CN209879798U - 一种消防仿真实验实训系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及消防设备技术领域，具体是一种消防仿真实验实训系统，包括相互连接的仿真互交模块、教学观摩模块、多人协同模块及控制模块，所述仿真互交模块包括投影子模块及互交设备；所述教学观摩模块用于消防资料的观摩和学习；所述多人协同模块包括终端及服务器，各所述终端与所述服务器通讯连接，所述服务器用于将同一虚拟场景的数据传输到各个所述终端，所述终端用于指挥虚拟场景的虚拟人物；所述控制模块用于所述仿真互交模块参数及所述多人协同模块参数的修改，并且用于功能模式及虚拟场景的切换。本实用新型的一种消防仿真实验实训系统，能够吸引学员主动学习，而且能够通过现实操作与模拟互动相结合，提高学员业务能力。

Description

一种消防仿真实验实训系统

技术领域

本实用新型涉及消防设备技术领域，具体是一种消防仿真实验实训系统。

背景技术

消防工作是公安消防部队在新时期的主要任务。近年来，伴随迅猛发展的现代化城市建设，火灾事故的多发性和灭火救援任务的艰巨性日显凸出。消防职业技能训练是消防控制室操作人员为掌握和运用各类自动消防设施而进行的技能训练，其目的是使操作人员了解各类消防设施的基本技术性能、用途和组成，正确识别消防控制室中各类设备和建筑物相关消防设施，熟悉掌握消防设施系统的操作规程和信号处理程序，提高管理水平和应急处置能力，以适应火灾防控和灭火救援作战的需要。

目前现有技术对操作人员进行消防职业技能培训的方式具有下述缺陷：培训内容过多并且复杂，学员不能很好地理解，而且容易感到乏味；传统的教学方式多为教师在课堂上授课，学员通过听课的方式来学习，导致学员的动手能力差；采用的消防模拟演练，对环境造成影响，而且不利于可持续发展的战略。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种消防仿真实验实训系统，采用游戏化学习与活动驱动的方式吸引学员主动学习，而且能够通过现实操作与模拟互动相结合，提高学员业务能力。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种消防仿真实验实训系统，包括相互连接的仿真互交模块、教学观摩模块、多人协同模块及控制模块，所述仿真互交模块包括投影子模块及互交设备，所述互交设备用于人物动作与所述影子模块的互交；所述教学观摩模块用于消防资料的观摩和学习；所述多人协同模块包括终端及服务器，各所述终端与所述服务器通讯连接，所述服务器用于将同一虚拟场景的数据传输到各个所述终端，所述终端用于指挥虚拟场景的虚拟人物；所述控制模块用于对所述仿真互交模块参数及所述多人协同模块参数的修改，并且用于功能模式及虚拟场景的切换。

进一步地，所述互交设备包括光学动作捕捉装置及操作手柄，所述光学动作捕捉装置用于捕捉人体上的跟踪点；所述操作手柄用于场景物体的操控及菜单的设置，所述操作手柄设有自定义功能键。

进一步地，所述控制模块还具有开发接口，所述开发接口用于后期新功能、所述互交设备及虚拟场景的添加。

进一步地，所述控制模块预存有多种虚拟场景数据及消防设备三维模型，所述投影子模块用于接收及反馈所述控制模块的数据，所述互交设备用于与所述投影子模块互交，并对虚拟场景中的危险品情况、消防通道、消防设施建设及消防设施布局进行监督检查。

进一步地，所述互交设备包括半实体消防用品，所述半实体消防用品用于向所述投影子模块发送物理变量，所述投影子模块将物理变量进行处理，并将所述半实体消防用品操作结果反馈到虚拟场景中。

进一步地，所述终端包括消防指挥中心终端、事故现场报警人员终端及救援队员终端，所述消防指挥中心终端、所述事故现场报警人员终端及所述救援队员终端分别用于消防指挥中心角色、事故现场报警人员角色及救援队员角色的模拟，并相互协同完成模拟消防救援。

进一步地，所述控制模块设有考核子模块，所述考核子模块根据触发器，用于判定评定学员的成绩。

进一步地，所述教学观摩模块包括信号接收装置，所述信号接收装置用于现场火灾信号车信号的接收，同时将火灾现场信号传输到所述投影子模块。

本实用新型的有益效果是：真互交模块能够为虚拟场景中所有物体都可以赋予重量，碰撞，摩擦等物理属性，保证了虚拟仿真系统的真实感；光学动作捕捉装置能够捕捉头部及手部跟踪点，保证观察视觉的实时准确性，并通过操作手柄，使学员完全融入场景中；半实物消防工具能够让学员掌握操作技能的同时又不会对环境造成污染；多人协同模块能够以游戏模式进行消防救援指挥演练，增加学员的学习活跃性；控制模块中的开发接口使得该系统具有延展性，而且能够减少研发的费用；教学观摩模块能够将现实中发生的火灾视频实时传递到终端上，使得学员能够实时观摩到真实的火灾扑救过程。本实用新型能够增强培训的趣味性、生动性和实战性，解决安全培训手段单一等问题，增强学员的业务能力，辅助提升整体业务水平。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施方式消防仿真实验实训系统的结构框图。

