灭火救援指挥计算机模拟训练系统的制作方法

灭火救援指挥计算机模拟训练系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，包括导调控制室、模拟训练控制室、观摩研讨控制室、数据库服务器，所述导调控制室、观摩研讨控制室分别通过计算机网络与模拟训练控制室、数据库服务器连接；本发明能生成集视觉、听觉、触觉为一体的火灾或其它灾害现场动态虚拟环境，虚拟环境逼真度高，沉浸感强，交互性好；能同步呈现在不同的地理区域，不同物理位置上的用户实时同步共享一个虚拟灾害场景，借助输入设备，与虚拟环境中的各类对象进行交互。
【专利说明】灭火救援指挥计算机模拟训练系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种计算机模拟仿真【技术领域】，具体涉及一种灭火救援指挥计算机模 拟训练系统。本发明涉及一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统的编辑和训练平台。

【背景技术】
[0002] 几十年来，为了不断适应各种变化的特殊灾害对象和特点，各级消防部门不断开 展业务训练改革，探索灭火救援训练的新方法、新举措。部消防局领导、消防部队一线具有 丰富火场经验和高超业务理论知识的指战员，高瞻远瞩，深刻分析当前灭火救援训练中存 在的弊端和原因，明确提出，训练改革始终要体现"以作战的方式训练，以训练的方式作战" 的指导思想，围绕"合理确定训练项目，坚持训练重点转移，注重改进训练方法"开展革新， 加快战斗力生成模式转变，着力提高灭火应急救援水平，"面向火场"练为战。
[0003] 实现"以作战的方式训练"，不仅要求从训练意识的实战化、训练内容的实战化和 施训方法的实战化等方面开展各项改革和创新，而且还要求为消防部队的灭火救援训练， 营造一个尽可能真实的训练环境和场景，以充分体现近似火场或灾害事故现场的实战性效 果。
[0004] 在条件允许的情况下，辖区消防队要根据所制定的预案，在辖区重点保卫单位展 开实地演练和操作，开展实战背景下的器材装备的技能训练、战术训练，但是，具备上述条 件的消防队很少，难以实施。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的是提供一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，能生成集视觉、听 觉、触觉为一体的火灾或其它灾害现场动态虚拟环境，虚拟环境逼真度高，沉浸感强，交互 性好；能同步呈现在不同的地理区域，不同物理位置上的用户实时同步共享一个虚拟灾害 场景，借助输入设备，与虚拟环境中的各类对象进行交互。本发明的目的还提供一种灭火救 援指挥计算机模拟训练系统的编辑和训练平台。
[0006] 为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：
[0007] 本发明的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，包括导调控制室、模拟训练控 制室、观摩研讨控制室、数据库服务器，所述导调控制室、观摩研讨控制室分别通过计算机 网络与模拟训练控制室、数据库服务器连接；
[0008] 所述导调控制室用于负责模拟训练全过程的控制，并根据训练流程的不同阶段， 实现设置虚拟灾害场景和可用消防力量、评判训练对象处置能力，实现控制和引导虚拟灾 害场景发展变化和记录训练过程；
[0009] 所述模拟训练控制室用于根据模拟训练任务的规模、类型和训练对象的层次等 级，能动态设置若干个训练席的客户机，借助计算机网络，实现远程训练席位的客户机的动 态接入；
[0010] 所述观摩研讨控制室用于全程观察模拟训练过程，切换到任意模拟训练席位的角 度，观察虚拟灾害场景发展和处置态势，实现对训练过程的重演和回放功能，用于训练结束 后的讲评和总结；
[0011] 所述数据库服务器用于存储模拟训练工具的模型库、模拟训练的场景库、评判知 识库。
