CN117679702A - 一种基于vr的灭火操作演练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及虚拟灭火演练技术领域，特别是涉及一种基于VR的灭火操作演练系统，包括：信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块；信息管理模块：用于输入用户信息，登录VR设备，并采集用户的肢体信息；虚拟现实模块：用于在预设的场景数据库中选择火灾场景，以及灭火形式；操作演练模块：用于基于所述火灾场景和灭火形式进行操作演练，获取操作演练数据；操作评价模块：用于保存所述操作演练数据，并对操作演练过程及结果进行评价；信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块依次连接。本发明既能进行单人训练，也能进行团队联合灭火模拟演练，实现对火灾情况进行指挥、沟通和协同，提高消防培训效果。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟灭火演练技术领域，特别是涉及一种基于VR的灭火操作演练系统。
背景技术
消防技能是专业消防人员所必须掌握的基本技能，而即便对于广大的普通市民，也需要对相关知识有所了解并有一些基本的体验。为提高学习和训练的效果，逼真的场景营造必不可少，但因消防设施较为昂贵，人员组织培训也停留在听和看上，实践操作有很多达不到的效果，即便是专业人员的消防训练也只是在必要时采用真实的火场进行训练。而对于非专业人员，由于基础知识掌握不一定到位，进行实景演练危险性更大。
VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术的出现及应用给消防教育培训提供了很好的操作实战平台，其独特的沉浸式体验效果能够提供逼真的现实场景，也能够通过动作来与场景中的物品进行交互，从而达到理论和实践相结合的培训效果，起到安全警示教育的目的，而且可以重复利用。现有的消防训练系统由于各自采取的技术途径、训练情景、训练内容、训练重点等方面各不相同，最后产品呈现出来在技术上、训练重点、适用性等方面也是各有侧重；且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。
因此，亟需一种基于VR的灭火操作演练系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于VR的灭火操作演练系统，通过构建多种灭火操作演练虚拟场景进行灭火操作演练完整流程和培训，既能进行单人训练，又能进行团队协作灭火模拟演练，实现对火灾情况进行指挥、沟通和协同，提高消防培训效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于VR的灭火操作演练系统，包括：信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块；
所述信息管理模块：用于输入用户信息，登录VR设备，并采集用户的肢体信息；
所述虚拟现实模块：用于在预设的场景数据库中选择火灾场景，以及灭火形式；
所述操作演练模块：用于基于所述火灾场景和灭火形式进行操作演练，获取操作演练数据；
所述操作评价模块：用于保存所述操作演练数据，并对操作演练过程及结果进行评价；
所述信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块依次连接。
可选地，所述信息管理模块包括：用户登录单元、用户采集单元、形象选择单元；
所述用户登录单元，用于输入所述用户信息并检验，登录VR设备；
所述用户采集单元，用于采集所述用户的肢体信息；
所述形象选择单元，用于在预设的形象数据库中选择虚拟形象，并将所述虚拟形象与所述用户的肢体信息相融合。
可选地，所述虚拟现实模块包括：场景构建单元、场景选择单元、形式选择单元；
所述场景构建单元，用于基于灭火操作演练现实场景构建若干灭火操作演练虚拟场景，并为每个灭火操作演练虚拟场景配置若干灭火形式，生成所述场景数据库；
所述场景选择单元，用于基于说是场景数据库选择灭火操作演练虚拟场景；
所述形式选择单元，用于基于所述灭火操作演练虚拟场景选择灭火形式，灭火形式可以为一种或多种结合。
可选地，所述灭火操作演练虚拟场景包括：底层居民楼场景、高层居民楼场景、办公楼场景、商场场景、商业街场景、加油站场景、发电厂场景、汽车站场景、火车站场景、机场场景；
所述灭火形式包括：手提式灭火器灭火、固定式灭火器灭火、应急消防泵灭火。
可选地，所述操作演练模块包括：单人演练单元、多人演练单元、指挥演练单元；
所述单人演练单元，用于提供单人训练模式和单人演练模式，所述单人训练模式用于进行单人灭火操作的分解训练，所述单人演练模式用于进行单人灭火操作演练；
所述多人演练单元，用于提供多人联机模式，所述多人联机模式用于进行多人协同灭火操作演练；
所述指挥演练单元，用于提供指挥模式，所述指挥模式连接入所述单人演练模式或多人联机模式中，进行灭火指挥演练。
可选地，所述操作评价模块包括：演练数据存储单元、错误操作采集单元、操作演练评价单元；
所述演练数据存储单元，用于保存灭火演练操作整体流程视频，获取整体演练操作数据并存储；