图2是本实用新型一较佳实施方式消防仿真实验实训系统的结构示意图。

图中，1-仿真互交模块，11-投影子模块，12-互交设备，2-教学观摩模块，21-信号接收装置，22-座椅，3-多人协同模块，31-终端，311-消防指挥中心终端，312-事故现场报警人员终端，313-救援队员终端，32-服务器，4-控制模块，5-音响。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图2，本实用新型的一种消防仿真实验实训系统包括仿真互交模块1、教学观摩模块2、多人协同模块3及控制模块4。

仿真互交模块1包括投影子模块11及互交设备12，互交设备12用于人物动作与影子模块11的互交；场景中所有物体都可以赋予重量，碰撞，摩擦等物理属性，可以逼真地表现出消防水枪移动摇晃、水喷洒等现象，最大限度地保证了虚拟仿真系统的真实感。

在本实施例中，采用三通道主动背投立体环幕，其整块屏幕一次成型，完整无缝，整具有较强沉浸感，且造价合理。由于预算大部分用于软件系统开发，所以本方案软件系统可互动环节相对较多，学员身临其境后与虚拟环境会有更多的交互，有利于学员快速学习掌握应急指挥、处置和救援的能力。还设有音响5，真实操作手感、让人身临其境的消防控制室场景和声音的配合，让人感觉就是在操作真实情景下的控制设备。

仿真互交模块1包括投影子模块11及互交设备12，互交设备12用于人物动作与影子模块11的互交。所述互交设备12包括光学动作捕捉装置、操作手柄及半实体消防用品。

光学动作捕捉装置用于捕捉人体上的跟踪点；操作手柄用于场景物体的操控及菜单的设置，操作手柄设有自定义功能键。本实施例中，捕捉装置采用OptiTrack全身动作捕捉装置统，捕捉装置通过光学原因进行动作捕捉，准确且灵活。可使学生在显示端前与虚拟实训系统中的虚拟角色同步动作，达到高度人机交互实训的效果

半实体消防用品用于向投影子模块11发送物理变量，投影子模块11将物理变量进行处理，并将半实体消防用品操作结果反馈到虚拟场景中。学员通过对半实体消防用品进行操作时，半实体消防用品将会实时进行物理计算，并且实时反映到视图场景中。操作中出现的互动、报警反馈都将实时的展示在用户面前。能够使学员得到真实操作培训的同时又不会污染环境。

教学观摩模块2用于消防资料的观摩和学习，教学观摩模块2包括信号接收装置21，信号接收装置21用于现场火灾信号车信号的接收，同时将火灾现场信号传输到投影子模块11。教学观摩模块2还设有座椅22，在观摩学习时，座椅22为学员提供舒适的环境。

多人协同模块3包括终端31及服务器32，各终端31与服务器32通讯连接，服务器32用于将同一虚拟场景的数据传输到各个终端31，终端31用于指挥虚拟场景的虚拟人物；

终端31包括消防指挥中心终端311、事故现场报警人员终端312及救援队员终端313，消防指挥中心终端311、事故现场报警人员终端312及救援队员终端313分别用于消防指挥中心角色、事故现场报警人员角色及救援队员角色的模拟，并相互协同完成模拟消防救援。

指挥中心：指挥人员的职责在于指导整个灾害救援的流程，对响应的环境条件进行判断，合理组织人员物资，实施救援。

事故现场报警人员：维护救援现场次序协助指挥中心对范围内的人员进行疏散，并对救援道路实施交通管制措施。保证救援车辆能第一时间抵达救援现场。

救援队员：根据现场情况实施救援。

控制模块4用于对仿真互交模块1参数及多人协同模块3参数的修改，并且用于功能模式及虚拟场景的切换。控制模块4预存有多种虚拟场景数据及消防设备三维模型，投影子模块11用于接收及反馈控制模块4的数据，互交设备12用于与投影子模块11互交，并对虚拟场景中的危险品情况、消防通道、消防设施建设及消防设施布局进行监督检查。

在本实施例中，控制模块4设有消防监督检查实训教学功能、消防装备与灭火技术模拟演练和消防应急救援指挥处置演练功能。

在消防监督检查实训教学功能中，预存有不同类型的虚拟环境，通过在虚拟环境中监督检查消防安全设备设施的情况，实现对消防重点场所概况、危险品情况、消防通道、消防设施建设、消防设施布局、消防责任、消防演练、消防设备正常状态、单位人口情况、自主消防能力等方面信息的可视化管理。