[0012] 其中，所述导调控制室设有导调控制节点群，模拟训练控制室设有沉浸式态势显 示节点、战术训练节点群、技能训练节点群，摩研讨控制室设有沉浸式态势显示节点，所述 导调控制室、模拟训练控制室、观摩研讨控制室均设有资源配置服务节点，所述沉浸式态势 显示节点、战术训练节点群、导调控制节点群、技能训练节点群、资源配置服务节点通过计 算机网络相互连在一起。
[0013] 其中，所述战术训练节点群连接有若干个战术训练的客户机，技能训练节点群连 接有若干个技能训练的客户机，所述若干个战术训练的客户机、若干个技能训练的客户机 之间连接有指挥通讯模拟子系统。
[0014] 其中，所述沉浸式态势显示节点采用三通道、120度柱面环屏、立体投影显示系统， 所述战术训练节点群由12台PC计算机连网构成，所述导调控制节点群由5台PC计算机连 网构成，所述技能训练节点群由单兵技能训练节点、模拟驾驶训练节点组成。
[0015] 其中，所述单兵技能训练节点由模拟消防水枪模块、方位控制消防头盔模块、电动 皮带式步进系统模块、宽视场三屏拼接显示环境、双显卡SLI控制主机组成，双显卡SLI控 制主机分别与模拟消防水枪模块、方位控制消防头盔模块、电动皮带式步进系统模块、宽视 场三屏拼接显示环境连接。
[0016] 其中，所述模拟驾驶训练节点由5DT头盔式三维立体显示系统、模拟驾驶模块、三 自由度角度传感器、控制计算机组成，所述控制计算机分别与5DT头盔式三维立体显示系 统、模拟驾驶模块、三自由度角度传感器连接。
[0017] 本发明的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统的编辑和训练平台，包括用于编 辑训练任务数据的编辑器、服务器、若干个嵌入在客户机内的客户端，所述编辑器与服务器 连接，服务器通过计算机网络分别与若干个嵌入在客户机内的客户端连接。
[0018] 由于采取了以上技术方案，本发明有如下优点：
[0019] 1)通过运用各种材料技术、机械技术、计算机和信息等高新技术，建立实体装置模 拟和计算机虚拟环境和场景模拟，通过模拟灾害事故现场的场景和各种特征状态，使消防 部队在虚拟环境中如临真实现场，实现人和装备的有机结合，融技能训练、技术训练、战术 训练、心理适应性训练为一体。并以此开展示范性应用；
[0020] 2)以灭火救援虚拟场景为中心，利用计算机技术，生成集视觉、听觉、触觉为一体 的火灾或其它灾害现场动态虚拟环境，虚拟环境逼真度高，沉浸感强，交互性好。
[0021] 3)实现分布式的虚拟训练环境，利用互联网技术，虚拟训练环境可以同步呈现在 不同的地理区域。不同物理位置上的用户实时同步共享一个虚拟灾害场景，借助各类输入 设备，与虚拟环境中的各类对象进行交互。
[0022] 4)训练对象模拟灭火救援行动中不同层次岗位的指挥员，行使相应指挥职责，协 同工作，实现基于"角色"的多用户协同虚拟训练环境。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 图1为本发明的总体架构的方框示意图；
[0024] 图2为本发明集中式部署的结构的方框示意图；
[0025] 图3为本发明节点群的关系的方框示意图；
[0026] 图4为本发明战术训练节点群的方框示意图；
[0027] 图5为本发明导调控制节点群的方框示意图；
[0028] 图6为本发明模拟消防水枪的方框示意图；
[0029] 图7为本发明模拟驾驶训练节点的方框示意图；
[0030] 图8为本发明指挥通讯模拟子系统的方框示意图；
[0031] 图9为本发明灭火救援指挥计算机模拟训练系统的编辑和训练平台的方框示意 图。 图10为本发明编辑器、服务器和客户端的方框示意图。

【具体实施方式】
[0032] 参见图1 一 9,本发明的本发明的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，由导调 控制室、模拟训练控制室、观摩研讨控制室、数据库服务器组成，所述导调控制室、观摩研讨 控制室分别通过计算机网络与模拟训练控制室、数据库服务器连接；
[0033] 所述导调控制室用于负责模拟训练全过程的控制，并根据训练流程的不同阶段， 实现设置虚拟灾害场景和可用消防力量、评判训练对象处置能力，实现控制和引导虚拟灾 害场景发展变化和记录训练过程；