所述错误操作采集单元，用于基于所述灭火演练操作整体流程视频截取错误操作对应的片段，并将所述错误操作对应的片段进行拼接，获取错误操作数据并存储；
所述操作演练评价单元，用于基于所述整体演练操作数据和错误操作数据进行评价，获取评价结果。
可选地，所述操作评价模块还包括拼接场景生成模块，所述拼接场景生成模块用于基于所述错误操作数据生成拼接灭火操作演练场景，基于所述拼接灭火操作演练场景使用户对错误操作进行重复训练。
可选地，所述系统还包括信息通讯模块，所述信息通讯用于所述信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块之间的数据传输，以及各用户之间的信息交互。
本发明的有益效果为：
本发明所提供的一种基于VR的灭火操作演练系统，基于构建多种灭火操作演练虚拟场景进行灭火操作演练完整流程和培训，且提供单人、多人协作等多种模式，既能进行单人训练，也能进行团队联合灭火模拟演练，实现对火灾情况进行指挥、沟通和协同，提高消防培训效果，减少人员伤亡事故；且本发明基于虚拟技术实现灭火操作演练，无需构建真实场景，大大降低了能耗，提高了安全性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种基于VR的灭火操作演练系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供了一种基于VR的灭火操作演练系统，如图1所示，包括：信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块；
信息管理模块：用于输入用户信息，登录VR设备，并采集用户的肢体信息；
虚拟现实模块：用于在预设的场景数据库中选择火灾场景，以及灭火形式；
操作演练模块：用于基于所选择的火灾场景和灭火形式进行操作演练，获取操作演练数据；
操作评价模块：用于保存操作演练数据，并对操作演练过程及结果进行评价。
信息管理模块包括：用户登录单元、用户采集单元、形象选择单元；
用户登录单元，用于输入用户信息并检验，登录VR设备，用户信息包括用户账号、密码；
用户采集单元，用于采集用户的肢体信息，肢体信息包括身体轮廓和肢体关键点；
形象选择单元，用于用户在预设的形象数据库中选择虚拟形象，并将用户的肢体信息与虚拟形象相结合。
虚拟现实模块包括：场景构建单元、场景选择单元、形式选择单元；
场景构建单元，用于基于灭火操作演练现实场景构建若干灭火操作演练虚拟场景，并为每个灭火操作演练虚拟场景配置若干灭火形式，生成场景数据库；
根据真实火灾及灭火场景大数据，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，并将火灾场景数据带入相应演化数学模型进行模拟推演，利用3Dmax软件等进行制作，得到灭火操作演练虚拟场景。
灭火操作演练虚拟场景关联到VR设备中，VR设备包括头部装置和相机装置，头部装置用于通过头部旋转观看整个灭火操作演练虚拟场景，相机装置用于采集用户身体轮廓和肢体关键点；
灭火操作演练虚拟场景包括：底层居民楼场景、高层居民楼场景、办公楼场景、商场场景、商业街场景、加油站场景、发电厂场景、汽车站场景、火车站场景、机场场景等；灭火形式包括手提式灭火器灭火、固定式灭火器灭火、应急消防泵灭火，以及失火报警器等警示设备。
场景数据库中还包括灭火工具的操作规范，针对每个灭火操作演练虚拟场景的灭火操作正确流程、以及灭火操作严禁行为等。
场景选择单元，用于基于场景数据库选择灭火操作演练虚拟场景；
形式选择单元，用于基于灭火操作演练虚拟场景选择灭火形式，灭火形式可以为一种或多种结合。
操作演练模块包括：单人演练单元、多人演练单元、指挥演练单元；
单人演练单元，用于提供单人训练模式和单人演练模式，单人训练模式用于进行单人灭火操作的分解训练，单人演练模式用于进行单人灭火操作演练；
多人演练单元，用于提供多人联机模式，进行多人协同灭火操作演练；
指挥演练单元，用于提供指挥模式，连接入单人演练模式或多人联机模式中，进行灭火指挥演练。
单人训练模式具体用于单人进行手提式灭火器灭火、操作报警系统、操作固定式水灭火系统、操作应急消防泵等的分解训练；单人演练模式具体用于单人选择灭火操作演练虚拟场景后，进行灭火操作演练虚拟场景下的整体灭火操作流程演练；多人联机模式具体用于多人选择灭火操作演练虚拟场景后，每个用户选择自己的身份定位，根据场景分配任务并进行沉浸式灭火操作演练；指挥模式可连接入单人演练模式或多人联机模式中，也就是为演练提供一位指挥身份，提高团队协作能力。
操作评价模块包括：演练数据存储单元、错误操作采集单元、操作演练评价单元；
演练数据存储单元，用于保存灭火演练操作整体流程视频，获取整体演练操作数据；
错误操作采集单元，用于基于灭火演练操作整体流程视频截取错误操作对应的片段，并进行拼接，获取错误操作数据；
操作演练评价单元，用于基于整体演练操作数据和错误操作数据进行评价，获取评价结果。
进一步地，操作评价模块还包括拼接场景生成模块，用于基于错误操作数据生成拼接灭火操作演练场景，使用户能够对错误操作进行针对性操作，不需要重复进入多个灭火操作演练场景以进行重复演练，既能够进一步提高灭火操作演练效果，还能节省用户的时间。
