 分别与所述模拟模块12和所述游戏模块13连接，用于评估用户的学习效果， 得出用户安全知识成绩。具有以体验式教育为依托，以模块化场景为平台，以 体验者为中心，采用虚实结合的实景化教学，打造“看”、“听”、“体验” 三维一体的沉浸式安全教育形式；采用“理论教育+实践教育+综合评价”的教 育模式，让学生学习安全知识，掌握应急逃生技能，主动预防意外伤害的来临。 利用VR技术、震动体感设备、烟雾装置等从从听觉、视觉、触觉、嗅觉等方面 充分营造的沉浸式交互体验环境，系统的学习家庭、交通、校园安全知识。

在一些实施例中，还包括，信息录入模块；

所述信息录入模块用于按照预设信息录入模式录入用户的信息，所述用户 信息包括用户所属学校、姓名、年龄、性别。

信息录入模块中预设信息录入模式方式包含：

通过手动输入模式录入的用户的信息，即由工作人员通过手动输入用户的 相关注册信息，辅助现场报名中不方便手机自主录入的用户进行注册。

采用二维码扫描录入模式，录入的用户的信息。可用于线上宣传，足不出 户即可完成线上注册获得专属账号，也可用于报名现场张贴缓解现场注册的排 队压力。

通过excel表格批量导入模式，录入的用户的信息。可用于中小学等单位 进行团体培训的用户注册，只需将相关信息依照表格表头进行填写，即可批量 导入生成新用户。

一些实施例中，还包括，根据所述录入的用户信息，生成与所述用户信息 绑定的用户ID。

请参阅图3，图3是本申请所提供的一种基于VR的交互式安全教育的系统 技术框架示意图。

如图3所示，该本申请所提供的一种基于VR的交互式安全教育的系统中各 功能模块之间相互支撑，首先，根据录入的用户信息，生成与所述用户信息绑 定的用户ID，是用户学习体验的基础，隐患信息数据库为模拟模块12、游戏体 验模块提供知识点支持，并通过生成的与用户ID绑定的专属学习记录，为考核 模块14中个人定制考核试卷的数据支持，考核结果供后台进行大数据分析，及 时调整隐患信息库的针对性丰富，游戏学习功能完善等。

一些实施例中，还包括分析模块，所述分析模块用于接收学习分布数据结 果、信息利用率数据结果以及生源分析数据结果根据学习分布数据结果、信息 利用率数据结果以及生源分析数据结果，对所述隐患信息数据库模块11、模拟 模块12、游戏模块13以及考核模块14进行优化。通过大数据的智能分析平台 将系统使用情况进行动态追踪，实时分析，作为数据支撑供算法引擎完善优化 系统功能。

一些实施例中，模拟模块12用于模拟安全教育学习的场景，包括：

设置安全教育学习的场景固定路线以及固定路线周边的安全知识学习点；

判断用户端实际行走路线是否与所述固定路线重合；

若所述用户端实际行走路线偏离所述固定路线，则根据用户端所在坐标点 与固定路线的垂直连线生成新路线；

将所述新路线发送至用户端，使得用户端获取新路线并按照新路线到达安 全知识学习点。

为便于理解，请参阅图4，图4是本申请提供的路线遇障碍物情况示意图 图；

如图4所示，模拟模块12用于模拟安全教育学习的场景设置固定路线，及 路线周边设置的知识学习点，若对象偏离设定路线则自动生成对象所在坐标点 与规定路线的垂直连线，将对象指引至临近规定路线点，并设置完成关卡数量 统计，避免知识点的遗漏。

为便于理解，在一个实施例中，

(1)各场景目标线路及用户进入场景起始点已知，提前规定好各场景用户的 行进路线，保证隐患点体验的完整性，且路线具有一定宽度，此范围内用户的 坐标点均算为在规定路线中前进。

(2)根据不同场景的选择指令，向用户显示不同导引线路，用户根据路线指 引，依次经过各隐患点完成学习。

(3)若出现用户所在坐标与导引线路范围偏离的情况，即根据用户坐标点， 向引线路做垂直连线，引导用户回到规定体验线路中继续学习。

请参阅图5，图5是本申请提供的规避障碍物情况示意图。如图5所示，

(4)做用户偏离点与路线垂直连线的同时，筛查是否有垂直连线路径中穿模 过其他物品(障碍物)范围内坐标点的情况，若存在此情况，将从连线穿过的 障碍物的起始点及终点，围绕障碍物边界，保持一定距离进行路线连接，避免 引导用户直穿障碍物情况的发生。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实 施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描 述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除 非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表 示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码 的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其 中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或 按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员 所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。 在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执 行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方 式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有 用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合 逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA) 等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部 分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计 算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块 中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的 形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品 销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示 例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述 的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。 而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例 或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例 是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的 范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种基于VR的交互式安全教育的系统，其特征在于，包括：

隐患信息数据库模块、模拟模块、游戏模块以及考核模块；

所述隐患信息数据库模块分别与所述模拟模块和游戏模块连接，用于为所述模拟模块和游戏模块提供数据支撑；

所述模拟模块，用于模拟安全教育学习的场景；

所述游戏模块与所述模拟模块连接，基于模拟模块设置的安全教育学习的知识点，设置交互式游戏；

所述考核模块，分别与所述模拟模块和所述游戏模块连接，用于评估用户的学习效果，得出用户安全知识成绩。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括，信息录入模块；

所述信息录入模块用于按照预设信息录入模式录入用户的信息，所述用户信息包括用户所属学校、姓名、年龄、性别。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括，根据所述录入的用户信息，生成与所述用户信息绑定的用户ID。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，按照预设信息录入模式入用户的信息，包括：

通过手动输入模式录入的用户的信息。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，按照预设信息录入模式录入用户的信息，包括：

采用二维码扫描录入模式，录入的用户的信息。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，按照预设信息录入模式入用户的信息，包括：

通过excel表格批量导入模式，录入的用户的信息。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括分析模块，所述分析模块用于接收学习分布数据结果、信息利用率数据结果以及生源分析数据结果根据学习分布数据结果、信息利用率数据结果以及生源分析数据结果，对所述隐患信息数据库模块、模拟模块、游戏模块以及考核模块进行优化。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟模块，用于模拟安全教育学习的场景，包括：

设置安全教育学习的场景固定路线以及固定路线周边的安全知识学习点；

判断用户端实际行走路线是否与所述固定路线重合；

若所述用户端实际行走路线偏离所述固定路线，则根据用户端所在坐标点与固定路线的垂直连线生成新路线；

将所述新路线发送至用户端，使得用户端获取新路线并按照新路线到达安全知识学习点。

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