[0034] 所述模拟训练控制室用于根据模拟训练任务的规模、类型和训练对象的层次等 级，能动态设置若干个训练席的客户机，借助计算机网络，实现远程训练席位的客户机的动 态接入；
[0035] 所述观摩研讨控制室用于全程观察模拟训练过程，切换到任意模拟训练席位的角 度，观察虚拟灾害场景发展和处置态势，实现对训练过程的重演和回放功能，用于训练结束 后的讲评和总结；
[0036] 所述数据库服务器用于存储模拟训练工具的模型库、模拟训练的场景库、评判知 识库。
[0037] 所述导调控制室设有导调控制节点群，模拟训练控制室设有沉浸式态势显示节 点、战术训练节点群、技能训练节点群，摩研讨控制室设有沉浸式态势显示节点，所述导调 控制室、模拟训练控制室、观摩研讨控制室均设有资源配置服务节点，所述沉浸式态势显示 节点、战术训练节点群、导调控制节点群、技能训练节点群、资源配置服务节点通过计算机 网络相互连在一起。资源配置服务节点是为整个训练系统提供各类数据资源的中心服务 器，提供的数据主要有虚拟灾害场景三维仿真模型数据、虚拟装备人员三维仿真模型数据、 参训人员及训练记录数据等。
[0038] 所述战术训练节点群连接有若干个战术训练的客户机，技能训练节点群连接有若 干个技能训练的客户机，所述若干个战术训练的客户机、若干个技能训练的客户机之间连 接有指挥通讯模拟子系统。
[0039] 所述沉浸式态势显示节点采用三通道、120度柱面环屏、立体投影显示系统，所述 战术训练节点群由12台PC计算机连网构成，所述导调控制节点群由5台PC计算机连网构 成，所述技能训练节点群由单兵技能训练节点、模拟驾驶训练节点组成。
[0040] 所述单兵技能训练节点由模拟消防水枪模块、方位控制消防头盔模块、电动皮带 式步进系统模块、宽视场三屏拼接显示环境、双显卡SLI控制主机组成，双显卡SLI控制主 机分别与模拟消防水枪模块、方位控制消防头盔模块、电动皮带式步进系统模块、宽视场三 屏拼接显示环境连接。
[0041] 所述模拟驾驶训练节点由5DT头盔式三维立体显示系统、模拟驾驶模块、三自由 度角度传感器、控制计算机组成，所述控制计算机分别与5DT头盔式三维立体显示系统、模 拟驾驶模块、三自由度角度传感器连接。
[0042] 本发明的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统的编辑和训练平台，包括用于编 辑训练任务数据的编辑器、服务器、若干个嵌入在客户机内的客户端，所述编辑器与服务器 连接，服务器通过计算机网络分别与若干个嵌入在客户机内的客户端连接。
[0043] 所述客户机为PC计算机，所述计算机网络包括局域网、互连网、有线网、无线网、 公安专网。
[0044] 下面对本发明作进一步说明：
[0045] 1、本发明的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统的结构：
[0046] 本发明划分为"导调控制室"、"模拟训练控制室"和"观摩研讨控制室"三部分。其 中，"模拟训练控制室"又由战术训练节点群、技能训练节点群组成，分别用于模拟消防指挥 员战术训练和模拟消防战斗员技能训练(如图1所示)。
[0047] "导调控制室"设总导演席，训练专家席和导调控制席。总导演席负责控制训练全 过程，训练专家席可根据训练流程的不同阶段，实现(初始或随机）设置虚拟灾害场景和可 用消防力量、评判训练对象处置能力的功能。导调控制席实现控制和引导虚拟灾害场景发 展变化和记录训练过程的功能。
[0048] "模拟训练控制室"按照训练任务的规模、类型和训练对象的层次等级，可动态设 置多个训练席，借助互联网或公安专网，还可实现远程训练席位的动态接入。训练席可实 现对虚拟灾害场景的漫游观察和信息查询功能，利用无线对讲通讯设备、软件白板和即时 文字通讯功能，实现训练席位之间、以及训练席位和导调席位之间的信息交流和处置命令 的上传下达。
[0049] "观摩研讨控制室"设观摩研讨席位，可全程观察训练过程，切换到任意训练席位 的角度，观察虚拟灾害场景发展和处置态势，还应实现对训练过程的重演和回放功能，用于 训练结束后的讲评和总结。
[0050] 2、本发明的硬件实现方案：