对整体灭火演练操作流程进行视频记录，并统计错误操作；在视频中截取出错误操作对应的片段，进行拼接，得到拼接灭火操作演练场景，例如在某灭火操作演练虚拟场景种截取“拔出灭火器的安全栓”这一过程的片段，或“打开消防栓”这一过程的片段，用户可在拼接灭火操作演练场景中对错误操作进行针对性练习；通过错误操作对整体灭火演练操作流程进行评价，并生成历史记录进行保存。
为进一步优化技术方案，本实施例所提供的一种基于VR的灭火操作演练系统还包括历史记录模块，用于基于整体演练操作数据、错误操作数据和评价结果生成历史记录。
为进一步优化技术方案，本实施例所提供的一种基于VR的灭火操作演练系统还包括信息通讯模块，采用5G技术、无线通讯技术等，用于信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块之间的数据传输，以及各用户之间的信息交互。
本发明所提供的一种基于VR的灭火操作演练系统，基于构建多种灭火操作演练虚拟场景进行灭火操作演练完整流程和培训，且提供单人、多人协作等多种模式，既能进行单人训练，也能进行团队联合灭火模拟演练，实现对火灾情况进行指挥、沟通和协同，提高消防培训效果，减少人员伤亡事故；且本发明基于虚拟技术实现灭火操作演练，无需构建真实场景，大大降低了能耗，提高了安全性。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于VR的灭火操作演练系统，其特征在于，包括：信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块；
所述信息管理模块：用于输入用户信息，登录VR设备，并采集用户的肢体信息；
所述虚拟现实模块：用于在预设的场景数据库中选择火灾场景，以及灭火形式；
所述操作演练模块：用于基于所述火灾场景和灭火形式进行操作演练，获取操作演练数据；
所述操作评价模块：用于保存所述操作演练数据，并对操作演练过程及结果进行评价；
所述信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块依次连接。
2.根据权利要求1所述的基于VR的灭火操作演练系统，其特征在于，所述信息管理模块包括：用户登录单元、用户采集单元、形象选择单元；
所述用户登录单元，用于输入所述用户信息并检验，登录VR设备；
所述用户采集单元，用于采集所述用户的肢体信息；
所述形象选择单元，用于在预设的形象数据库中选择虚拟形象，并将所述虚拟形象与所述用户的肢体信息相融合。
3.根据权利要求1所述的基于VR的灭火操作演练系统，其特征在于，所述虚拟现实模块包括：场景构建单元、场景选择单元、形式选择单元；
所述场景构建单元，用于基于灭火操作演练现实场景构建若干灭火操作演练虚拟场景，并为每个灭火操作演练虚拟场景配置若干灭火形式，生成所述场景数据库；
所述场景选择单元，用于基于说是场景数据库选择灭火操作演练虚拟场景；
所述形式选择单元，用于基于所述灭火操作演练虚拟场景选择灭火形式，灭火形式可以为一种或多种结合。
4.根据权利要求3所述的基于VR的灭火操作演练系统，其特征在于，所述灭火操作演练虚拟场景包括：底层居民楼场景、高层居民楼场景、办公楼场景、商场场景、商业街场景、加油站场景、发电厂场景、汽车站场景、火车站场景、机场场景；
所述灭火形式包括：手提式灭火器灭火、固定式灭火器灭火、应急消防泵灭火。
5.根据权利要求1所述的基于VR的灭火操作演练系统，其特征在于，所述操作演练模块包括：单人演练单元、多人演练单元、指挥演练单元；
所述单人演练单元，用于提供单人训练模式和单人演练模式，所述单人训练模式用于进行单人灭火操作的分解训练，所述单人演练模式用于进行单人灭火操作演练；
所述多人演练单元，用于提供多人联机模式，所述多人联机模式用于进行多人协同灭火操作演练；
所述指挥演练单元，用于提供指挥模式，所述指挥模式连接入所述单人演练模式或多人联机模式中，进行灭火指挥演练。
6.根据权利要求1所述的基于VR的灭火操作演练系统，其特征在于，所述操作评价模块包括：演练数据存储单元、错误操作采集单元、操作演练评价单元；
所述演练数据存储单元，用于保存灭火演练操作整体流程视频，获取整体演练操作数据并存储；
所述错误操作采集单元，用于基于所述灭火演练操作整体流程视频截取错误操作对应的片段，并将所述错误操作对应的片段进行拼接，获取错误操作数据并存储；
所述操作演练评价单元，用于基于所述整体演练操作数据和错误操作数据进行评价，获取评价结果。
7.根据权利要求6所述的基于VR的灭火操作演练系统，其特征在于，所述操作评价模块还包括拼接场景生成模块，所述拼接场景生成模块用于基于所述错误操作数据生成拼接灭火操作演练场景，基于所述拼接灭火操作演练场景使用户对错误操作进行重复训练。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于VR的灭火操作演练系统，其特征在于，所述系统还包括信息通讯模块，所述信息通讯用于所述信息管理模块、虚拟现实模块、操作演练模块、操作评价模块之间的数据传输，以及各用户之间的信息交互。
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