消防装备与灭火技术模拟演练中，对各类消防设备器材进行精细化三维建模，学员可进行查看、模拟操作，部分重要设备，可进行虚拟的分解拆装，让学员能够更深入了解该设备的结构及作用原理。能够模拟火灾发生现场环境，让学员身临其境感受。通过半实物消防用品，真实体验消防操作。

消防应急救援指挥处置演练用于培训学员的警力的分配和灭火力量的配置等处置能力，以及培训学员的现场应急指挥能力。

警力的分配、灭火力量的配置等处置方法。以及人员聚集场所应急疏散,主要针对我院的学生宿舍、教学楼、图书馆、食堂等地点、大型商场进行应急疏散预案和救护的演练。教学完成后，学员扮演指挥、救援、救护等角色进行仿真操作演练。

控制模块4设有考核子模块，考核子模块根据触发器，用于判定评定学员的成绩。在本实施例中，根据上述防监督检查实训教学功能、消防装备与灭火技术模拟演练和消防应急救援指挥处置演练功能，均设置有考核子模块，通过将每一类灾害和应急事件同时接收各类脚本，灵活的控制事件的产生和触发条件，从而实现学员成绩的评定。

在防监督检查实训教学功能中，考核子模块能够调整场景中的消防安全设备设施的状态，从而根据学员选择正确与否进行评估，并且学生在检查同时填写相应的消防安全检查记录，考核子模块可通过检查记录填写的情况对学生的检查作业进行评分。

消防装备与灭火技术模拟演练中，考核子模块将会自动记录操作流程，记录的操作流程可以用来对受训学员的虚拟操作进行自动评分。

消防应急救援指挥处置演练中，考核子模块能够根据学员操作的时机及内容进行评分。控制模块4预设有真实发生的相关灾难场景，通过灾难的重现仿真，更正救援工作的不足之处。

Claims (8)

1.一种消防仿真实验实训系统，其特征在于，包括相互连接的仿真互交模块(1)、教学观摩模块(2)、多人协同模块(3)及控制模块(4)，所述仿真互交模块(1)包括投影子模块(11)及互交设备(12)，所述互交设备(12)用于人物动作与所述影子模块(11)的互交；所述教学观摩模块(2)用于消防资料的观摩和学习；所述多人协同模块(3)包括终端(31)及服务器(32)，各所述终端(31)与所述服务器(32)通讯连接，所述服务器(32)用于将同一虚拟场景的数据传输到各个所述终端(31)，所述终端(31)用于指挥虚拟场景的虚拟人物；所述控制模块(4)用于对所述仿真互交模块(1)参数及所述多人协同模块(3)参数的修改，并且用于功能模式及虚拟场景的切换。

2.根据权利要求1所述的一种消防仿真实验实训系统，其特征在于：所述互交设备(12)包括光学动作捕捉装置及操作手柄，所述光学动作捕捉装置用于捕捉人体上的跟踪点；所述操作手柄用于场景物体的操控及菜单的设置，所述操作手柄设有自定义功能键。

3.根据权利要求1所述的一种消防仿真实验实训系统，其特征在于：所述控制模块(4)还具有开发接口，所述开发接口用于后期新功能、所述互交设备及虚拟场景的添加。

4.根据权利要求1所述的一种消防仿真实验实训系统，其特征在于：所述控制模块(4)预存有多种虚拟场景数据及消防设备三维模型，所述投影子模块(11)用于接收及反馈所述控制模块(4)的数据，所述互交设备(12)用于与所述投影子模块(11)互交，并对虚拟场景中的危险品情况、消防通道、消防设施建设及消防设施布局进行监督检查。

5.根据权利要求1所述的一种消防仿真实验实训系统，其特征在于：所述互交设备(12)包括半实体消防用品，所述半实体消防用品用于向所述投影子模块(11)发送物理变量，所述投影子模块(11)将物理变量进行处理，并将所述半实体消防用品操作结果反馈到虚拟场景中。

6.根据权利要求1所述的一种消防仿真实验实训系统，其特征在于：所述终端(31)包括消防指挥中心终端(311)、事故现场报警人员终端(312)及救援队员终端(313)，所述消防指挥中心终端(311)、所述事故现场报警人员终端(312)及所述救援队员终端(313)分别用于消防指挥中心角色、事故现场报警人员角色及救援队员角色的模拟，并相互协同完成模拟消防救援。

7.根据权利要求1所述的一种消防仿真实验实训系统，其特征在于：所述控制模块(4)设有考核子模块，所述考核子模块根据触发器，用于判定评定学员的成绩。

8.根据权利要求1所述的一种消防仿真实验实训系统，其特征在于：所述教学观摩模块(2)包括信号接收装置(21)，所述信号接收装置(21)用于现场火灾信号车信号的接收，同时将火灾现场信号传输到所述投影子模块(11)。