[0051] 本发明的硬件建设，可根据投入建设经费的多少进行高低灵活配置。硬件主要设 备包括：高速通信网络基础设施、场景显示设备(投影仪、显示器)、虚拟仿真资源管理(模型 库、场景库、评判知识库等)数据库服务器、虚拟仿真计算PC节点集群(多台用于训练席位灾 害场景显示的联网PC机)、虚拟仿真控制PC集群(多台用于导调席位控制灾害场景变化的 联网PC机)、无线对讲机、录音录像设备等。为演示和异地培训考核应用需要，也应支持低 成本便携式部署(笔记本电脑、投影仪、游戏操纵杆、无线对讲机，局域无线网）。
[0052] 3、本发明的一种典型的集中式部署实施例（图2)。本发明的的软硬件设施都集中 部署在同一个空间区域，训练组织者、训练对象和观摩人员在同一个空间区域内开展训练 和学习交流。
[0053] 本发明的训练硬件设施由虚拟现实三维立体图像生成与显示系统(三通道120度 环屏立体投影系统、HMD头盔显示系统、6自由度操纵杆等)、数据库服务器(存储模型库、场 景库、评判知识库等)、PC集群系统(联网高性能PC机)、单兵技能模拟训练设施、无线对讲 机、录音录像设备等构成，采用有线网\无线网的形式连网。其中，虚拟现实设备涵盖了多 人共享大型沉浸式虚拟现实显示、全视场三维立体显示和桌面三维立体显示等虚拟现实显 示方式，为呈现逼真的火灾和应急救援虚拟场景提供了良好的硬件支撑。
[0054] 本发明将每台硬件设备视为训练网络中的一个节点，并按照硬件功能划分，本发 明整体上可视为由"沉浸式态势显示节点"、"战术训练节点群"、"导调控制节点群"、"技能 训练节点群"、"资源配置服务节点"、和"指挥通讯模拟子系统"构成。见图3。
[0055] 3. 1沉浸式态势显示节点
[0056] 沉浸式态势显示节点由多通道环幕投影系统组成，提供了多人共享大型沉浸式虚 拟现实环境。用于"观摩研讨控制室"显示整个训练进程，也可部署在"模拟训练控制室"， 用于模拟火场指挥部的态势显示。
[0057] 从成本和沉浸度、逼真度出发，本发明选用了三通道、120度柱面环屏、立体投影显 示系统构建了沉浸式态势显示节点。采用1台高性能图形主机，6台高亮度专业工程投影 机，1台三通道数字独享融合机，将3个画面以立体方式分精确投影到柱面金属投影幕上， 通过图形矫正及边缘融合技术形成一个超宽屏幕，超大视角，结合5. 1声道重低音立体环 绕音响，让训练对象和观摩人员体验三维虚拟灾害场景宏大的震撼效果。
[0058] 3. 2战术训练节点群
[0059] 战术训练节点群由12台高性能PC计算机连网构成，部署在"模拟训练控制室"，用 于训练对象交互式显示和浏览虚拟灾害场景、下达作战方案和部署力量的窗口。战术训练 节点PC计算机提供了桌面三维立体显示功能。见图4。
[0060] 3. 3导调控制节点群
[0061] 导调控制节点群由5台高性能PC计算机连网构成，部署在"导调控制室"，用于虚 拟灾害场景和可用消防力量设置、训练对象处置能力的评判，控制和引导控制虚拟场景中 的灾害体、烟火、环境、装备和人员等场景构成要素的动态变化。见图5。
[0062] 3. 4技能训练节点群
[0063] 通过数据感知训练对象消防技能操作、驾驶操作的动作变化，驱动虚拟灾害场景 中的虚拟消防战斗员的行为状态，实虚结合，实现"人在回路"的消防战斗员技能模拟训练 仿真。
[0064] 3. 4. 1单兵技能训练节点
[0065] 该训练节点由"模拟消防水枪"、"方位控制消防头盔"、"电动皮带式步进系统"、 "宽视场三屏拼接显示环境"和"双显卡SLI控制主机"组成。训练对象"佩戴方位控制消防 头盔"，手持"模拟消防水枪"，站立于"电动皮带式步进系统"之上。"宽视场显示环境"以第 一人称视角显示当前的虚拟灾害场景。训练对象在步进系统上的行进速度可实时控制虚拟 消防战斗员的行走、加减速跑和站停等状态，训练对象的头部转动可实时控制虚拟消防战 斗员的左右、俯仰视场和视角。训练对象手持"模拟消防水枪"的角度变化和开关"模拟水 枪"可实时控制虚拟灾害场景中的虚拟消防战斗员的水枪使用状态。
[0066] (1)模拟消防水枪
[0067] 水枪不连接水带，能够模拟射水操作。计算机屏幕上显示当前水枪状态，包括水枪 的开关状态(开花、直流、关断）和演练者手持水枪的姿态角(水平角、俯仰角、滚转角）变化， 实现演练者手中的水枪和屏幕中的水枪动作的一致性。见图6。
[0068] (2)方位控制消防头盔
[0069] 方位控制消防头盔可以感应消防员头部的转动。计算机收到头盔传来的数据并进 行处理后，能够实现三种功能：一是驱动屏幕上的虚拟消防员做出一致的头部转动，二是控 制虚拟消防员左右转弯，演练者头部向左(右）转时，消防员向左(右）转弯，三是当俯仰角度 超过一定范围时，进行视场的切换，使训练对象看到上方或下方的虚拟灾害场景，真实地模 拟出头部俯仰与视场切换的过程。
[0070] (3)电动皮带式步进系统
[0071] 电动皮带式步进系统由超声波测距传感器、跑步机、2051单片机和光电耦合器构 成，模拟人的行走状态，根据人的行走状态控制转速，实现"人带机"模式。同时，将信号传 送给控制主机，驱动虚拟灾害场景中的消防战斗员模型运动，使屏幕上的消防员同演练者 保持相同的运动状态，让演练者有身临其境的感觉。
[0072] (4)双显卡SLI控制主机
[0073] 控制主机作为主节点联入训练网络中，基于HLA分布式仿真标准，对虚拟消防水 枪、方位控制消防头盔、电动皮带式步进系统传送过来的数据进行处理，并驱动虚拟消防员 在虚拟训练灾害场景中进行一致的动作，并同步显示给所有训练对象。
[0074] ( 5 )宽视场三屏拼接显示环境
[0075] 定制三个30寸窄边液晶屏，按120度夹角拼接成三屏超宽视场显示环境，一方面 可以增加训练者的观察范围，另一方面还能产生一定的沉浸感，增强训练效果；30寸窄边 液晶屏嵌入定制的金属框架中，前方安装透明度极好的钢化材料，防止水枪等硬物意外触 碰液晶屏而对其造成损坏。
[0076] 3. 4. 2模拟驾驶训练节点
[0077] 该训练节点由"5DT头盔式三维立体显示系统HMD"（HMD为头盔显示器的型号)、 "模拟驾驶器"和"控制计算机"组成。训练对象佩戴头盔，操纵"模拟驾驶器"，实现在虚拟 灾害场景中的消防车辆驾驶模拟。
[0078] "5DT头盔式三维立体显示系统HMD"由高性能立体图形生成单元、头盔显示器、三 通道位置跟踪器等组成，以第一人称全视场三维立体显示方式，提供了连续互动的三维虚 拟灾害场景。"模拟驾驶器"由模拟方向盘、模拟脚踏板等组成，实时提供6自由度方位信息 和模拟车辆行驶加减速等数据。
[0079] 训练对象操纵"模拟驾驶器"，可实时控制虚拟消防车的行走、加减速跑和启动、刹 车等状态，训练对象的头部转动可实时360度控制虚拟俯仰视场和视角。见图7。
[0080] 3. 5指挥通讯模拟子系统
[0081] 指挥通讯模拟子系统可以实现对2km范围内无线对讲信号的中转、录制、编辑和 播放，并能同步采集电话语音信息，主要用于灭火救援指挥训练平台中接警讯息、指挥命令 等的自动记录和回放，以便训练结束后进行分析总结。见图8,其性能特点包括：
[0082] (1)数字录音：录音及回放全数码方式，高保真原音再现；
[0083] (2)即时检索数据库管理，实现复杂的通话记录即时检索。可根据通话日期、时间、 录音长度、用户号码等重要情况检索录音记录；
[0084] (3)直观界面：操作指示及记录查找结果均有详细显示，设定只有高级别用户才可 以将界面退出（即退出录音监控状态）；
[0085] (4)通话监听：全部话路的即时通话监听；
[0086] (5)安全可靠：软件分级密码权限管理，通话记录保密性强，设定密码防止误操作。
[0087] 中转台采用半双工工作方式，单天线接口，通信距离远，开阔地可达10千米，交直 流两用供电。
[0088] 调音台：接口至少两入两出；输入灵敏度可以单路调节；输出音量可以单路控制， 可以实现两路输入信号的混音；录播软件菜单式操作；可精确定时，最小〇. 01秒，可进行剪 切、复制、粘贴、删除等编辑操作；具有自动备份功能。
[0089] 4、本发明一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统的编辑和训练平台。
[0090] 按照以灭火救援虚拟场景为中心的分布式角色扮演型训练模式功能要求，本发明 的平台的整个软件系统分为"编辑器"、"服务器"和"客户端"三个部分，分别为独立的软件 子系统，如图9、10所不。
[0091] "编辑器"用于训练前准备阶段，作为一个通用训练任务编辑器，用于编辑某特定 训练任务有关的所有数据，如场景模型、人物、车辆以及需要的特定因素。编辑器将编辑好 的数据以数据包的形式发送到服务器，实现打包输出。
[0092] "服务器"和"客户端"是根据特定训练任务数据开展训练的通用分布式训练平台。 "服务器"和"客户端"可以通过局域网、互联网、有线网、无线网等各种网络连接形式进行数 据通讯，以完成训练任务。"服务器"是系统中心数据库和角色通讯中心节点。"客户端"则 代表所有参与训练的人员角色，训练时需要登录连接到服务器，实现数据通讯。
[0093] 参见图10,编辑器：用于创建、编辑。修改训练任务，并导出为特定格式数据包；月艮 务器作为中心节点，提供基于HLA\RTI的仿真数据通讯、共享和同步功能；导调席：实现训 练过程中的设置、评判、回放等功能，以及场景、环境和灾害状态的实时改变；操作席：实现 训练过程中对NPC角色(计算机批量控制角色，支持一对多）的控制；观察席：用于给现场 观摩研讨和包括导演在内的评判专家组提供全视角场景观察方式；战术训练节点：由真人 以一对一的角色扮演方式控制虚拟场景中相应层次的指挥员运动，并通过对讲机下达作战 命令；技能训练节点：针对特定车辆和装备，开发不同形式的仿真训练器材，并连入训练网 络，进行交互式技能训练；远程训练节点：采用不同网络通讯方式，将位于异地或移动节点 的训练客户端连接起来共同参与交互式训练。
[0094] 参训角色主要可分为两大类，一类是导调类角色，由培训团队人员登录，主要包括 一个导演角色、一个观摩角色、若干个场景控制角色、若干个培训专家角色。另一类是训练 类角色，由受训人员登录，包括一个支队指挥中心调度员角色、一个辖区中队指挥员角色、 若干个增援中队指挥员角色、一个支队全勤指挥部指挥长角色、一个支队值班首长角色、一 个总指挥部总指挥角色、及其他如应急办、安监、环保、交通、公安、武警、交警、新闻、市政、 专家组、水、供电、供气、急救、气象、高速公路运营公司、高速交警、化学救援、人防等若干个 角色。所有不同类型的角色客户端根据配置文件，以IP地址为角色区别ID，开机自动登 录，最大限度避免复杂的电脑操作。
[0095] 总之，无论"编辑器"，还是"服务器"和"客户端"均与具体训练任务无关，只是编 辑训练任务和开展训练的通用性工具平台。
[0096] 4. 1场景编辑系统(编辑器）
[0097] "编辑器"为训练内容制作人员提供了标准的构件库和素材库，用于创建、修改、保 存不同类型和特点的训练任务。制作人员可以根据消防专业人员编写的训练任务想定和脚 本编辑制作出相关场景、环境、人员、装备等元素，模拟灾害现场。编辑完成后输出为特定格 式，以便在由"服务器"和"客户机"组成的训练平台上开展训练。
[0098] 4. I. 1场景编缉器
[0099] 场景编辑器提供对仿真训练中的三维场景的生成及编辑功能。包括场景管理、设 置场景模型属性、场景库管理等功能。
[0100] 4. L 2灾害编辑器
[0101] 灾害编辑器提供对灾害现场的仿真模拟的生成，编辑及预览功能。包括灾害仿真 管理、灾害体属性编辑、灾害环境仿真编辑、灾害仿真预览、灾害库管理等功能。
[0102] 4. L 3角色编辑器
[0103] 角色编辑器提供参与训练人员的角色创建编辑，包括动作仿真，AI设置，控制设置 的功能，包括角色管理、动作仿真、AI设置、控制设置、角色库管理等功能。
[0104] 4. L 4装备器材编辑器
[0105] 装备器材编辑器提供训练中的装备器材的创建编辑，模型导入，动作设置，AI设 置，控制设置的功能，包括装备器材管理、装备器材动作设置、装备器材AI设置、装备器材 操作控制设置、装备器材库管理等功能。
[0106] 4. 1. 5评判规则编辑器
[0107] 评判规则编辑器提供对训练目的定义评判规则，系统提供自动评判与人工评判 两种评判方法，自动评判定义评判规则脚本，由系统自动根据训练的结果进行评判。人工评 判由系统提供格式化的表格，在训练操作过程中由评判专家给予打分评判。
[0108] 4. 1. 6训练任务流程编辑器
[0109] 该编辑器为系统的核心功能单元，驱动整个训练任务的执行，实现训练任务逻辑 链条的创建、编辑以及训练内容和素材文件以某种特定的格式打包输出，以便在由"服务 器"和"客户端"组成的模拟训练平台上部署和运行。
[0110] 4. L 7控制脚本编辑器
[0111] 提供一套开发客户端运行功能的SDK脚本API方法，以及编辑开发工具。开发人 员可以根据API提供的方法，在该编辑器中自行扩展需要的功能。
[0112] 4. 2训练运行平台（客户端）
[0113] 由设置子系统、显示子系统、处置子系统、评判子系统和记录与回放子系统等组 成。
[0114] 5、应用模式
[0115] 灭火救援指挥计算机模拟训练平台的应用模式可包括集中式、分布式、移动式三 类。
[0116] 集中式应用是指整个训练系统的软硬件设施都集中部署在一个模拟训练中心，训 练组织者、训练对象和观摩人员都在一个空间区域内开展训练和学习交流。这种模式适合 院校、教导大队和训练基地的教学演练需要。
[0117] 分布式应用是将训练系统的不同软硬件组件，按照应用功能的不同，安装在不同 的空间区域，利用互联网或公安专网，实现所有信息的协同共享。例如，可以将"观摩研讨控 制室"的功能组件安装在总队/支队训练基地或教导队的训练中心，将"导调控制室"的功 能组件安装在总队/支队的指挥调度中心，将"模拟训练控制室"的功能组件安装在支队 指挥调度中心或大队、中队的学习室，为各层训练对象提供共享一致的动态虚拟灾害场景。 训练对象借助真实环境中的灭火救援指挥系统/通信指挥系统或辅助决策软件等，针对虚 拟灾害开展指挥流程和协同行动训练。这种模式适合消防部队的模拟演练需要，实现了"消 防训练、指挥、模拟" 一体化系统的设想。
[0118] 移动式应用是指采用低成本便携式部署方式，实现训练平台的快速搭建和应用。 这种模式适合软件系统功能演示和和异地培训考核。
[0119] 6、训练流程
[0120] 以火灾扑救和应急救援等执勤战斗行动的时间发展流程为序，我们将训练流程划 分为接警出动(报警、接警、力量调度)、初战指挥(首批力量/增援力量到场)、支队全勤指挥 部指挥阶段、支队值班首长指挥阶段、总指挥部决策阶段等五个阶段。
[0121] 6. 1训练对象
[0122] 训练对象主要定位在支队级首长及以下指挥员，并按接警出动和组织指挥层次， 划分为支队指挥中心调度员岗位、辖区中队指挥员岗位、增援中队指挥员岗位、支队全勤指 挥部指挥长岗位、支队值班首长岗位。每个岗位按照实际需要，可由一人或多人组成。在计 算机实现中，一个岗位相当于一个角色，对于增援中队指挥员岗位，可按实际到场增援中队 数量，设置多个岗位/角色。
[0123] 此外，根据灾害类型和规模的大小，还可设置应急办、安监、环保、交通、公安、武 警、交警、新闻、市政、专家组、供水、供电、供气、急救、气象、高速公路运营公司、高速交警、 化学救援、人防等训练岗位。
[0124] 6. 2训练考评方法
[0125] 训练考评主要包括以下三个方面的内容：受理报警、力量调度和出动情况；灾情 的发展变化、作战方案以及采取的战术技术措施情况；各环节的组织指挥、战斗行动、协同 作战和战斗保障情况。
[0126] 考评方法主要通过建立考评指标体系，采用专家打分并加权处理的方法，进行综 合评判。考核评判指标体系表如下表6-1所示。
[0127] 例如，支队指挥中心调度员岗位在接警出动阶段的一级考核指标包括：获取和梳 理灾害信息的能力；形成初步判断的能力；启动预案，调派力量的能力；持续获取灾情发展 信息并及时沟通汇报反馈的能力。其中，"获取和梳理灾害信息能力" 一级指标下设"调度 中心相应装备器材应用"、"诱导报警人提供准确灾情信息"等二级指标，对"诱导报警人提 供准确灾情信息"二级指标的任务考核标准包括：诱导方法是否正确合理、是否按规定获取 完整信息、获取完整信息所需时间等。每个指标加权考核的结论包括优秀、良好、合格、不合 格四个等级。
[0128] 辖区中队指挥员岗位在接警出动阶段的一级考核指标包括：理解和掌握调度指 挥中心所提供信息的能力；初步判断灾害现场情况的能力；对自身力量作战效能评估的能 力；出动途中与调度中心沟通交流，实时信息收集和反馈的能力；选择到达现场最佳路径 的方法和处置突发事件情况的能力等。在初战阶段的一级考核指标包括：现场信息获取能 力；灾情分析判断能力；制定行动方案的能力；组织实施方案的能力；保障能力；属地指挥 能力；及时汇报反馈的能力等。
[0129] 表6-1模拟训练考核评判指标体系表
[0130] 岗位/角色:_
[0131]

【权利要求】
1. 一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，其特征在于：包括导调控制室、模拟训练 控制室、观摩研讨控制室、数据库服务器，所述导调控制室、观摩研讨控制室分别通过计算 机网络与模拟训练控制室、数据库服务器连接； 所述导调控制室用于负责模拟训练全过程的控制，并根据训练流程的不同阶段，实现 设置虚拟灾害场景和可用消防力量、评判训练对象处置能力，实现控制和引导虚拟灾害场 景发展变化和记录训练过程； 所述模拟训练控制室用于根据模拟训练任务的规模、类型和训练对象的层次等级，能 动态设置若干个训练席的客户机，借助计算机网络，实现远程训练席位的客户机的动态接 入； 所述观摩研讨控制室用于全程观察模拟训练过程，切换到任意模拟训练席位的角度， 观察虚拟灾害场景发展和处置态势，实现对训练过程的重演和回放功能，用于训练结束后 的讲评和总结； 所述数据库服务器用于存储模拟训练工具的模型库、模拟训练的场景库、评判知识库。
2. 如权利要求1所述的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，其特征在于：所述导 调控制室设有导调控制节点群，模拟训练控制室设有沉浸式态势显示节点、战术训练节点 群、技能训练节点群，摩研讨控制室设有沉浸式态势显示节点，所述导调控制室、模拟训练 控制室、观摩研讨控制室均设有资源配置服务节点，所述沉浸式态势显示节点、战术训练节 点群、导调控制节点群、技能训练节点群、资源配置服务节点通过计算机网络相互连在一 起。
3. 如权利要求2所述的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，其特征在于：所述战 术训练节点群连接有若干个战术训练的客户机，技能训练节点群连接有若干个技能训练的 客户机，所述若干个战术训练的客户机、若干个技能训练的客户机之间连接有指挥通讯模 拟子系统。
4. 如权利要求2所述的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，其特征在于：所述沉 浸式态势显示节点采用三通道、120度柱面环屏、立体投影显示系统，所述战术训练节点群 由12台PC计算机连网构成，所述导调控制节点群由5台PC计算机连网构成，所述技能训 练节点群由单兵技能训练节点、模拟驾驶训练节点组成。
5. 如权利要求4所述的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，其特征在于：所述单 兵技能训练节点由模拟消防水枪模块、方位控制消防头盔模块、电动皮带式步进系统模块、 宽视场三屏拼接显示环境、双显卡SLI控制主机组成，双显卡SLI控制主机分别与模拟消防 水枪模块、方位控制消防头盔模块、电动皮带式步进系统模块、宽视场三屏拼接显示环境连 接。
6. 如权利要求4所述的一种灭火救援指挥计算机模拟训练系统，其特征在于：所述模 拟驾驶训练节点由5DT头盔式三维立体显示系统、模拟驾驶模块、三自由度角度传感器、控 制计算机组成，所述控制计算机分别与5DT头盔式三维立体显示系统、模拟驾驶模块、三自 由度角度传感器连接。
7. -种灭火救援指挥计算机模拟训练系统的编辑和训练平台，其特征在于：包括用于 编辑训练任务数据的编辑器、服务器、若干个嵌入在客户机内的客户端，所述编辑器与服务 器连接，服务器通过计算机网络分别与若干个嵌入在客户机内的客户端连接。
【文档编号】G09B9/00GK104240547SQ201310234010
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2013年6月13日
【发明者】袁狄平, 靳学胜, 王兴波, 张晓丽, 蒋云涛, 王长江, 汤华清, 姜连瑞, 韩冬, 付立秋 申请人:中国人民武装警察部队学院